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【招商汽车行业深度】电子电气架构加速变革谁可问鼎?

来源:亚盈体育官网    发布时间:2024-08-24 00:23:04

本篇报告回顾了电子电气架构的发展历史,分析了未来发展的新趋势——集成式电气架构,以及各个车企在集

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铝艺围栏 / INTRODUCTION

  本篇报告回顾了电子电气架构的发展历史,分析了未来发展的新趋势——集成式电气架构,以及各个车企在集成式电气架构方面的规划与进度,梳理汽车智能化发展带来的电气架构软硬件方面的行业变革。

  电子电气架构的演变过程:车载电气设备增加导致传统架构过载,电气架构开始向集成化智能化发展。随着汽车功能增加汽车电气系统趋于复杂,博世开发出 CAN 总线减少车内线束数量优化布局,德尔福正式提出电子电气架构(EEA)的概念。由于 ECU 数量持续不断的增加,传统电气架构过载而无法支持汽车功能与复杂性的增长,博世和安波福开始探索新型的电气架构。博世认为电气架构将逐步向集成式演变,并提出六阶段发展设想。安波福推出智能汽车架构(SVA)实现软硬件的相对分离。

  各车企纷纷布局集成式 EEA,特斯拉和大众进度领先:集成式 EEA 通过 ECU功能的集中减少 ECU 数量,优化汽车电气架构布局,成为各车企未来架构发展的重点。特斯拉集成式 EEA 发展领先行业,OTA 升级系统先进而便捷,布线方式创新提高装配效率。奥迪 zFAS 将汽车辅助驾驶功能集中到一个中央域体系结构中,大众下一代架构将 70 余个 ECU 集中到三台中央车载计算机中,并提出软硬件分离发展的策略加大对于软件开发投入。丰田、宝马等公司也在加快集成式 EEA 方面的布局。

  汽车智能化发展带来电子电气架构的变革:集成式 EEA 是应对汽车功能和复杂性增加的关键环节,硬件智能化和软件定义汽车将成为两大主要流行趋势。集成式 EEA 趋势下,ECU 功能将会更加集中,数量减少;芯片集成化程度也会提高,性能不断的提高;车载传感器种类更为丰富、数量增加,以构建冗余传感系统全面收集路况数据;同时,布线方式的优化、铝导线的应用也为无人驾驶铺平了道路。软硬件的分离便于促进软件开发效率的提高、实现汽车的OTA 升级,软件定义汽车将成为行业新潮流。

  投资建议:汽车电子电气架构正在向集成式方向发展,生产芯片、半导体和传感器的公司以及部分一级供应商有望受益于这一变化。推荐以下公司:华域汽车(公司在电动和智能领域多维布局,推出 77GHz 毫米波雷达),科博达(车灯控制器细分市场领先企业,LED 车灯未来市场发展的潜力广阔),伯特利(公司底盘及制动领域技术壁垒高,拥有线控制动技术),宏发股份【电新组覆盖】(继电器行业龙头,高压直流继电器业务迎来高增长);汇川技术【电新组覆盖】(国内电机控制器龙头,国内外客户目前处于持续突破期);麦格米特【电新组覆盖】(电控、DCDC、OBC 均有很强的竞争力,依靠电气部件集成(PEU)的方案目前新能源汽车收入超 10 亿元)。

  风险提示:车企集成式 EEA 进度没有到达预期;ECU、芯片算力提升受技术限制;网络基础设施覆盖及数据传输速度很难保证 OTA 的便捷更新;软件引入或带来网络安全问题。

  由于对汽车舒适性、安全性、易操作性要求的提高使得车载电气设备数量持续增加,控制这些电气设备的系统也变得更复杂,线束数量增加带来了空间布局以及车身重量方面的一系列问题。为减少线束数量,在一条线路上实现多路信号、数据流的传输,博世开发出 CAN 总线。德尔福提出电子电气架构(EEA)的概念,致力于为汽车厂商提供一体化电气系统布局方案。传统架构发展遇到瓶颈,博世、安波福提出新的架构定义EEA 发展方向。

