2023汽车技术与装备发展论坛 | 博世王志煌：软件定义汽车及其开发与测试

2023年8月21日-24日，由工业和信息化部装备工业发展中心、江苏省工业和信息化厅、苏州市人民政府以及中国汽车工程研究院股份有限公司联合主办的“2023汽车技术与装备发展论坛”于苏州隆重召开。本届论坛以“装备夯实根基•技术引领未来”为主题，邀请政府领导、行业院士、企业高层、技术专家，围绕新技术、新装备、新生态展开深入研讨，以推动技术及产业发展，夯实质量强国之基，服务汽车强国战略。其中，在8月22日举办的开幕大会上，博世高级副总裁、博世中国创新与软件开发中心总经理王志煌作《软件定义汽车及其开发与测试》报告。以下内容为现场演讲实录：

各位领导，各位专家，大家上午好！我是来自博世的王志煌，我分享话题是《软件定义汽车及其开发与测试》。

谈到软件定义汽车，大概是目前业界比较热门的话题，刚才陈院士、王总都提到软件定义汽车。什么是软件定义汽车？有一个不同的解释和解读，一种说法是软件在汽车价值链比重越来越大，据专家预测到2040年软件会占整个汽车总价值的40%左右，所以软件好坏、成败直接决定着汽车竞争力。

前面两位院士和王总讲到，汽车技术发展汽车的硬件越来越平台化、标准化，用户所需要的各种驾驶体验，都通过软件实现，这两个角度毫无疑问都是对的，因为这是我们所能看到的事实或者说正在变成事实，今天我试图从技术角度谈谈软件定义汽车，这里面有博世观点也有我自己的思考，谬误的地方请大家批评指正。

刚才谭院士讲到，汽车工业发展到100多年以后，进入21世纪进入全新发展阶段，这个阶段就是电动化、自动化和网联化。我们讲的电动智能网联汽车。当汽车消费者在购买汽车的时候，除了考虑外形、造型设计之外，重点考虑因素是汽车的性能、可靠性和安全性。

但是基于智能网联时代以后，年轻一代的消费者，特别是女性消费者，对这些汽车原有的要素不像原来那么坚持，相反对各种个性化的驾驶体验提出了越来越多的要求。这种改变，就使得汽车发生一个明显变化，汽车上的电子装置越来越多。现在一辆豪华车上各种各样的电子控制器ECU加起来超过100个，使用的各种芯片累计起来超过1000片，连接各种电子设备的导线累计起来长达6公里，重量超过70公斤。这使得汽车成本和重量都会有所增加。同时智能制造方面，自动化程度、智能化程度会受到一些限制。

另外一方面，集成电路技术、芯片快速发展，大算力、高性能芯片不断涌现，而且成本越来越低完全能够满足汽车行业的需要，这两个趋势直接导致了汽车电子电器架构的改变，甚至是革命性的改变。

这张图片是博世提供的汽车电子电器架路线发展图，大概已经成为了业界共识。在这张图里面把汽车未来的电子电器架构规划为三阶段，第一阶段是现在批量生产的分布式的电子架构。这个架构下硬件和软件高度绑定，一个ECU对应一个功能，至多两到三个功能，缺点是车上ECU电子装置数量非常庞大。

随着集成电路发展，就进入了现在第二阶段域集中阶段，显著特征是用几个大算力高性能的中央计算单元代替大量的ECU，使得功能进一步集中融合。首先会把ECU里的硬件和软件进行彻底的剥离，再以软件方法把功能迁移到预控制器中。现在一般的车上大概会有5-7个域控制器，比原来上百个ECU数量大大下降，同时通过更进一步的域融合，比如博世把动力域、底盘域、车身域融合成一个汽车控制域，将剩下的智能驾驶域和智能驾舱域形成三域整车架构，这样会简单很多。

中央计算机式架构，这种架构下预控制器将会更进一步融合，而且会统一到一个中央计算器当中。这个功能不再与元件一一对应，之后所有的功能都由中央控制器进行控制指挥各个执行器。

再下一步到车云结合车云协同阶段，大部建设会迁移到云端，车内计算主要集中于车内的实施区域和控制。

在新的电子电器架构下最大特点是，汽车软件不再是原来的汽车软件了，作为实时控制和功能安全高度相关的嵌入式软件部分仍然作为基础的核心部分保留下来。与此同时有包括操作系统在内的车身平台软件和车外云端的软件以及与手机联网的各种功能软件，这些车内车外的软件组合起来就可以实现对车内各种传感器和执行器的定义和执行，从而实现软件定义汽车。

