汽车已经慢慢成为一个大型终端设备。对于这样的定义,持续的功能更新是必不可少的,也意味着车辆OTA普及势在必行(PS:如果把车看做是一个终端设备,也就能稍微理解手机、IoT厂商为什么纷纷造车了)。 OTA整体架构包含OTA云端、OTA终端、OTA设计对象三部分,如下图1所示,OTA云端为OEM专属的云端服务器平台,负责零部件的软件版本管理、软件升级任务、数据分析、云诊断/质量管理以及与车端的数据同步。 OTA终端通常采用T-Box/IVI,负责软件包的下载,同时还负责验签、软件包解密、安全刷写、状态上报等,要实现这些功能主要依赖终端设备中的OTA manager和Update Agent,其中OTAmanager负责车辆ECU的更新,Update Agent则兼容不同的车内网络和通信协议。 图1 OTA整体框图(来源知网、头豹) 在2012年以前,OTA升级主要为SOTA,其含义是软件OTA,用来升级App的,打个比方就像微信在App store里推送新的版本,你点击更新,这个就是SOTA,那会儿车辆还很少配有联网功能。 另外一种是FOTA(固件升级),比如我们的苹果手机系统从iOS15.2升级到15.3,这个就是FOTA。这种是特斯拉在2012年第一次将其引入到汽车上。那一次特斯拉增加了座椅记忆、模仿油车的怠速蠕动等功能。 到2015年左右,传统车企开始通过车辆联网引入局部OTA。2016年丰田宣布采用OTA技术更新ECU,2017年福特宣布采用OTA技术,同年大众宣布采用OTA技术,这个阶段都还是SOTA。 到2019年,国内的新势力开始陆续落地OTA,通过OTA的优化电池管理、自动驾驶、动力系统等系统,持续优化车辆的体验和性能。 图2 2019年蔚来、特斯拉、小鹏的OTA推送(来源网络) 到今天基本大多数车企都已实现OTA(不管是SOTA还是FOTA),不过大部分是实现重要控制器的OTA功能,比如自动驾驶控制器,中控、电池管理、电机控制等。各车企的实现情况如图3所示。 图3 当前各主机厂的OTA能力(来源头豹) 为了实现整车级的OTA,各主机厂纷纷对原有的网络架构进行的大刀阔斧的变革,如图4列举了部分主机厂中央计算平台架构的落地时间。 图4 部分主机厂的中央计算平台 除了图4整理的外,大部分主机厂都在进行E/E架构中引入三域/中央计算平台、区域控制器,为什么大家都迫不及待的引入这些呢?除了传输数据的大幅增加外,域控架构/中央计算平台将E/E扁平化,利于实现整车级的OTA。 如图5所示为传统分布式架构与域控架构下的OTA升级步骤,在传统网关分布式架构下,由于控制器分散以及层级很深,导致在实现OTA的时候要一层一层的实现转发和透传,多次的转发和透传容易导致数据的丢失,导致升级失败。另外需要支持OTA功能的控制器,通常需要实现软件备份,也就是一个控制器内要存放两份软件,防止升级失败后,控制器变砖。由于传统控制器的芯片Flash和RAM本身就很小,基本不太可能实现。 对于域控架构,或者是中央计算平台架构,大部分控制器的功能进行了整合,大幅减少控制器的数量,而且整体的E/E架构也更加扁平,这样整车OTA实现更加容易且友好。 图5 传统分布式架构与域控架构OTA升级步骤(来源头豹) 当前汽车OTA升级面临最主要的问题是安全问题,同时也受通讯基础建设、软件开发能力等因素影响。 在安全性方面,无论是在数据传输环节还是软件更新环节,都有可能对汽车功能、个人隐私,甚至是人身安全造成危害。如何保证车辆安全的条件下对汽车更多功能域开放OTA升级是当前行业最基本的挑战,这需要OTA流程提供商、云存储提供商、车企多方共同合作,打造一个安全的OTA升级环境。 在基础设施建设方面,随着新车逐步具备OTA功能,需要管理的车辆也越来越庞大,这就意味着车厂需要更多的服务器来存储大量的用户车辆数据,车厂对数据中心的需求也会越来越大,数据中心的建设和维护对当前车企来说还是一片知识盲区,另外较高的建设和维护成本也可能成为制约OTA发展的因素。 在软件开发能力方面,车企的软件能力是保持自身竞争力的重要能力之一。较强的软件能力将为车企带来更丰富的OTA升级内容、更短的研发周期等,并且持续为用户提供新的体验,提高用户粘性。 图6 OTA升级框架 参考:头豹的车OTA研究报告,网络。 |
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