  为减少车内线束数量,博世开发出 CAN 总线。早期的汽车功能较为单一,车上设备也较少,不涉及到众多功能性系统的复杂集成,仅仅包括较为独立的少数系统如照明管理系统、电子仪表盘系统等。然而随着消费者对于乘用车各种需求的增加,制造商需要增加汽车的各项功能以不断提升汽车的舒适性、安全性、易操作性,保障驾驶员和乘客的出行体验,于是设上的设备数量持续增加。同时,伴随着汽车搭载设备的增加,各式各样的电子控制系统被应用于汽车来控制车载设备功能的实现。由于这些系统之间通信所用的数据类型和对于可靠性的要求不尽相同,一般采用多条总线实现数据传输,造成车上线束数量的大幅增加,增加了车身重量。为减少线束数量、通过多个 LAN 进行大量数据的高速传输,德国电气商博世公司于 1986 年开发出面向汽车的 CAN(Controller Area Network)总线通信协议。此后,CAN 通过 ISO11898 及 ISO11519 进行了标准化,逐步成为欧洲汽车网络的标准通信协议。

  CAN总线提升了数据传输速度、优化了线束布局,在汽车行业得到广泛应用。CAN是一个用于连接电子控制单元(ECU)的多主机串行总线标准,多个ECU之间通过两根平行的总线连接进行数据传输。由于采用复用通信线缆,CAN可以在一条线路上传输多路信号和数据流,大大减少线束数量提高了线束的利用效率同时优化了线束布局、节省了车内空间。CAN总线采用信息标志(Message Identifier)定义信息的优先顺序,一定程度上减少了网络拥堵确保重要的信息优先传递。此外,信息的传递采用通用的协议而不是基于特殊ECU的数据类型,升级通信网络更加便捷。CAN还具有很好的灵活性,汽车需要增加新的功能设备时只需在现有网络中增加ECU,而不必调整全局的软硬件设置。CAN 总线开发出之后在乘用车、公共汽车、航空航海以及工业自动化多个领域得到了广泛应用,为分布式控制系统之间各节点的实时、可靠通信提供了强有力的技术支持。1991年发布的梅赛德斯-奔驰 W140 是世界上第一台装载 CAN 总线的汽车。

  德尔福提出电子电气架构的概念,为汽车厂商提供一体化电气系统布局方案。CAN 总 线在汽车行业得到广泛应用之后,一些一级供应商(Tier 1)们也开始着手设计一套整体的汽车电气系统布局方案,以解决电气设备增加带来的系统布局优化问题,这时电子电气架构(Electrical/Electronic Architecture,EEA)应运而生。电子电气架构的概念是首先由德尔福公司提出的,指集合电子电气系统原理设计、中央电器盒设计、连接器设计、电子电气分配系统设计为一体的、综合式整车电子电气解决方案。电子电气架构融合了多个较为独立的电子控制系统,通过整体的一站式设计来达到各个功能元件设备以及线束的最优化布局,在保证汽车动力总成、驱动、娱乐等系统正常运行的同时提高系统效率。

  电子电气架构概念提出之后,电气系统作为控制车内电气元件实现各种功能的关键系统受到重视,由于电动车市场兴起以及汽车新功能的加入,车内的电气元件开始爆发式增长,传统电气架构遭遇挑战,新型的集成式智能电气架构开始走入一级供应商视野。博世提出的 EEA 发展六阶段策略、安波福的智能车辆架构定义了 EEA 发展的新方向。

  汽车功能和车载设备的增加提高了对于系统算力的要求。传统的汽车由于功能的增多、车载电气设备数量逐渐增加,对于数据传输的速度和算力的要求也水涨船高。20 世纪50 年代的汽车几乎没有电子设备,以 1957 年的雪佛兰 Bel Air 为例,其内部结构十分简约几乎没有电子元件。随着各国政府对于汽车排放标准的提高以及消费者绿色环保观念的兴起,传统燃油车开始受到诟病,新能源电动汽车越来越受市场欢迎。受到汽车功能多样化的趋势和电动汽车需求增加的影响,汽车搭载的电子模块、电气设备以前所未有的速度增长,消耗的电力也创下新高。2000 年,汽车的总耗电量大致相当于一个吹风机,而 2020 年则相当于整个家庭电路消耗的电力。为了保证如此多的电气设备正常运转,汽车还需要将数据传输速度提升至相应水平,2020 年的数据传输速度已达到每秒几千兆字节,这一速度仍需继续提升。考虑到汽车智能化、网联化的发展趋势,提升系统算力更是至关重要,很大程度上决定了汽车品牌的未来竞争力。

  传统的电子电气架构采用增加 ECU 的方式添加新功能,系统面临过载问题、无法支持功能的持续增加。通过增加 ECU 的方式达到算力要求,传统的电子电气架构已经过载,难以支撑汽车功能的增加。传统的 EEA 采用增加 ECU 的方式提高算力。汽车的结构可分为三部分:软件或如软件架构的设计,传感计算和控制类硬件,以及车辆的信号和数据分布。当向汽车添加新功能时,ECU、电线线束以及软件的数量都会增加。2020 年优质汽车拥有的 ECU 数量已达 100 多种,典型线 英里,未来仍会继续增长。在这一过程中,汽车制造商不得不面临车内空间的挑战,功能的增加导致车内的 ECU 和线束越来越多,不仅增加了汽车负荷带来了复杂的优化布局问题,也不具备可持续性,未来的升级空间将会被逐渐压缩直到汽车已经不堪重负。由此可见,传统的汽车电子电气架构已经无法支持算力、车载电子设备以及汽车功能的持续增加。

  随着汽车功能的增加,其在人们生活中的定位也在发生变化,更像一个移动的计算机平台。当前的汽车在电动化、智能化、网联化的道路上仍面临着诸多挑战,尤其是ECU、电气设备数量的增加给汽车电子电气架构带来的问题。博世提出未来电子电气架构发展面临的六大挑战。

  博世提出未来的电子电气架构将面临六大主要挑战:(1)灵活性:未来的汽车更新换代的周期将会缩短,新功能的引入会更加频繁,汽车品牌为了维持市场份额需要采用更加灵活的电子电气架构,以适应新的创新和软件的快速引入;(2)功能复杂:未来的电子电气架构需要具备处理和分发跨域功能所要求的多样性;(3)可伸缩性:在不同的细分市场厂商采用的生产技术与设备也不同,未来的电子电气架构需要具备广泛的适用性、可伸缩性以满足不同汽车厂商的标准,简化厂商的生产流程;(4)通信带宽:当前的域间和跨域通信带宽不足以满足未来的数据流量要求、未来的 EEA 需要对通信带宽扩容;(5)计算能力:嵌入式系统中的串行计算已经达到了技术极限,算力的上限限制了 EEA 的发展;(6)安全:智能联网的汽车将会面临各种信息安全风险,使用软件升级的过程中可能遭受病毒、木马程序袭击,造成个人隐私数据泄露。

  博世推出域集中式EEA,集成式电气架构出现成为未来汽车电气架构发展的重要方向。在传统分布式电子电气架构无法支撑汽车功能持续增加的情况下,一种新的集成式电子电气架构方式出现。分布式架构中一个功能一般由一个特定的 ECU 控制,汽车的 EEA中搭载了各种功能不同的 ECU 进行协同运作控制汽车的发动、刹车以及车门等部件,包括车门控制器(DCU)、发动机控制器(ECM)、传动系统控制器(TCM)、制动控制器(BCM)以及电池管理系统(BMS)等等。集成式电子电气架构简化了这种设计,通过将多种控制功能集成在一个域控制单元(Domain Control Units)上,汽车的各种功能被整合分类由几个特定的域来控制,包括驾驶辅助、安全、娱乐、车身控制等模块,在保证汽车功能不受影响的前提下减少了 ECU 的数量,一个 ECU 同时兼具多种功能提升了 ECU 以及车内空间的利用效率。博世的域控制器架构在此基础上更进一步,能够把各种不同功能的域整合在一起,使一个域控制器可以控制多个域。(跨)域集中式架构正在成为市场主流,许多重要的 OEM 都有在 2025 年之前引入这种架构的计划。

