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【投稿】高集成化,未來汽車的必然之選

2021-07-30
來源:汽車電子設(shè)計
關(guān)鍵詞: 智能汽車 高集成化

  未來智能汽車會是什么樣子?我想我們很多人都有暢想過,要智能,要無人駕駛,要無限續(xù)航,要空間舒適……無論你是在行業(yè)內(nèi),還是行業(yè)外。而這基本上都建立在我們今天要討論的話題上,汽車的高集成化。
  高集成化可以充分擴展車輛的使用空間,使汽車從一種駕駛工具到成為一種舒適的移動大空間;高集成化可以充分降低車輛的重量,達到汽車的輕量化和續(xù)航提升,同時也能更有益于降低車輛重心的設(shè)計,從而達到更好的駕駛操控性;高度集成化是滿足未來車輛更強大通信和運算能力的基礎(chǔ),從而更進一步提升車輛的智能化和無人駕駛能力。
  接下來我們來看怎么做及為什么?
  大小三電的集成化
  車輛EEA架構(gòu)的進一步集中化
  空間布置
  大小三電的集成化
  對于一輛智能電動汽車,我們來看一下主要部件,通??梢詣澐譃椋?br/>  車身部分(車輛的車殼和車殼上的各種部件),
  底盤部分(前后橋及其連接部件,制動轉(zhuǎn)向系統(tǒng),懸架系統(tǒng),電池pack/電池CTC(cell to classis,電池電芯集成到底盤)的支撐結(jié)構(gòu)),
  大小三電部分(一般三電指:電池,電機,電控組成的電驅(qū)系統(tǒng),為大三電,當(dāng)然也還有小三電:OBC車載充電機,DC-DC電壓轉(zhuǎn)換,PDU高壓配電盒組成的高壓系統(tǒng)),
  自動駕駛部分(自動駕駛感知及運算部分,當(dāng)然感知部分基本上集成在車殼上,運算部分占用空間也較小),
  座艙部分(主要為娛樂大屏及移動通訊和運算部分,集成性也較高相對占用體積較小),
 ?。紤]到空調(diào)蒸發(fā)冷凝和各溫度交換體系體積的原因,我們也算入空氣&溫控系統(tǒng),但由于其功能較單一,通常將其整合入車身域中。)
  整體來看,除去車內(nèi)座椅外,最影響車內(nèi)空間布置的就是三電和空氣&溫控系統(tǒng),這樣我們勢必就要對其做進一步的集成化。從而不僅可以在空間上可以得到極大的節(jié)約,在整體重量和成本控制上也能得到極大的改善。(本篇不對空氣&溫控系統(tǒng)的集成做討論,目前最高集成方案可參照Model S Plaid熱泵,Model 3八通閥和電機堵轉(zhuǎn)過載生熱來研究)。
  對于大三電(電池,電機,電控)和小三電(OBC,DC-DC,PDU)行業(yè)較先進的方案主要分為:
  1.Tesla的三合一電驅(qū)(電機+電控+減速器)+小三電整合到電池pack或者CTC底盤上
  OBD充電機,DC-DC電壓轉(zhuǎn)換,PDU高壓配電這些通常比較占用車輛空間布置的部件,被Tesla整合到了電池pack/CTC底盤上,給車輛的乘客空間留出了更多的富余。
  可以看到在Tesla Model S Plaid中這種整合又做了更進一步的提升,OBD+DC-DC+PDU的整合包體積做了進一步減小。
  2.六合一/七合一電驅(qū)系統(tǒng)+電池Pack/CTC(cell to classis電芯集成到底盤)電池底盤。
  這里的代表為華為的七合一和比亞迪的六合一,可以說都是行業(yè)內(nèi)相當(dāng)先進的方案。
  比亞迪電驅(qū)總成集成了:電機+電控+減速器+OBC+DC-DC+PDU,為目前行業(yè)接近量產(chǎn)集成度最高的電驅(qū)系統(tǒng)。
  華為DriveONE電驅(qū)系統(tǒng)除了集成傳統(tǒng)三合一電機+電控+減速器,小三電OBC+DC-DC+PDU外,進一步集成了BCU(電池控制單元)。
  以上兩大方案方向還需市場進一步檢驗,但是唯一可以確認的是大小三電的進一步整合與集成是大勢所趨,也在近些年必然會加速進行。
  車輛EEA架構(gòu)的進一步集成化
  說到車輛的EEA架構(gòu)的進化,我們必然會提到博世提出的EEA發(fā)展路線圖。
