域控制器结构、产业链及发展趋势分析

最佳答案 匿名用户编辑于2023/12/13 14:46

主控芯片和控制器总成是关键。

1. 域控制器的结构:由硬件和软件构成,其中芯片是关键环节

从结构上来看,域控制器主要由硬件(主控芯片和元器件等)和软件(底层基础软件、中 间件以及上层应用算法)构成,其功能的实现主要来自于主控芯片、软件操作系统及中 间件、应用算法软件等多层次软硬件之间的有机结合。

1)域控制器硬件主要包括主控芯片、PCB 板、电阻电容等无源元器件、射频元器件、 支架、散热组件、密封性金属外壳等部分,其中主控芯片是核心部件。目前来看,对 算力要求较高的智能座舱域和自动驾驶域所使用的主控芯片普遍由提供控车功能的 MCU 芯片和包括中央处理器 CPU、图像处理器 GPU、音频处理器 DSP、深度学习加速 单元 NPU、图像信号处理器 ISP、应用型专用集成芯片 ASIC、半定制电路芯片 FPGA 等 部件的 SoC 芯片来共同提供所需算力,以支撑各种场景下的硬件加速需求。而底盘域、 车身域、动力域由于相对较低的算力要求和成本考量,其主控芯片仍然多为较为传统的 MCU 芯片。预计主控芯片的未来趋势会走向单独使用更高算力的 SoC 芯片。

2)软件主要包括底层操作系统、中间件和开发框架、上层应用软件层。底层操作系统 包括基础汽车操作系统、定制操作系统、虚拟机、系统内核等。中间层和开发框架包括 AP AutoSar、SOA 等,处于底层操作系统与上层应用软件之间,为应用软件功能实现层 屏蔽掉特定处理器和底层操作系统相关的细节,并实现与车辆网络、电源等系统交互所 需的基础服务。上层应用软件层包括智能座舱 HMI、ADAS/AD 算法、网联算法、云平台等,实际实现对于车辆的控制与各种智能化功能。其中,预计底层操作系统将是众多 Tier1 的发力重点,而上层应用软件层、中间层将是是各整车厂重点研发打造差异化的 领域。

2.域控制器产业链:上游芯片软件供应商、中游域控制器总成厂商、下游主机厂

上游硬件、软件供应商:硬件部分,最核心的主控芯片包括 SoC 芯片和 MCU 芯片,其 中 SoC芯片的主要供应商包括海外的Mobileye、高通、英伟达等厂商和国内的地平线、 黑芝麻、华为等厂商,MCU 芯片的主要供应商包括恩智浦、英飞凌、瑞萨等传统 MCU 芯片巨头;软件部分,底层操作系统的国内主要供应商包括国汽智控、华为、百度斑马 智行等,中间层的主要供应商包括 EB、Vector、TATA、Mentor、ETAS、KPIT 等传统供 应商和 TTTech、未动科技、纽劢科技、中科创达、东软瑞驰、映驰科技等国内新兴供 应商。 中游域控总成厂商:主要是国内外 Tier1。国外 Tier1 供应商主要包括博世、伟世通、德 尔福、大陆、采埃孚等国际巨头,国内 Tier1 供应商包括德赛西威、科博达、华阳集团、 均胜电子、经纬恒润等。 下游整车厂:主要包括蔚来、理想、小鹏等国内新势力车企以及大众、上汽、比亚迪、 长安、广汽等国内外老牌传统车企。

 3.域控制器发展趋势:从分布式到域集中式,再到车辆集中式

博世将电子电气架构演进分为三大阶段、六小阶段,分类标准受到业界认可。其中三 大阶段分别是分布式电子电气架构、域集中式电子电气架构和车辆集中式电子电气架构, 六小阶段分别是模块化阶段、集成化阶段、区域集中化阶段、域融合阶段、车载电脑+ 区域控制器阶段和车-云计算阶段。 根据国家智能网联汽车创新中心与中国智能网联汽车产业创新联盟对 2022 年度汽车技 术趋势研究结果显示,当前汽车行业的整车电子电气架构正处于从分布式电子电气架 构向域集中电子电气架构过渡的阶段,中央域控制器+车云协同计算将成为整车电子电 气架构的长期发展方向。