  博世将汽车电子电气架构的发展分为六个阶段。集成式电子电气架构将是汽车实现智能网联战略的重要一步,代表了未来汽车电子电气架构整体的发展方向。博世根据这一趋势将电子电气架构的发展分为六阶段:(1)模块化阶段,每个 ECU 负责特定的功能,随着汽车功能增多这种架构显得复杂且冗余,不具备可持续性;(2)集成化阶段,单个ECU 可以负责多个功能、ECU 数量减少;(3)域集中控制阶段,把可以集成的多项功能集中到一个域控制单元或域计算机,较第二阶段 ECU 数量进一步减少,功能集中度更高;(4)跨域融合阶段,多个域融合到一起由跨域控制单元或跨域计算机控制;(5)车辆融合阶段,汽车搭载的中央车辆控制计算机行使区域 ECU 的功能;(6)汽车云计算阶段,将汽车的功能部分转移至云中,车内的电子电气架构更加简化。第一、二阶段,仍处于分布式电子电气架构阶段,ECU 功能集成度低,第三、四阶段为跨域集中的架构阶段,第五、六阶段融合的域重新回归独立,统一由中央车载电脑控制或从云端控制。

  计算平台是安波福智能架构战略的重点,未来还有很大提升空间。安波福提出的智能架构(Smart Architecture)概念包括四个重点领域:软件、传感和计算平台、数据和配电、互联和移动服务。软件是智能架构所有工作的基础、直接影响驾驶员与汽车的交互体验,也是未来车辆升级的主要方式;计算平台是汽车架构的核心竞争力、算力的大小限制了汽车的网联化智能化进度,决定了高级别自动驾驶能否实现;数据传输速度的提升是算力得以发挥的重要前提。对于一个智能架构来说,计算平台和布线就如同人的大脑和神经系统,决定了信息传递和处理的速度。

  安波福发布智能汽车架构可适应软硬件复杂性的提高,软件的 OTA 更新是一大亮点。安波福设计的智能车辆架构(SVA)在 2020 年拉斯维加斯的消费电子展上首次亮相。SVA 由电气、主动安全、自动化和连接系统等多个生态系统构成,从功能的角度可分为三大类:计算系统、网络系统和电源系统。SVA 具有高度的灵活性,改变了传统汽车嵌入式软件和硬件的解决方案,硬件和软件相对分离从而可以针对两个系统进行相对独立灵活的升级,车主无需升级昂贵的硬件,通过软件升级即可时常更新汽车功能。在重新创建汽车架构时,安波福还引入了新的三层故障操作设计,针对计算、网络、电源系统开发了全面的容错弹性设计,在单一系统故障时仍然能够实现安全刹车。此外,SVA的创新设计使其具备以下优势:

  (1)软件支持跨平台使用:SVA 具备标准的接口和可伸缩性,针对 SVA 设计的软件可实现跨平台应用。安波福通过扩展软件的适用性降低了单平台的软件研发成本。

  (2)复杂性降低:SVA 将计算能力集中到更易于管理的区域控制器,与 I/O 端口分离,方便添加新功能;对于集中计算,SVA 的开放服务器平台可以根据功能的重要程度实现计算资源的动态优化分配,通过提升效率减少用于计算的硬件所占空间和重量、优化成本。

  (3)开发周期缩短:由于 SVA 软件与硬件的分离、I/O 与提供算力的区域控制器分离,各部件可实现独立并行开发,缩短了 SVA 架构整体的开发周期,SVA 软件与多个平台的兼容性也缩短了其他平台的开发周期。安波福预计 SVA 的系统集成和测试成本、软件相关保修成本将各降低 75%左右。(4)模块化架构简化制造工序:SVA 的模块化分区架构与 Dock&Lock 连接系统可有效简化制造工序和装配工序,由于采用标准化的零件,SVA 减少了约 25%的库存。标准化的架构模块还为自动化生产创造了条件,进一步降低成本。

  (5)支持远程更新:SVA 的开放服务器平台支持 OTA 方式的软件和固件更新,通过边缘计算优化数据分析。并且由于 SVA 是一个可持续的开放平台,可更加方便地引入第三方的创新。

  SVA 代表了安波福在智能汽车架构方面先进技术与设计理念的继承,该架构不仅在安全性能上大大提升、满足最严格的功能安全和网络安全标准,而且可以很好地应对车辆软件及硬件复杂性的增加。

  传统的电气架构存在过载的问题无法支持汽车功能复杂性的增长,集成式电子电气架构成为下一个战略高地。为抓住这一机遇,各车企纷纷加快新一代的 EEA 布局,集成式EEA、开放系统架构(AUTOSAR)、FOTA 云更新成为重点方向。众多汽车企业都加入了在这场行业变革,其中特斯拉和大众推进的步伐最快。

  考虑到汽车载重和空间上的负荷问题,未来的电子电气架构的集成度将进一步提高,并且能够很好地支持软件的引入。通过将 ECU 的功能集中到域控制单元(DCU)或者中央车载电脑实现计算能力的集中释放更多车内空间,为后续新添加功能所必需的硬件引入提供空间。在硬件升级有限的情况下,汽车电气架构需要支持便捷的软件升级方式(如OTA 等),以满足车主对于汽车功能持续升级的需求,而芯片是决定软件功能实现的核心硬件。

  造孔能力会影响内燃机排气背压。当排气背压升高时,发动机排气不畅,从而影响发动机的动力性。

  特斯拉自研 FSD 芯片以低成本实现冗余架构、性能提升显著。特斯拉自研的 FSD(Full Self Driving)芯片是其电气架构战略的重要环节,为未来高级别自动驾驶功能奠定了基础。FSD 计算机搭载双核冗余 SOC 芯片,具备向后兼容的连接器、冗余重叠的相机覆盖范围以及冗余的电源电力供应。FSD 芯片采用 14nm FinFET CMOS 技术制造,集成了 60 亿只晶体管和 2.5 亿个逻辑门,核心面积为 260 平方毫米,以 FCBGA(Flip Chip Ball Grid Array)技术进行封装。FSD 芯片包括五块主要结构:12 个 CPU、1 个 GPU、 2 个神经网络加速器(Neural Network Accelerator)、ISP 图像信号处理模块和 Safety & Security 模块。神经网络加速器性能卓越,运行速度可达 2Ghz,采用 96*96 乘加阵列,主板算力达到 144TOPS。FSD 芯片以较低的成本实现了冗余架构,保证了汽车安全性能,优化的 SOC 和性能优异的神经网络加速器助力了自动驾驶技术的发展。

  特斯拉的汽车电气架构以及全电动动力总成设计使其在安全性方面遥遥领先对手。

  软件通过 OTA 更新保证了车辆功能及时升级。先进的汽车架构允许特斯拉汽车采用OTA 的方式远程空中更新软件。传统的汽车电子电气架构中 ECU 数量多,布局架构复杂且采用了大量变体,难以通过远程无线方式更新软件。特斯拉的 EEA 支持软件的 OTA,为汽车功能的升级提供了便捷渠道,广大特斯拉车主可以以低成本享受最先进的汽车功能。特斯拉保持着频繁的 OTA 更新,不断引进新功能和增强原有的功能、修复漏洞。2012 年推送的 OTA 4.0 新增了语音命令、车辆睡眠等功能,驾驶员可以使用语音轻松导航到任何业务或位置、收听音乐或拨打电线 扩展了驾驶员辅助功能,新增的交通感知巡航控制系统(TACC)可以自动根据正前方的车辆调整速度、根据需要减速和加速。OTA6.1还引入了TripEnergyPrediction(行程能量预测)系统,允许车主根据初始预测跟踪模型的实际能源使用情况。

  创新化的布线方式减少线束数量和长度,提高装配效率。传统的汽车布线是局部零散的解决方案,各个电气组件需要不同的线束连接至中央电池或电源,电气组件与其控制器之间也需要布线进行数据传输通信,并且由于传统线束刚性不足,需要手工进行组装,装配效率低下且出错率高。特斯拉采用新的布线架构,将某些控制器移动到其所控制的子组件中,由子组件控制一个或多个设备,缩短了控制器与控制设备之间的距离减少了线束长度。例如,一扇门组件可能就是一个子系统,包括有控制器,该控制器在控制车门的同时也控制其他设备如照明、音频等设备。这种布线方式和模块化的架构还缩短了组装时间,各个子系统模块可以独立进行组装最后连接至布线架构的主干,提高了生产效率。

  集成式 EEA 是大众集团未来发展战略的重点。汽车电气架构的集中化成为应对汽车功能增加实现智能化、网联化发展的有力工具。大众发展战略的重要一步就是简化汽车电子电气架构,减少电子控制单元数量,将来自 200 多个供应商的 70 个控制单元组合到三台中央车载计算机中,由中央计算机负责娱乐、安全、电池管理、车身控制等多项功能,进一步实现功能的集成。全新的集成式电气架构包含两个最重要的要素:以太网和Adaptive AUTOSAR,用以实现汽车系统的数字化更新升级,搭建服务导向的新架构(Service-oriented architecture)。奥迪 zFAS 包含了奥迪先进的自动驾驶技术和多家SOC 公司的处理器,实现了驾驶员辅助控制功能的高度集中。