  EEA架構(gòu)從分散的各功能模塊的獨立感知,獨立運算控制,再通過can網(wǎng)關(guān)與其他獨立功能模塊連接起來進行信息通信(圖中的一二三層),發(fā)展到至今已車輛上已經(jīng)有近百個獨立的控制器,不僅相互間連接繁雜,導(dǎo)致通信和電力線路冗長,而且各控制器大多由各獨立供應(yīng)商提供,相互間的協(xié)同作用難以開發(fā);
  到逐漸進化到區(qū)域內(nèi)或功能域內(nèi)進行獨立的感知和運算控制,整車的控制器上得到了極大的降低(圖中的第四層),像Tesla Model 3,整車主要只有四個大的主控制器(智能駕駛&智能座艙域,左車身域,右車身域,和前車身域);
        整車主要由四大控制器進行控制,在幾個主控制器周圍環(huán)聚了不同種類的傳感器,通過can總線,以太網(wǎng)以及Lin線和各主控制器連接,進行運算處理,同時對于部分對實時性要求極高的功能,如ESP等則保留獨立運算能力,當(dāng)然也接入到總線中。
  再到未來進一步的整車只留下一個大的主控制器,整車功能模塊不再區(qū)分車身域,底盤域,自動駕駛域,座艙域,三電域,各車身功能模塊只留下感知能力和執(zhí)行能力,運算控制能力統(tǒng)一上移,所有感知得到的信號統(tǒng)一集中到中央處理器,進行集中控制,集中協(xié)調(diào)和集中管理,運算后發(fā)送控制信號到各功能模塊進行執(zhí)行。
  這其實很像我們的手機產(chǎn)品,手機周邊各模塊也是將感知信號傳遞到中央處理器進行統(tǒng)一運算處理,再輸入到執(zhí)行模塊,只是汽車這個產(chǎn)品的外延感知及執(zhí)行模塊比手機多出了太多。
  這樣做的好處是,我們可以徹底把汽車的硬件和軟件進行分離,人們不需要再關(guān)心車輛的硬件是什么樣子,只需要關(guān)心有沒有這個硬件能力,把硬件的能力虛擬化,抽取出各標(biāo)準(zhǔn)的能力接口,對外釋放,大家只需要在軟件層面根據(jù)場景和功能對接口進行組合開發(fā),進行持續(xù)的功能迭代升級,這樣汽車的智能化可以得到極大的提升。同時每一代汽車也可以進行標(biāo)準(zhǔn)化智能化了,像我們的手機一樣可以進行持續(xù)的迭代升級。
  安波福的SVA域架構(gòu)(各區(qū)域綠色的6個域控制器+中間的中央控制器)
  再者SOA(Service-Oriented Architecture,面向服務(wù)的架構(gòu))域架構(gòu)方案,可以極大的減少車輛內(nèi)部連接線路的長度(目前階段車輛線材長度通常在3公里以上)。像musk說的那樣,未來我們很有可能把車輛的線材降低到100m以內(nèi),這樣不僅可以極大的減少線材上的成本和整體重量,也可以大大的降低車輛的組裝難度(機器人對軟材的操作較有難度),其實想想好像也不是不可能,一圈低壓通信和供電線路連接上車身各功能執(zhí)行模塊和各傳感器,然后總接入到中央控制器進行統(tǒng)一管理控制。
  在接下來的汽車中,這一切將很快到來。
  空間布置
  以上我們討論了車輛的電氣化高集成和通過EEA的升級集成達到進一步智能化升級的能力,這一部分我們來講空間布置,高集成最直觀的表現(xiàn)就是車輛內(nèi)部空間的擴大化。
  Model Y的后備箱和前備箱,對目前市面上所有在售車型來說都是非常大的,尤其是前備箱的加入對用戶帶來的便利尤甚(誰會閑得沒事,每次停車后跑到車后,為了打開后備箱還得各種將就)。
  但這些的前提都是車輛需要高集成化來給用戶讓出空間。
  車輛的A柱往前移,車輛的C柱往后移,再結(jié)合上電動汽車平整的地板,這樣就有了一個大的空間留給了用戶,再結(jié)合上無人駕駛,這樣我們隨時隨地就擁有了一個屬于自己的獨立的私人移動空間,你可以像裝飾家一樣盡情地裝飾你的愛車空間,因為它實際上就已成為你的家的一部分。
  說到此是不是有點耳熟,最新發(fā)布的奔馳EQS,和小鵬P5也有類似的想法,一樣的將A柱和C柱往前后移(當(dāng)然最后的效果不在咱們此番的討論中),其實細心觀察一下最近幾年大型的車展,各家的概念車也都差不多如此趨勢。
  當(dāng)然如果再結(jié)合上豐田概念的可拆卸底盤(車輛車體空間和車輛底盤可自由拆卸組合)你就可以徹底的擁有這個專屬空間,連車輛的底盤都不需要買,反正都無人駕駛了,誰還要開車啊,我只要坐在這個舒適的空間里自由移動?。ㄊ遣皇沁B房子都不需要買了呢?)




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