举一个软件定义ESP功能的例子，这辆车发现一个冰面，同时会把冰面位置信息生到云端，云端会把冰面位置信息发给相邻的所有的车，后面这两个车，可能与这个冰面会相关的两个车的屏幕上会得到警告信息，得到警告信息之后就会降低速度到能够安全通过冰面的水平，从而避免事故。请注意，这种情况下后面的两辆车即使没有ESP的装置，也通过提前降速获得了ESP相同或者相似的功能效果，这就是软件定义汽车，定义了ESP功能。这是一个车云结合比较复杂的例子，我们也可以举一个车内纯车端例子，比如利用ADAS摄像头的信号，利用软件对前挡风玻璃的洁净度进行计算，一旦发现前挡风玻璃不够干净的时候，就可以自动打开雨刮器，这也是软件定义汽车。

软件定义汽车一个最大的特点就是它的软件架构和软件的规模大小会有很大的变化，这是我们现在分布式ECU情况下软件的架构，由于一个功能对应一个ECU，所以一个ECU内的软件相对是简单的，应用软件、基础软件和操作系统就可以由一个像博世这样的系统供应商一家搞定。但是经过预控制时代或者中央控制单元时代的时候，在微处理器的环境下，可以看一个数字，存储容量会从8兆上升到80GB，是原来的一万倍。不仅软件的架构会比原来变得更加复杂，同时软件的规模也呈指数级的变化。

大家知道，一个高阶的智能网络系统现在的软件程序量已经达到了两亿行，对于这样一个庞大的软件规模和复杂架构，无论是整车厂还是像博世的系统供应商，还是软件公司，大概没有一家能够独立承办所有的软件，需要三个层面的供应商或者公司来分工合作，这就引出了我们需要一个开放的、可拓展的、高安全性的和面向服务的车载操作系统。

车载操作系统，从供应商角度来看，首先是可以把应用软件和底层软件彻底分离，这样使得车厂可以要求各个软件的开发商按照相应的规定来定义他们的接口，定义他们的责任，同时这些由不同开发商开发的软件，可以很方便的集成在一起运行，实现这些功能。

软件定义汽车不仅能够实现上层软件和基础软件的分离，同时也能实现硬件和软件的分离，硬件和软件的分离首先是软件可以成为一个独立的产品在市场上销售，另外一个，软件可以通过OTA的方式，随时不断地加载到已经预埋的硬件上面。这样对于已经出售的在路上跑的车辆，通过OTA的方式，可以对软件和功能进行修复、增加，这样用户在使用的过程中间还在不断获得新的功能，增加新的体验，这也是软件定义汽车一个特别有价值的地方。

刚才讲到，软件定义汽车背景下，汽车的规模会非常大，对于一个上亿行的软件开发系统来说，我们也需要新的开发方法。右边是汽车行业传统的微模型，一环套一环的开发模式，对大批量生产的汽车的质量控制是非常有效且有帮助的。但是对于一个复杂的软件系统而言，一旦软件的需求发生变化的时候，这样一个流程就会变得非常笨重和缓慢，从而不能满足客户所要求的，首先是成本，再是质量，特别是开发进度的要求。这样汽车行业就开始向更加敏捷的互联网行业学习，从而引进了叫做数据驱动的Develops的方式，通过持续集成、持续测试和持续发布，能够小步快跑，快速迭代，从而获得我们所期待的速度、效率和灵活性。

我这里想跟大家分享的是，从规模性到Develops这种转变，不光是技术和价值链的转变，更重要的是组织和文化的转变。因此，这样一个改变对于汽车行业，特别是对于传统的汽车制造公司，这是一个非常大的挑战。

在数据驱动Develops的开发环境下面，汽车测试大体上会呈现下面三个发展趋势：

1.持续集成，持续测试，从而减少每一次测试的时间，特别是在流程过程中间的等待时间，从而能够更快速、更灵活地提供不同软件的迭代版本。

2.越来越多的数据驱动会代替现在的需求驱动，意味着未来的汽车软件测试行业有有效的足够大的数据中心和数据处理能力是非常重要的。

3.越来越多地会使用软件、虚拟技术和AI模型来代替现在的实体整车道路试验或者台架试验。最近比较火的生成式AI，可能会对这个过程产生巨大的贡献和影响。

软件定义汽车生态下面最大的一个技术挑战就是网络安全，因为我们拥有一个非常复杂的网络系统和技术，同时它又是移动的，所以使得网络被攻击的范围变得比任何时候更多，所以要维护网络的安全，我们所有系统的节点和重要的基础设施都必须得到有效的保护，而且这是一个行业更新的问题。因此我想，政府或者行业层面如果能够提供和制定一个行业性的网络安全测试规范，并提供验证性的测试服务，将是一个非常有意义的事情。

我的分享就到这里，谢谢大家。

（本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅）