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架构这个“筐”丨C次元

每日汽车 王小西 2020-10-24 08:39:20

EEA、OTA、SOA,你的头已经昏了吧?那么,究竟是什么来定义未来的汽车?

“软件定义汽车”(Software Defined Vehicles, SDV)正在成为后疫情时代的热门词汇。先有大众CEO迪斯博士夸赞特斯拉,近期自主品牌们也纷纷宣布吹响“软件定义汽车”的号角。

特斯拉,自动驾驶,自动驾驶,汽车软件

不过,“软件定义汽车”主要是面对消费者的理解而言,对于车企研发的前沿领域,是有不同意见的。

因为,这牵涉到软件背后的基础是什么。比如,软件基于什么样的架构来开发?操作系统如何定义?以及,谁来定义?打通信息孤岛的万物互联过程中会碰到哪些问题以及如何解决?包括软件开发背后的企业的组织架构如何定义?这就涉及到了更深层的问题。

像江铃汽车CTO兼总裁助理黄少堂8月份在一次论坛上就表示,“软件定义汽车,架构定义软件。”他认为,软件是战术,而架构是战略。所以,我们需要明确,究竟是什么来定义未来的汽车?

架构还是软件?

先说为什么出现“软件定义汽车”的概念。其实,举个简单的例子就明白。推崇这个概念的“异类”特斯拉,其Model X或者Model S使用2年以后,残值还能保持57.22%和57.74%(2019年中国汽车金融暨保值率研究委员会年会披露数据)。这在二手电动车残值惨不忍睹的当下,算是个奇迹。

此外,近期二手Model 3在美国市场热销,根据美国iSeeCars的二手车平均销售天数数据,一辆二手车自上架到成交,平均得花上68.9天的时间。而只要一辆Model 3出现在车商网站上,在车况良好、里程数正常的条件下,车商平均只要花上29.3天就能脱手。

特斯拉Model 3的品质做工,实际上比不上国内自主品牌的顶级产品。之所以二手车都能卖过燃油车,完全在于其车机软件部分和智能驾驶辅助部分功能的强大。也足以说明软件FOTA对汽车产品保值增值的作用。

而特斯拉崛起的背后,是经历了“机械定义汽车”、“电气定义汽车”、“电子定义汽车”的汽车行业,目前正在进入“软件定义汽车”时代。

“软件定义汽车”,最明显的在于商业模式的改变。比如麦肯锡计算后认为,特斯拉客户选装的辅助驾驶以及未来的全自动驾驶软件包,光2020年就会给其带来将近10~12亿美元的毛利。而且,麦肯锡预计到2030年,汽车在软件和电子架构这部分市场有4690亿美元的规模。可以说前景灿烂。

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那么,为什么汽车行业的前沿领域认为架构更重要呢?原因在于,就像行业人士所说,“软件定义汽车,最关键的还是要重构底层的软硬件基础架构。”而且,随着“新四化”的加速,现代车企的竞争变得更加聚焦智能化,比如自动驾驶和整车FOTA等。这个竞争的基础,还取决于车辆的电子电器架构(EEA)。

换句话说,就是用什么样的架构来承载软件的运行。整个汽车行业需要重新考虑车辆软件、电子电气架构的开发,转向更模块化的SOA架构(Service-Oriented Architecture,面向服务的架构),这样才更容易构建模块化的软件组件。这是SOA兴起的大时代背景。

想想就能明白,几年前,汽车一秒钟内传输15,000条数据,而2020年则需要处理100,000条以上数据。再比如,根据之前恩智浦NXP官网预测,2015~2025年汽车中代码量有望呈指数级增长,其年均复合增速约为 21%。有的车代码量已经超过2亿行。过去汽车的数据速度大约是每秒150千Byte,现在则是以每秒千兆Byte。将来如果进入L5级别的全自动驾驶汽车时代,所需要的数据和运作速度更是惊人。车已经成为一个极其复杂的软件载体。

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所以,SOA正在成为一种越来越重要的架构设计思想,也可以说是一种问题解决方法或者“解决框架”。简单来说,SOA就是要求车内各个控制器,把自己的能力,以服务的方式提供出来,以此来构建一个与车型、芯片、操作系统无关的灵活可变的平台系统,支撑各种应用。

不过,难度在于,SOA很难切换到现有的开发架构,因为当前主流的以AUTOSAR为基础的汽车软件开发可变空间不够(限于篇幅,不赘述)。然而,即使SOA成为主流的今天,传统车企仍然因为需要对整车电子电气架构EEA进行重塑式改造投入巨大而犹豫。不改呢又不行,比如在自动驾驶方面,传统的EEA的分布式架构极限是承载L2级别自动驾驶,L3级别已经超出范围。那么,L4和L5怎么办呢?

以大众第八代高尔夫为例,它是基于MQB EVO平台的首款产品,原有的架构不堪重负,所以采用了新的CAN FD和车载以太网技术,将总线带宽从500K提升至2M,相当于做了半个架构的改造。换句话说,是从更底层的逻辑上解决问题。但是,这也导致软件问题千疮百孔,交期延误,产生现实的困境。

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而基于全新MEB平台的搭载E3跨域融合式架构的大众ID.3,拖了一年后终于在今年9月开始交付。但是根据东吴证券分析,由于大众仍主要依赖多个传统供应商共同实现完整软件系统,受功能安全标准束缚,所以其软件架构还是依赖AUTOSAR架构,即上下级接口标准化。这与特斯拉的软件系统相比,架构上仍差特斯拉一代。

毕竟,特斯拉的Model 3已经从分布式加域融合的架构提升到异域融合架构,并向云中央计算架构更进了一步。不能不承认差距啊,要不然迪斯也不会夸马斯克了。

全球如此,作为国内自主品牌的领军企业,长安汽车智能化研究院副总经理兼长安汽车软件科技有限公司总经理张杰在一次论坛上也认同,“一个很好的架构才能奠定软件的基础。”

其实还有一个关键点,车企的软件开发现状是,绝大部分软件是外包的。而只有通过新的架构,软件的开发主导权才能回归车企。所以,架构的改变,需要车企“花大钱”,但也会动了零部件供应商Tier1的“奶酪”,这是大众苦于架构变革的深层原因所在,也是国内车企轻易不敢动的背景所在。

“软硬件解耦”

我们要理解“软件定义汽车”,更要理解背后“软硬件解耦”这个重要概念。这也是“架构定义软件”的一个重要特征。

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解耦软硬件,也就是软硬件开发的分离。因为,随着智能座舱和自动驾驶技术的发展,车辆需要更多的ECU和传感器,并且为了实现FOTA和“软件定义汽车”,如果软硬件不分离,智能化汽车出错的机率会非常高。近年来汽车召回问题中的电子和软件BUG大幅增加,就是明证。2018年的一份数据显示,在所有汽车召回中,软件故障比例上升到了15%。

而理解“解耦”这个事情,有个可以参考的例子就是手机。最初手机中的软件和硬件是紧密耦合的,但随着智能手机的兴起,现在的手机早已经变为一个软件平台,无需再考虑底层硬件。

同样的情况也正在汽车软件上发生,但原先的分布式EEA已经到达瓶颈,ECU又来自不同供应商,有着不同的嵌入式软件和底层代码,软件生态复杂,而Tier1对于“革自己的命”天然抵触,没有动力。所以,向“软件定义汽车”的转型意味着,车企及其合作伙伴的关系必须进行变革。

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比如,原来都是按“车型年份”的开发周期,包括Tier1更新ECM(Engineering Change Management,工程更改管理)一般都是2~3年的周期。现在,这种做法已经跟不上时代要求,需要通过“敏捷方法”(敏捷方法是从1990年代兴起的新型软件开发方法)推动实现OTA。

再比如,由于车联网发展带来的广泛生态系统交互的需要,计算需求日益增加,车企必须开发大数据分析系统,处理这一庞大的数据流,甚至是接近实时处理。这就要求车企对于软件的重要性和“迭代”的思想,给予极大的重视。记者在参观车企时,也看到长安、奇瑞等企业都建立了自己的大数据分析中心。

