「软件定义汽车」口号喊出十年后,真正实现了吗?

· Jan 15, 2024

在 2007 年时,距离特斯拉的 Roadster 亮相尚还有一年,电动化的风还未吹起,智能汽车的概念更是没有踪影。但是,就在这一年的 IEEE 会议上,「软件定义汽车」的口号就已被提出。

到了 14 年后的今天,这一口号早已不再新鲜,也早已成为共识,但是,它真正被实现了吗?

提起车内的软件,或许你首先会想到那亿行代码带来的便利、AI 模型带来的人性化座舱,以及飞速的智驾算法迭代。但其实,「软件定义汽车」的根基和天花板,应当是「低调」的电子电气架构(EEA)。

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概念正在成为现实

中央集成式电子电气架构,同样已经被提出了多年。各大主机厂的相关规划和目标也已经公布了许久,但是直到去年,中央集成式的 EEA 还是显得有些遥不可及。

一套理想中的集成式 EEA,应当将智能汽车中的所有电子控制单元,都集成在一个中央计算机中。这需要将分属各个功能的 ECU(电子控制单元)、电路、传感器、执行器等零部件全部融合在一起,从而形成一个高度集成化的电子控制系统。

在智能化时代,这种高度协同的方式,除了能够简化电路,还能让各项功能响应更加高效。同时,它也能为整车降本以及加快技术迭代的速度。

在汽车智能化发展的早期,也就是相关功能尚未成为消费参考的要素时,由于 EEA 是一种难以被消费者直观感受到的技术,所以一些车企并未将 EEA 的更新换代视作研发关键目标。

但是到了如今,一些例如特斯拉、零跑、小鹏等颇为前瞻的车企,通过持续更新 EEA 技术,已经体现出了明显成果。

其中,零跑汽车于去年 7 月发布了真正「四域合一」的「四叶草」中央集成式电子电气架构,并很快便推出了基于该架构的量产车 C10,让看似遥远的概念成为了现实。

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一个「大脑」控制「全身」

「一个大脑控制所有」是许多车企对于中央集成式 EEA 的目标,也有多家主打智能化的企业陆续推出了相应架构。

例如,从特斯拉 Cybertruck 的最新信息中,我们看到了特斯拉对于 48V 系统和千兆级以太环网的应用:用几个小路由器,分布到更小的控制器局域网,即可执行特定的本地任务,同时也使得开发和调试更加容易。

其新型电子电气架构将所有高速控制器连接在一起,尽管终端数量增加了,信号电缆数量却减少了约 68%。

特斯拉方面表示,这种新型架构这不像传统的静态控制器局域网(CAN bus),而是完全由软件定义,能通过软件即时监测。

特斯拉对于集成式架构的特点作出了很好的示范,但却没有做到真正用「一个大脑」来操控——升级到 HW3.0 后,特斯拉集成了两个自家 SoC,相当于两个「大脑」系统

而在国内,小鹏汽车的 X-EEA 3.0 电子电气架构采用了中央超算+区域控制的硬件架构,而且将整车软件划分为系统软件平台、基础软件平台和智能应用平台三个层次。它可以搭载更高性能的芯片,并支持更高级别的智驾和智舱功能。

但是同样的,X-EEA 3.0 也仍然在使用两个 SoC+两个 MCU,并未将所有域控集成在一个盒子中。此外,近期岚图发布的主打 SOA 概念的「天元架构」,虽然同样具备灵活开发的特点,但也是将各类域控进行了物理融合堆叠,并未真正实现舱驾一体。

显然,真正的中央集成和舱驾一体,在业内一直是一个难以达成的目标。但令许多业内人士意外的是,零跑汽车去年发布的四叶草架构,不仅做到了四域合一、舱驾一体,还迅速地实现了量产上车。

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根据介绍,在四叶草的模组中,仅需要 1 颗 SoC+1 颗 MCU 芯片(高通 8295+恩智浦 NXP S32G3),即可系统化地融合座舱域、智驾域、动力域、车身域,实现「一个超算平台植入 15 个模块,28 个系统 ECU」,真正实现「一个大脑」管理所有模块!说的通俗点,就是这个超算平台作为唯一的大脑,负责「接化发」,即接收信息、分解处理、发送指令。

「该架构只有一个『大脑『,其中的左域控制单元、右域控制单元和后域控制单元,没有逻辑功能,只有执行功能,这才是真正实现了中央控制,也就是『软件定义汽车』。「零跑方面介绍道。

近日,在 C10 的预售发布会上,零跑方面也宣布,在基于高通 8295 芯片的基础上,C10 能够实现智能座舱、L2+辅助驾驶以及自动泊车、360°环视,调音等多项功能,实现了「一芯多用」。在当前的其它车企中,这四项功能需要四颗芯片。驾舱功能在一颗芯片上实现融合,是全球汽车行业都在追寻的前瞻技术,前有英伟达 Thor 芯片、后有高通 Flex 芯片,两者均把驾舱融合在一颗芯片上视作目标,但其量产时间预计在 25 年底。零跑为什么能提前做到驾舱融合且更集成了泊车和音响调音?零跑表示,除了 2019 年量产了国内首颗智驾芯片-凌芯 01,在芯片融合及功能定义上具备经验能力外,其核心电子部件的全域自研,为驾舱融合的实现奠定了基础。

