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行业|汽车域控制器行业研究:2019

 懒人葛优瘫 2019-04-19

作者:佐思产研

来源:佐思汽车研究

ECU(Electronic Control Unit)是电子控制单元,是汽车专用微机控制器。汽车电子控制器的作用是接收来自传感器的信息,进行处理,输出相应的控制指令给到执行器执行。汽车ECU的核心在于微处理器,微处理器包括MCU、MPU、DSP 和逻辑IC 等。ECU领先企业包括博世、电装、大陆、Aptiv、伟世通等。

随着车辆的电子化程度逐渐提高,ECU占领了整个汽车,从防抱死制动系统、四轮驱动系统、电控自动变速器、主动悬架系统、安全气囊系统, 逐渐延伸到了车身安全、网络、娱乐、传感控制系统等。 汽车 ECU 迅速增加,高端车型里的 ECU 平均达到 50-70 个,个别车型ECU数量超过100。

随着车载传感器数量越来越多,传感器与 ECU一一对应使得车辆整体性能下降,线路复杂性也急剧增加,此时 DCU(域控制器) 和 MDC(多域控制器)等更强大的中心化架构逐步替代了分布式架构。

域控制器(DCU,Domain Control Unit)的概念最早是由以博世、大陆为首的Tier1提出,它的出现是为了解决信息安全,以及ECU瓶颈的问题。域控制器因为有强大的硬件计算能力与丰富的软件接口支持,使得更多核心功能模块集中于域控制器内,系统功能集成度大大提高,这样对于功能的感知与执行的硬件要求降低。加之数据交互的接口标准化,会让这些零部件变成标准零件,从而降低这部分零部件开发/制造成本。也就是说,外围零件只关注本身基本功能,而中央域控制器关注系统级功能实现。

行业|汽车域控制器行业研究:2019-2025年均增长50.7%

例:伟世通将仪表ECU和车机ECU整合为座舱域控制器SmartCore

而自动驾驶域控制器的要求更高,一般要具备多传感器融合、定位、路径规划、决策控制、V2X、高速通讯的能力,通常需要外接多种摄像头(单目、双目)、多个毫米波雷达、激光雷达、IMU等设备。

由于要完成大量运算,域控制器一般都要配备一个运算力强大的核心处理器,能够提供对智能座舱和不同级别自动驾驶算力的支持,业内有NVIDIA、英飞凌、瑞萨、TI、NXP、Mobileye等多个方案。利用处理能力强大的多核 CPU/GPU 芯片相对集中的去控制每个域,以取代以前的分布式汽车电子电气架构(EEA)。

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上图是博世的汽车电子电气架构进化图,包括Modular,Integration, Centralization, Fusion,Vehicle Computer, Vehicle Cloud Computing六个层次。其中域控制器应用在第三层(Centralization),多域控制器应用在第四层(Fusion)。

目前新车E/E架构设计已大量采用域控制器。以奇点iS6为例,采用了基于域控制器加车载以太网的网络拓扑结构,将车内电子架构划分为5个域,分别为:智能驾驶域、智能信息域、车身域、底盘域、动力域。同时奇点汽车采用集成式设计,也就是将所有传感器数据集中到智能驾驶域控制器。由智能驾驶域控制器做数据处理和决策规划,从而实现各种ADAS智能驾驶功能,包括自适应巡航、车道保持、自动泊车等。这意味着大多数ADAS/AD功能将由整车厂自己开发完成。

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根据技术专家“冷酷的冬瓜”的研究:纵观特斯拉三代车型,Model S、Model X 再到 Model 3 的演变,实质是功能的重分配,不断把功能从供应商手中拿回来自行开发的过程。而Model S的E/E架构设计,早已一步跨到了第五层 (Vehicle Computer层级) 。

随着汽车E/E架构的演变进化,主机厂和汽车电子供应商的供应关系正发生深刻变革。由于汽车电子硬件走向集中化的趋势,汽车电子供应商数量将减少,同时域控制器供应商将更加重要。

以座舱域控制器为例,一般会集成仪表和车机,未来则会逐步整合空调控制、HUD、后视镜、手势识别、DMS,甚至包括T-BOX和OBU。

一辆自动驾驶汽车每小时产生的数据量将达4TB,传感器融合和3D定位等高级功能将在自动驾驶域控制器上运行。

和域控制器紧密连接的中央网关,负责发送与接收安全关键数据,将始终直接且仅连接到整车企业的后台。OTA则实现域控制器功能的不断更新,有助于开发新功能、确保网络安全,并使车企得以更快部署功能与软件。

域控制器厂商和车厂的开发合作将更加紧密。

德赛西威认为:在自动驾驶域控制器领域,预计未来Tier1与整车厂之间将采取两种合作方式。

  • 其一,Tier1负责中间层以及硬件生产,整车厂负责自动驾驶软件部分。Tier1的优势在于以合理的成本将产品生产出来并且加速产品落地,因此整车厂和Tier1进行合作生产方式是必然,前者负责自动驾驶软件部分,后者负责硬件生产、中间层以及芯片方案整合。
  • 其二,Tier1自己与芯片商合作,做方案整合后研发中央域控制器并向整车厂销售,例如大陆ADCU、采埃孚ProAI、麦格纳MAX4。

从下面两个图表,可以看到无论是座舱域控制器,还是自动驾驶域控制器,都有控制器供应商和主机厂、域控制器供应商和芯片厂商紧密合作开发的趋势。

行业|汽车域控制器行业研究:2019-2025年均增长50.7%

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由于域控制器属于前装汽车电子产品,从设计到量产上市一般需要两年以上。上述供应商的域控制器产品多数还在研发阶段。Aptiv和伟世通动作是最快的,已经有产品量产了。

根据佐思产研的预测,2025年全球汽车域控制器(座舱+自动驾驶)出货量将超过1400万套,2019-2025年均增长50.7%。

行业|汽车域控制器行业研究:2019-2025年均增长50.7%

纵观整个域控制器产业,近两年中国企业的崛起是一大特色,譬如德赛西威、百度、东软、海高汽车、布谷鸟、环宇智行、知行科技等。

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