汽车域控制器行业研究报告智能汽车的“大脑”

有不少人都想知道的汽车域控制器行业研究报告智能汽车的“大脑”和一些关于丰田vector相关话题,小编有详细解说,希望帮助到大家。


报告摘要


域控制器解决汽车软硬件升级的,开启智能驾驶新时代。


传统汽车E/E架构采用分布式架构,功能系统的核心是ECU。智能功能的升级取决于ECU和传感器数量的积累。随着自行车智能化升级加速,原有的智能升级方式面临研发和生产成本快速上升、安全性降低、算力不足等题。面对各种智能升级的制约,特斯拉Model3的推出引领了汽车E/E架构集中化的趋势,整合了原本相互独立的ECU,域控制器应运而生。在以域控制器为功能中心的集中式E/E架构中,芯片计算性能和软件算法的提升将成为汽车智能化升级的核心。在域控制器架构中,智能汽车升级的研发边际成本大幅降低,智能升级的边际成本逐步降低,加速智能汽车驾驶的普及。


硬件优先、软件授权、域控制器开启汽车软硬件军备竞赛。


域控制器是未来汽车计算决策的中心,依靠主控芯片、软件操作系统、中间件、应用算法等多层次软硬件的有机结合来实现其功能。另外,目前主控芯片大多采用异构多核SoC芯片,竞争的焦点主要集中在AI单元的有效计算性能、算力能耗比、成本等方面。软件操作系统和中间件主要负责合理分配硬件资源,保证各项智能功能有序执行。其中,软件操作系统竞争环境相对稳定,以QNX、Linux及相关衍生品为主。应用算法是基于操作系统自主开发的软件程序,是汽车品牌差异化竞争的关键之一。为了实现智能汽车的不断进步,整车厂往往会选择“硬件超配、软件后续迭代升级”的方式。因此,域控制器将作为未来智能汽车的“大脑”,以主控芯片为代表的高性能硬件将首次量产并搭载在汽车上,操作系统和应用软件将不断更新。算法模型不断迭代,逐步最大化利用嵌入式硬件,实现软件定义汽车。


域控制器产业链下方,Tier1、科技公司等力量参与其中,各抒己见。


从产业链生态来看,域控制器产业链可分为两大阵营。第一类是基于华为Ascend、特斯拉FSD芯片的全栈解决方案提供商。基于自身的技术优势,实现了从基础硬件到软件架构的全方位,具有软硬件一体化的性能优势。另一种是由AI芯片公司、软件厂商、一级系统集成商、OEM厂商组成的开放供应链生态系统。其中,基础AI芯片公司是域控制器的基础,在软件商和算法提供商的支持下,Tier1进行系统集成,并最终得到OEM厂商的验证。目前,代表性的原生阵营有“特斯拉”、“华为+长安”、“Mobileye+NIO”,开放阵营有“小鹏+德赛西威+NVIDIA”、“理想+德赛西威+NVIDIA”、“高通+伟创力”等。随着汽车智能化渗透加速,作为智能化关键部件的域控制器将受益最大,我们看好锁定在域控制器关键环节的涉足企业。


1、域控制器打破软硬件升级束缚,开启智能驾驶新时代。


11、传统汽车采用分布式架构,功能升级仅依赖ECU数量的积累。


传统汽车E/E架构采用分布式架构,功能系统的核心是ECU。智能功能的升级取决于ECU数量的积累。ECU诞生于20世纪70年代,最初定义为EngineControlUnit,专指电喷式发动机的电子控制系统。随着集成电路技术和汽车电子工业的快速发展,ECU的含义逐渐扩大到包括ElectronicControlUnit。从使用角度来看,ECU是一种专用的汽车微控制器,可以通过众多传感器、总线数据流、执行器和其他组件的配合来控制汽车的状态。从结构上看,ECU的核心是中央处理单元(CPU),与CPU连接的外围部件包括存储器、输入/输出接口和数模转换器。在传统的分布式架构中,汽车智能功能的升级依赖于ECU和传感器数量的增加。


随着自行车智能化升级加速,原有的智能升级方式面临研发和生产成本快速上升、安全性降低、算力不足等题,迫切需要对传统分布式架构进行升级。据途宝产业研究院统计,2019年,中国汽车ECU单车平均搭载量达到25个,商用车平均搭载量达到35个。2013年初,奥迪A8L的销量达到25辆。其中有100多个。同时,随着ECU数量快速增加,对汽车线束长度、传输速度等要求也会提高,这将对汽车研发、生产、安全等方面带来挑战。具体来说,在研发成本方面,在汽车功能的开发过程中,每个零部件都有自己的供应商,主机厂必须与这些供应商分开沟通和合作,甚至在研发上也是如此。因此,随着自行车的智能化特性迅速增强,整车开发周期将显着增加,人力、物力成本也将大幅增加。生产成本方面由于车内装配空间有限,当ECU数量超过100个、线束长度达到5公里时,自动化生产将变得困难,反而会更加依赖。体力劳动。此外,在智能汽车时代,汽车生产不再以出厂销售结束,需要不断的车辆OTA升级。因此,分布式架构下的多个ECU之间很难实现快速协同升级。安全题实现更加智能化的功能不仅需要单个ECU算力的大幅提升,还需要ECU之间高效交换信息和数据,留下足够的算力冗余来应对不同类型的紧急情况。保证行车安全。在分布式架构中,各个ECU大多通过LIN/CAN等总线连接,传输速度本身有限,难以满足智能汽车内部高效信息流的需求。


12、域控制器的诞生解除了功能升级的束缚,加速智能驾驶时代的到来。


面对汽车智能升级分布式架构的,特斯拉引领汽车E/E架构从分布式升级到域控制器/中央计算的历史性转变。2017年,特斯拉在量产的Model3中实现了首个区域集中的E/E架构。这不仅实现了不同ECU之间的联合控制和集成升级,而且节省了计算能力,降低了布线成本。同时,E/E架构的集中化有效降低了智能功能升级的边际成本,推动智能升级加速。特斯拉的颠覆性创新和成功,对国内外传统汽车厂商和新兴汽车厂商都产生了巨大的示范效应,加速了智能汽车时代的到来。2018年,丰田提出了“中心区架构”,将用于未来的L3量产车型。2019年,华为提出“CC架构”。Aptiv于2020年推出了针对智能汽车的“SVA架构”。此外,大众、宝马等也提出了新的E/E架构。无论是Tier1、主机厂等传统玩家,还是新造车厂商、科技公司等产业链新生力量,我们都可以看到E/E架构设计已经开始从分布式升级为集中式。集中式E/E架构的核心是将车内各个单独的ECU进行集成和融合,域控制器也随之出现。同时,在以域控制器为功能中心的集中式E/E架构中,芯片计算性能和软件算法的提升将成为汽车智能化升级的核心。根据Tier1提出的6个E/E架构发展阶段,如博世,新出现的集中式E/E架构包括“域集中/集成”阶段,大致分为车辆功能和“车辆”阶段。物理空间的舞台,大致分为汽车。“步骤。计算机和分区ECU”步骤。车载计算机和分体ECU的E/E架构比功能域集中/融合更加集中,从长远来看,未来将迈向车载云计算阶段。


121、基于功能分区的E/E架构下的域控制器


传统Tier1,如博世、大陆集团,按照功能将汽车E/E架构分为5大区域(电源域、底盘域、信息域、自动驾驶域、车身域),每个区域发布对应的域控制器,最后CAN/LIN等通讯方式连接到主线甚至托管在云端,实现车辆信息和数据的交互。


动力域控制器主要负责动力总成的优化和控制,在新能源汽车中主要指电驱动系统和电控系统的集成。其中,电驱动系统集成走主流的三合一技术路径,将电机、电控、减速器集成到电驱动轴中。电子控制系统的集成往往是一个一体化模块,通常集成了变压器、车载充电器、加热器等,还包括整车控制器。2020年1月,合众汽车团队研发的PDCS动力域控制器安装在哪吒汽车,通过整车测试,正式进入量产应用阶段。华人运通于2020年9月推出的首款智能汽车高合HiPhiX也搭载了联合电子联合研发的电源域控制器。


底盘域控制器主要负责控制具体车辆行驶,包括动力转向系统、车身稳定系统、电子制动助力器、安全气囊控制系统、空气悬架、车速传感器等。与电源域一样,大多数与底盘域相关的控制系统都有更高的安全级别要求,必须符合ASIL-D安全级别。因此,机箱域也具有较高的产业门槛,目前大多数机箱域控制器还处于实验室阶段。


车身域控制器主要负责车身功能的整体控制。技术较低,自行车的价值不高。其本质是将无钥匙启动系统、防波纹防夹系统和空调集成到自行车中。传统车身控制器的基本控制系统及其他功能。此外,随着汽车E/E架构由于安全水平较低而变得更加集中,预计将首次实现与智能座舱域的集成。


自动驾驶域控制器负责自动驾驶所需的数据处理和判断功能,包括毫米波雷达、摄像头、激光雷达、GPS、惯导等设备的数据处理。同时,自动驾驶域控制器还负责自动驾驶过程中车辆核心数据和网络数据的安全,是推动L3级以上自动驾驶的关键部件。此外,由于自动驾驶域控制器需要更强大的AI计算能力和算法支持,因此许多制造商正在参与开发。除了传统汽车产业链的整车厂和供应商外,还包括英伟达、高通、地平线、黑芝麻等国内外主要AI芯片厂商,以及阿里巴巴、谷歌、QNX等自动驾驶操作系统供应商。还有华为。目前,除了特斯拉Model3、小鹏P7等部分车型外,大部分量产的自动驾驶域控制器尚未达到自动驾驶L3级别。据ICVTank统计,2020年全ADAS相关控制器市场规模预计将达到1559亿美元,其中大部分是L3级别以下的辅助驾驶控制器,预计2025年全自动驾驶域控制器市场规模将达到198亿美元预计将达到。美元。


座舱域控制器主要负责汽车座舱电子系统的功能,提供集液晶仪表、中控多媒体、副驾驶信息于一体的集成系统。发展过程从传统的“机械物理按键”到“中控液晶显示屏”再到“中控+仪表盘”。


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