实现驾舱一体融合,不仅可以少用芯片,更能将座舱和智驾系统间的数据实时共享,在降低芯片使用的基础上,降低故障率的发生、提高车辆的协同效果,辅助驾驶员更好的驾驶车辆。

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在行业普遍紧盯特斯拉的示范案例时,我们却发现,零跑同样在采用以太网主干、标准接口,并将整车线束减少至 1200 米(高配版 1500 米)的同时,还率先实现了真正的「中央集成」和高度融合,令舱驾一体成为了现实,成为了最令人振奋的先驱型案例。

10 秒,重新定义 OTA

近日,有媒体已经体验了零跑 C10 的智舱功能。虽然还不是 SOP 车型,但大家已经能够体会到交互系统对连续指令、分区识别、全方位控制的流畅度和功能丰富性。

这是因为,四叶草架构下的信号能力已呈现质变:千兆以太网结合 5G 通讯和 WIFI6,大大提高了传输效率和协同性。再加上高通最为领先的 8295 芯片,延时已几乎不存在。要知道,搭载 8295 芯片的奔驰 E-class 跑分成绩高达 93 万分。

要说什么是四叶草架构的最大亮点,那必然是它能够将一颗负责系统的 SOC 芯片和一颗负责微控制单元的 MCU 芯片对应主板集成到一个域控制器/HPC 的总成里。

而对于零跑来说,之所以执着于要实现「一个盒子、一个大脑」,除了对于简化结构、强化功能的追求外,还有更关键的一点——就是更加快速、便捷、低成本的迭代和 OTA。

「就像人类的大脑能够控制四肢和语言一样,在将四肢和语言标准化开发且提供进化冗余的前提下,四叶草架构的『中央大脑』也可以对座舱、智驾,互联等功能进行统一控制,才可以更好地优化这些功能。」近日,零跑汽车创始人、董事长,CEO 朱江明举例道:C11 在最近一次 OTA 中,改变了 34 项功能。其中包括了仪表屏显示内容、哨兵模式等多个模块,这意味着必须要对各式控制器做到统一的管理。

「只要升级了软件,就可以对整车所有功能常用常新,不断丰富功能、改善功能,这才叫做『软件定义汽车『。」

除此之外,为了更好地实现「千人千面「的用车体验,四叶草架构的接口已开放超过了 200 个,包括声/光/椅/门/窗/屏/灯/空调等传感单元,相较以往交车即固定车辆功能体验,接口的开放,可让用户根据自己的个性化需求,随时变换车内的各项功能组合,此外,场景可生成编码,支持分享给其他人,增加了车辆的可玩性。

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在软件层面,相较于以往的多个代码库,新架构由于只有一个 SoC 代码库+一个 MCU 代码库,各功能通讯协议能够共享打通,各系统运行兼容性更强。

这样一来,也就终结了过去多个并行代码库各自为政、难以统一的尴尬局面。

更快的通讯、更低的延时、更少的故障,这些是日常操作能感受到的体验,除此之外,用户直接能感受到的部分,还是 OTA 体验。众所周知的是,直到如今,智能车用户对于 OTA 体验的吐槽仍然大量存在。其中包括耗时过长、不够稳定,乃至安全隐患等。

而零跑基于 LEAP 3.0,可以实现无感 OTA:也就是将系统分为 A/B 两个,A 系统正常运行,升级包在后台的 B 系统下载,再用 1 秒进行 A/B 系统的切换,系统重启,即可完成更新。

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又一个「智能化元年」

「虽然已经历了十年发展,但电动车仍算是是新生事物。从前,设计一款车从立项到量产,基本上要 36 个月——来自不同供应商的控制器,全车可能有四五十个。控制车门、座椅和扬声器的 MCU 也是多种多样,互相独立,这既增加融合难度和成本,也很难做进一步开发迭代。」近日,朱江明针对 EEA 与技术迭代之间的关系,作出了解释。

目前,仍有不少车企在使用分布式 EEA。因为即便使用传统架构,只要不惜成本堆料,并在软件上进行妥善融合,那么其实对于消费者体验来说,还是够用的。

但是朱江明的上述发言,正是在解释为什么即便消费者的感知有限,车企却还要投入巨大精力物力来研发中央集成式 EEA——因为它不仅是汽车智能化的根基,随着汽车越来越像电子产品,摩尔定律在汽车中正在发生作用,更决定了技术迭代的发展天花板,带来了更多的可能性。

例如,零跑的「四叶草」架构将座舱域、智驾域,车身域和动力域实现了「大一统」,在这四域中的所有功能,都能听从一个「大脑」,拥有更好的协调和响应能力,也能在更短的迭代周期内,同步进行全面的自定义和优化。

这正是「仅升级一个超算平台软件,即可完成整车进化。」

其实,要做到四叶草的这一步,难度极高。因为不同的车内应用,对于 CPU 和 GPU 和内存的资源依赖完全不同。要想实现高度集成,对于系统资源的实时分配和管理,以及内部功能开发的考验非常大。而零跑之所以能造就四叶草架构,是基于其自成立以来就坚持的「全域自研」路线。

如今,零跑「四叶草」平台可对外提供标配、中配和高配三个版本的解决方案,可应用于 10~30 万级车型。

同时,通过技术共享,零跑已在多个领域收获外部订单。相信在其示范作用的助推下,智能汽车行业将步入「中央集成式 EEA 上车元年」,之后的功能迭代,更是会呈现难以想象的速度和空间。

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