目前,主流量产车型基本遵循博世 E/E 架构路线,由分布式向域集中式过渡,推进 “功能域”控制器集成。主流车企量产车型正在从分布式架构向“功能域”集中架构演 进,实现博世五域中全部或部分域的集成,例如大众 MEB 平台。新势力车企和部分传 统车企已经实现域集中式架构车型的搭载和量产。新势力、头部自主率先进入域集中电 子电气架构阶段,合资、外资车企陆续发展出域集中架构车辆。

特斯拉最新搭载在 Model3 上的电子电气架构主要包括中央计算模块 CCM、前/左/右 车身控制器 BCM。中央计算模块 CCM 将驾驶辅助模块、信息娱乐模块以及车内外通 信系统集成在一起,基本上实现了中央集中式架构的雏形。其中:前车身控制模块负 责整车电源分配和逻辑控制,包括为 MCU、Autopilot ECU、ESP、左右 BCM 等控制器 供电,实现制动液位检测、电池温度检测、环境温度检测、冷却液温度等检测功能,高 低音喇叭驱动、前部大灯的驱动控制、前风挡加热驱动、前备箱灯光及锁的控制等驱动 控制功能,冷凝器风扇驱动、电池冷却泵驱动、动力冷却泵驱动、TXV 膨胀阀控制、 Chiller 膨胀阀控制等部分空调控制功能。左车身控制模块负责左侧控制器配电和左侧逻辑控制,包括左侧车窗、门锁、车门、方向盘电动调节控制、驾驶员座椅控制、左侧后 视镜控制、左后灯光、左侧 EPB电机控制以及空调的鼓风机口控制等;右车身控制模块 负责右侧用电器的电源分配、逻辑控制和信号转接,包括右侧车窗、门锁、座椅、安全 带卡扣检测、空调控制、右侧外后视镜、内后视镜防眩目、右后尾灯、后备箱盖外部灯 光、后备箱锁、后除霜、PTC 加热以及右侧 EPB 等功能的控制,并集成了自动泊车辅助 APA 功能。

未来,车辆电子电气架构将向车辆集中式电子电气架构进一步发展。相对于域集中式电 子电气架构,车辆集中式集成化程度进一步提升,将几个域融合为一体,各域控制器也 将逐渐融合为一体成为中央计算平台“整车大脑”。预计底盘域、动力域、车身域的决 策层会与智能座舱域、自动驾驶域进行融合,成为中央计算平台,而感知层、执行层 将成为区域控制器,分布在车身的不同区域。 新势力车企和头部自主车企也进行了未来车辆集中式架构的研发和布局。蔚来正在研 发的下一代整车集中式电子电气架构包括中央计算平台、区域控制器,将搭载在下一代 车型上;小鹏 2021 年发布的 X-EEA3.0 电子电气架构采用中央超算+区域控制的硬件 架构,已搭载在 G9 车型上;理想 LEEA3.0 架构为中央计算平台+区域控制架构,并且 会加入 800V 快充技术,将搭载在明年上市的纯电新车上;长城汽车第五代电子电气架 构 GEEP 5.0 已经启动研发将实现全车只有一个大脑,100%SOA 化,全面完成整车标 准化软件平台的搭建,并将于 2024 年实现产品落地;广汽埃安星灵架构包括中央运算 单元、信息娱乐控制器、自动驾驶控制器和前后左右 4 个区域控制器,配以高速以太网、 5G、信息安全和功能安全等技术,组成可高效支撑纯电、混动车型的车云一体化集中 计算式电子电气架构,预计将于 2023 年实现量产。

预计到 2025 年,汽车行业整车电子电气架构将进入比较高的放量期,加速进入域集中 电子电气架构阶段,各车企搭载域集中式架构的车型将开始大批放量,域控制器市场空 间将加速增长。