01 前言
目前隨著(zhù)智能汽車(chē)的發(fā)展，電子電氣架構EEA被廣泛關(guān)注，但是大家的討論點(diǎn)大多是在乘用車(chē)領(lǐng)域，關(guān)注的是傳統乘用車(chē)大廠(chǎng)以及互聯(lián)網(wǎng)新勢力最新的電子電氣架構布局，鮮有討論商用車(chē)電子電氣架構的，本文我們就一起來(lái)討論和思考下智能網(wǎng)聯(lián)背景下的智能重卡電子電氣架構發(fā)展趨勢。
02 重卡市場(chǎng)發(fā)展趨勢
在討論電子電氣架構的發(fā)展趨勢之前，我們先討論下重卡3.0時(shí)代的市場(chǎng)趨勢，這里源引羅蘭貝格對全球重卡市場(chǎng)的分析：
2.1智能網(wǎng)聯(lián)快速發(fā)展
智能網(wǎng)聯(lián)帶動(dòng)商用車(chē)產(chǎn)品鏈向“軟硬結合”與“產(chǎn)服融合”方向發(fā)展，重卡主機廠(chǎng)應擁抱智能化、整合行業(yè)資源以及穩固價(jià)值鏈地位，主機廠(chǎng)應擴展產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈，從車(chē)輛制造企業(yè)向運力服務(wù)提供上轉變，提前布局車(chē)聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)駕駛技術(shù)。
2.2 新能源加速滲透
在市政用車(chē)及中途物流場(chǎng)景，純電動(dòng)及換電重卡增長(cháng)明顯，但是在長(cháng)途物流場(chǎng)景，受限與純電的電池自重及續駛里程，燃料電池重卡優(yōu)勢顯著(zhù)，憑借其綠色環(huán)保無(wú)無(wú)污染、續駛里程能夠超過(guò)傳統油車(chē)等特點(diǎn)，在重卡公路運輸環(huán)節的應用前景可期。
2.3 重卡高端化
隨著(zhù)國家排放標準、安全標準愈加嚴格，以及運營(yíng)市場(chǎng)考慮車(chē)輛全生命周期成本（TCO），商用車(chē)整車(chē)電子電氣系統將進(jìn)行技術(shù)升級，從而滿(mǎn)足更嚴格的安全法規、提升燃油經(jīng)濟性、降低司機壓力、降低運營(yíng)成本。
2.4 用戶(hù)結構演變
重卡用戶(hù)將有散戶(hù)向平臺客戶(hù)、車(chē)隊轉變，從而需求更長(cháng)營(yíng)運時(shí)間及更高周轉效率。集中式客戶(hù)愈加關(guān)注產(chǎn)品的TCO，愈發(fā)關(guān)注產(chǎn)品購買(mǎi)時(shí)的一體化銷(xiāo)售解決方案，重點(diǎn)關(guān)注TCO（整體擁有成本）除購置成本外，重點(diǎn)關(guān)注燃油經(jīng)濟性、配件與服務(wù)費用、質(zhì)量可靠性（影響出勤率）、車(chē)輛殘值等因素。
2.5 需求個(gè)性化與定制化
新生代重卡消費群體的處出現及細分市場(chǎng)產(chǎn)品的定制化趨勢，要求主機廠(chǎng)更加關(guān)注用戶(hù)的個(gè)性化需求。表現在車(chē)輛產(chǎn)品層面的需求包括內飾的舒適性、駕駛舒適性、安全可靠性、外觀(guān)時(shí)尚度、車(chē)輛數字化、豐富的車(chē)載娛樂(lè )，優(yōu)好的人機交互等。
03 目前商用車(chē)的電子電氣架構
目前市面上的輕卡、重卡整車(chē)的網(wǎng)絡(luò )拓撲大部分如下圖，ECU的數量多的在20個(gè)左右，整車(chē)的網(wǎng)絡(luò )也比較簡(jiǎn)單，通常就兩個(gè)CAN網(wǎng)段，部分車(chē)型甚至沒(méi)有中央網(wǎng)關(guān)，由VCU承擔網(wǎng)關(guān)的功能。車(chē)輛的智能化功能、娛樂(lè )功能基本沒(méi)有，除了BCM可以實(shí)現基本的車(chē)身控制功能（燈光、雨刮、門(mén)鎖、遙控鑰匙等）以及收音機/MP5等功能外，智能化、網(wǎng)聯(lián)化配置大多數車(chē)型是不搭載的。
04 新一代智能重卡的電子電氣架構
上面所述目前市面上大多數商用車(chē)的架構無(wú)法滿(mǎn)足重卡3.0時(shí)代對產(chǎn)品高端化、智能化、個(gè)性化、定制化、數字化、安全可靠以及高效率等特性需求。重卡也將迎來(lái)新一輪的行業(yè)變革，目前在傳統的頭部商用車(chē)OEM以及新勢力OEM都相繼推出了其新一代電子電氣架構。
4.1 MAN商用車(chē)的新EEA架構
德國曼恩的集中式電子電氣架構，其計劃是將整車(chē)所有上層控制策略集成在CVM(Central Vehicle Manager),包括底盤(pán)控制、動(dòng)力控制、車(chē)身控制、L2駕駛服務(wù)功能等，類(lèi)似于大眾的ICAS1平臺，并通過(guò)引入標準化的/0模塊，如果車(chē)輛新增功能，僅需安裝附加的I/O模塊以及相關(guān)的執行器和ECU，其核心理念還是軟硬解耦，將整車(chē)控制策略集成在中央計算平臺，軟件與硬件分離，硬件標準化，實(shí)現硬件即插即用的思想。
MAN新EEA架構的特點(diǎn)：
- 標準化I/O模塊：帶來(lái)車(chē)輛功能和系統的良好可擴展性；
- 平臺的開(kāi)放性：中央計算單元CVM的軟件架構開(kāi)放性，使其能將第三方的軟件集成在車(chē)輛中；
- 車(chē)輛的安全性：按照ISO 26262開(kāi)發(fā)；
- 引入Ethernet、IT資源：CVM與TBM以太網(wǎng)連接，可以MAN云平臺連接，從而為用戶(hù)提供更多MAN數字服務(wù)；
和上述新的EEA架構相匹配的是全新的組織架構，MAN采用了集中組織架構，一個(gè)部分負責零件的開(kāi)發(fā)，包括電氣系統/硬件集成在內的整個(gè)硬件平臺，另一個(gè)部門(mén)負責功能/軟件的開(kāi)發(fā)，以及將應用程序集成在硬件平臺，為了保持雙重控制的原則，測試和項目管理是單獨的，在組織內部采用分層架構。
上面MAN新一代的EEA架構是一個(gè)商用車(chē)行業(yè)非常先進(jìn)的架構了，其將整車(chē)各域功能策略上移到中央計算平臺CVM，對于CVM的軟件開(kāi)發(fā)提出了嚴峻的挑戰，特別是軟件架構，Middleware的開(kāi)發(fā)將是巨大的工作量。同時(shí)對整個(gè)供應鏈也會(huì )產(chǎn)生變革的影響，需要傳統的零部件供應商（EBS、EHPS、ECAS、VCU、ECM）能夠愿意開(kāi)放自身的軟件，愿意將部分軟件白盒釋放給OEM，同時(shí)對OEM自身的軟件開(kāi)發(fā)、集成能力要求較高。目前國內商用車(chē)行業(yè)OEM自身軟件開(kāi)發(fā)能力普遍較弱，相對于乘用車(chē)企業(yè)有較大差距，我覺(jué)得在實(shí)際實(shí)施的時(shí)候，應該是先搭建類(lèi)似CVM的中央計算硬件平臺，然后根據供應鏈情況及自身能力、資源投入等情況逐步收攏下面控制器中的上層邏輯。
4.2 贏(yíng)徹科技星云架構
贏(yíng)徹科技是專(zhuān)注于干線(xiàn)物流場(chǎng)景高階自動(dòng)駕駛的自動(dòng)駕駛技術(shù)和運營(yíng)公司，其第一代架構主要是基于成熟車(chē)型（如東風(fēng)商用車(chē)重卡）的分布式架構，進(jìn)行線(xiàn)控改制并加裝具備自動(dòng)駕駛功能的域控制器的局部域控架構，其第二代星云架構，物理形態(tài)已靠近中央計算+區域控制器的架構形態(tài)，力圖解決商用車(chē)電子電氣架構“安全、實(shí)時(shí)性、帶寬瓶頸以及成本”等方便的痛點(diǎn)，其主要特點(diǎn)有如下幾個(gè)方面：