我们反观特斯拉的相关数据,作为首先实现FOTA的异类,从2012年到2019年4月份,总共迭代100多次,其中修复Bug达到11次,全功能导入67次,交互界面的导入64次。此外,从2016年实现Summon召唤功能OTA,到2019年10月实现Smart Summon功能OTA。每次大的FOTA,都创造了一次跨越式的体验提升。对于用户来说,这种智能手机一般的常用常新的感觉,是燃油车辆无法提供的。

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而经过九死一生的蔚来,也实现了支持SOTA和FOTA两种,比较重要的是FOTA。SOTA主要升级UI、导航和影音。FOTA方面,蔚来实现了底盘、辅助驾驶域、动力和信息娱乐、车身域的更新。目前蔚来OTA的迭代速度保持了平均一个月一个版本,据统计已经推送累计超过26万辆车次,新功能超过90项。

比如,这次北京车展,李斌还宣布NOP领航辅助将随着NIO OS 2.7.0的升级,在十月中旬通过FOTA分批推送给用户。蔚来软件版本升级的节奏,也是目前很多传统车企还无法做到的。而这种节奏,正在让传统车企感受到巨大的压力。

当然,关于“软硬件解耦”还有一个问题需要考虑到,随着数字化模块在整车架构的地位越高,车载软件背后的硬件配置需求也越来越大。换言之,软件解决的是应用层问题,但如果硬件与通讯没有跟上步伐,那么必须解决的就是更深层、更基础的问题。这是有的业内人士的观点。

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长安汽车董事长朱华荣北京车展期间接受记者采访时,就表示,这一轮很明显地从硬件功能向软件定义快速转型,这个阶段会出现软硬结合,提升汽车产品定义和功能的一系列能力。“不能简单地说硬件没有价值,我认为硬件就像一个人的基本身体状态,身体状态不好,脑袋再好也没用。但是在身体状态好的时候,软件可以让人更加智能。”

而持同样意见的,还有吉利汽车集团CEO、总裁安聪慧。他接受公社记者采访时也表示过,硬件层是传统车企有优势,整个机械架构的设计、开发、验证、实验、模拟、分析等等,但这种优势要转变成为把整个新的能源以及其它软件结合进来,倒着来,“我们认为应该是要软硬结合的,不是只靠软件,也不是大家现在理解的传统汽车就是靠硬件,一定要深度融合。这样才能给客户一个很极致的体验。”而他所说的“融合”,当然也需要在软硬件解耦、在新的架构下才能实现。

不过,这个基础问题的解决之道,还是要比软件容易。因为基础问题大致分为两类,狭义的硬件芯片算力不足,以及广义的通讯不力。而今,高算力芯片和包括5G在内的通讯设施目前都在飞速发展。对于车企来说,无非是在性能、质量、成本之间寻找平衡。

所以,我们就知道,“软件定义汽车”其背后还是要基于先进的架构定义这个“筐”,虽说消费者看得见的是软件,但是对于车企来说,其开发的架构这个“筐”更重要,传统的底层逻辑需要颠覆后的重构。我们需要做的,是保持更加OPEN的心态,迎接未知的变数。

后记:C次元的诞生

汽车公社一路走来,十年沉淀,如今正尝试从本源去思考汽车乃至泛科技领域的发展规律。从前天的开篇算起,我们在《汽车公社》公众号开始每周推送“C次元”栏目,未来还会推出新公众号,继续以深度观察的角度,聚焦新科技和新业态。

C,是个神奇的字母,Car汽车、Communication通讯、Chip芯片都是C开头,而Comment评论、Charge管辖、Challenge挑战也都是从这个字母开始。“新四化”的“CASE”更是与之密切相关。自然,Champion冠军在词汇表上与它们毗邻。

敬请关注我们的后续不懈努力。

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文章标签: 特斯拉 自动驾驶

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