- 硬件架構升級：功能域控制器（自動(dòng)駕駛域控制器&智能網(wǎng)聯(lián)域控制器）與位置域控制器（車(chē)身域控制器）并存，可減少整車(chē)線(xiàn)束。
- 軟件架構升級：采購S(chǎng)OA架構理念，使軟硬件解耦分層，軟件架構的實(shí)時(shí)操作系統的可移植性，以及采集數據信息多功能應用性。
- 通信架構升級：首次在商用車(chē)引入千兆以太網(wǎng)，提升總線(xiàn)帶寬，應對智能駕駛、以及網(wǎng)聯(lián)數據的大流量。
- 迭代體驗升級：通過(guò)軟硬解耦以及接口標準化，縮短開(kāi)發(fā)周期，使產(chǎn)品升級迭代更高效。
同時(shí)為了保證L3級別人機共駕車(chē)輛平穩運行的安全保障，其線(xiàn)控底盤(pán)采用全冗余設計：
- 制動(dòng)系統采用主制動(dòng)EBS+冗余制動(dòng)rEBS+冗余制動(dòng)ETB（Electronic Trailer Brake）方案。系統有三套獨立控制模塊組成，每個(gè)系統有獨立的電子控制單元、供電電源,EBS和rEBS具備獨立的輪速傳感器。每個(gè)系統能夠完全獨立工作。當主制動(dòng)EBS失效時(shí)，冗余制動(dòng)rEBS在20ms內自主完成制動(dòng)系統的接管和實(shí)現車(chē)輛控制，當主制動(dòng)EBS和冗余制動(dòng)rEBS均失效時(shí)，接收ADCU仲裁指令后，冗余制動(dòng)ETB可以實(shí)現對掛車(chē)進(jìn)行制動(dòng)控制來(lái)保證車(chē)輛行駛安全。
- 線(xiàn)控轉向采取冗余和液壓失效檢測設計，采用主轉向EHPS（Electronic Hydraulic Power Steering）+冗余轉向CEPS(Column Electronic Power Steering)方案，系統有兩個(gè)獨立的電子轉向系統串聯(lián)組成，當主轉向EHPS失效時(shí)，冗余轉向CEPS接受CEPS接受自動(dòng)駕駛控制器ADCU的仲裁指令和控制指令接管和控制車(chē)輛。當車(chē)輛通過(guò)液壓傳感器發(fā)出指令或主轉向EHPS檢測到液壓失效時(shí)，接受ADCU的仲裁指令后，冗余CEPS會(huì )控制HPS安全接管和控制車(chē)輛。
- 供電電源冗余設計，車(chē)輛供電系統采用主電源和冗余電源的設計，并采用冗余電源控制器SES(Smart Emergency Switch)進(jìn)行管理，當車(chē)輛主電源失效時(shí)，冗余電源控制器將在1ms內將兩側回路切斷，車(chē)輛由冗余電源進(jìn)行供電來(lái)保證車(chē)輛供電系統的安全。
05 總結
總體來(lái)看商用車(chē)電子電氣架構的迭代基本和乘用車(chē)的路線(xiàn)大致一直，但是商用車(chē)作為生產(chǎn)工具其相對于乘用車(chē)的使用場(chǎng)景多樣，產(chǎn)品品類(lèi)較多，車(chē)型的配置變化更多，因此對架構的可擴展性、靈活性的需求更強烈。同時(shí)商用車(chē)作為生產(chǎn)工具對于座艙智能化、便捷性及舒適性的需求并不像乘用車(chē)那么急切，更多關(guān)注車(chē)輛可靠性，動(dòng)力經(jīng)濟性、運營(yíng)效率、使用成本等因素。
隨著(zhù)目前智能化重卡的研發(fā)，商用車(chē)電子電氣架構與乘用車(chē)的代際差距逐漸縮小，并緊隨其后。商用車(chē)目前國內頭部OEM正在研發(fā)的架構如下圖所示為中央服務(wù)網(wǎng)關(guān)+域控架構，同時(shí)融合區域的概念，在車(chē)身域分為駕艙區域控制器及底盤(pán)區域控制器，逐漸實(shí)施智能配電的方案，縮短整車(chē)線(xiàn)束。
轉自汽車(chē)電子與軟件