  大众公司加大对软件开发投入、引进优质人才,设立 Car. Software 开发独有 vw.os操作系统。大众认为软件将是未来车企布局智能网联汽车的必争之地。大众当前的开发人员有 90%是面向硬件的,但是随着汽车功能的不断增加和定位的变化,这一比例在未来会显著降低。未来的汽车将会是由软件定义的,软件的创新开发工作将决定汽车功能所能达到的高度,软件升级和新软件引入将成为汽车的主要升级渠道,这也代表着未来汽车更新换代的周期会越来越短。针对这一趋势,大众率先提出将汽车架构的硬件与软件开发分离开来,并加大了对于软件研发的投入,准备逐步从供应商手中夺回对于软件的控制权,在这一领域打造自己的核心优势。大众新的 Faculty 73 计划已经开始广为招募、培养公司自己的软件开发人员。为了实现快速起步,大众还和 Microsoft,WirelessCar 或 diconium 等 IT 公司进行合作,以获得技术支援、引进更多软件开发人才。Car. Software 是大众内部设立的专门负责软件开发业务的部门,这在汽车制造厂商中是一次全新的尝试。Car. Software 于 2019 年开始运营进行 vw.os 系统的开发,这是大众汽车专有的操作系统,未来将会安装在集团所有车辆中,方便大众对于软件发布的控制。

  大众与英飞凌合作启动战略半导体计划。现代汽车功能的增加依赖于汽车的电子系统,车身控制、内外部照明、电动汽车的电池管理、辅助驾驶系统以及车内娱乐功能的实现都依赖于诸多电子元件。在电气架构高度集成化的趋势下,单一功能的 ECU 向 DCU、中央车载计算机转化,内部的电路设计也更为复杂,需要实现多种功能的融合并提供充足的算力。为了保证在汽车创新方面的领先地位、缩短半导体开发周期,大众与全球领先的半导体供应商英飞凌合作开启了战略半导体计划,为未来的大众汽车提供成熟先进的技术解决方案,加速汽车的电动化、自动化趋势。

  zFAS 代表了奥迪先进的自动驾驶技术,将大量驾驶员辅助系统的管理功能集成在一个中央域体系结构中。2017 年,奥迪的中央驾驶员辅助控制单元(zFAS)在其推出的首款量产的 L3 级别自动驾驶汽车奥迪 A8 首次亮相。zFAS 是奥迪 ADAS 功能的核心,大小相当于一个小型平板电脑,集成了奥迪在辅助驾驶、自动驾驶方面的先进技术。zFAS 将大量驾驶员辅助系统的管理功能集成在一个中央域体系结构中,安装车上的传感器包括环境摄像头、各种雷达将捕捉到的信息传递至 zFAS,由 zFAS 对输入的信号进行处理分析精确地计算出车辆周边环境并作出指示辅助驾驶员安全驾驶,驾驶、制动、安全这三个功能领域的系统都可以访问 zFAS 的数据库。由于 zFAS 的技术创新,2019年奥迪获得美国《汽车新闻》颁发的“创新合作伙伴”类别的 PACE 奖。奥迪 A8 之后,zFAS 也被用于奥迪其他的豪华车型之中。

  在汽车产业技术日新月异的今天,更强大的计算平台、更快的数据传输速度、更智能便携的软件服务和更可靠的网络安全性能是汽车制造商核心竞争力的来源,也因此电子电气架构成为汽车制造商未来布局的重点方向。通用全球电子技术和软硬件工程团队合力打造的全新一代电子架构——凯迪拉克云电子架构,是通用公司面对电气架构行业挑战拿出的最亮眼成绩,斩获共计超过 100 项技术开发专利。这个全新的电子架构率先被应用于凯迪拉克全球战略车型——凯迪拉克 CT5。

  凯迪拉克云电子架构算力与安全性能提升、可实现整车云更新(FOTA),带来了惊艳的新一代移动互联体验。凯迪拉克云电子架构在性能和运行效率方面显著提升,成为连接、驱动和控制车辆的几乎所有功能的强大技术中枢,更以无限的拓展潜力,为高度集成化、规模化软件创新开发与应用奠定了技术基础。这一电子架构的优势主要有以下四点:

  (1)信息传输与处理速度提高:凯迪拉克云电子架构采用基于中央网关的拓朴结构,用车载以太网数据线代替 CAN 总线,算力得到有效提升,每小时可处理 4.5TB 数据,信息处理速度提升超过 500%。强大的算力不仅解决了日益增加的传感器带来的海量数据传输问题为未来 L4、L5 级别自动驾驶功能的实现提供了技术保障,也丰富了汽车的娱乐功能,带来更震撼的人车交互体验。

  (2)整车云更新功能(FOTA):新一代的云架构数据带宽、计算能力大幅提升,包括软件和固件电子模块在内的共计超过 30 个控制模块均可实现空中无线更新,在整个车辆生命周期内都可以满足车主的云更新需求。

  (3)安全性能好:凯迪拉克高度重视新架构的安全性能,对标航空级的安全标准对车辆进行测试和改进。依托于软硬件一体化协同验证机制,该电子架构得以实现覆盖“云管端”的多层面网络安全防护,从零部件到车辆再到基准,每个层次都进行了严苛的测试验证。

  丰田提出五阶段电子电气架构构想。随着电气架构的发展进步,未来的电气架构趋于集中式架构且采用标准的汽车开放系统架构。丰田提出汽车电子电气架构发展五阶段的构想:(1)简单的局域网(LAN)传输数据;(2)升级为分层的局域网,采用 AUTOSAR经典平台;(3)中央网关+域 LAN;(4)中央计算平台,EEA 需要中央 ECU 和大脑 ECU集成各项功能,系统同时包括 AUTOSAR 经典平台、AUTOSAR 自适应平台和Non-AUTOSAR,第四阶段还将引入在线云承担部分车内计算功能;(5)计算平台++,包括在线云和离线云,功能可以被分散到区域 ECU。

  丰田基础软件过渡到 AUTOSAR 标准,软件开发效率提高。AUTOSAR(汽车开放架构)联盟由汽车制造商、部件供应商以及半导体公司等多方联合成立,旨在为汽车电子控制装置提供开放的、标准的软件架构以促进软件的规模化创新开发工作,实现软硬件的分离开发。超过 82 个电子控制单元(ECU)和 27 个 Tier 1 供应商项目均采用符合AUTOSAR 标准的 BSW(基础软件层),丰田的专有规范也实现了与 AUTOSAR 标准的融合,过渡到 AUTOSAR 标准软件。采用 AUTOSAR 标准的基础软件平台解决了软硬件之间的兼容问题,降低了软件开发的复杂程度,缩短开发周期,形成了有效的软件开发模式。

  丰田新一代 Central & Zone 架构局域线路减少、安装软件插件更方便,可扩展性提升。基于域的现有架构可扩展性差,可实现的车型覆盖范围小,而且由于集中程度不够高,车内的空间被大量占用,也加重了车身负荷,汽车添加新的 ECU 时会影响到大范围的布局需要重新设计架构,安装软件插件时需要更改分布式 ECU 的软件,开发和升级成本高。丰田的新一代 Central & Zone 架构最大限度的减少局域线路,通过 ECU 集成减少 ECU 数量降低了硬件成本,也为后续新的 ECU 加入留出了足够空间,安装插件时只需要更改中央 ECU 的软件。Central & Zone 架构具备占用空间小、轻量化、可扩展性强等多重优势。

  宝马新的 E/E 架构采用集成式架构、可实现系统级优化,未来将逐步向云端架构靠拢。新的 E/E 引入中央计算平台集中度提高、可进行系统级优化,并会逐步向云端架构发展。所有 ECU 都按照 OEM 的需求设计带来了设计过度的问题、ECU 的发展集中在 ECU的本地优化导致汽车升级程序繁琐。宝马为下一代汽车创建了一个集中式结构的 E/E 架构。在新的架构中,ECU 是基于需求分类的,每个 ECU 控制着一类特定的系统需求,所有 ECU 采用统一的开发方法取代了局部开发方法,车主可以实现对汽车的系统级优化(由系统工程师驱动)。新的 E/E 架构实现了中央计算平台、集成式 ECU、商品 ECU的多层分级,不同类型的功能由不同级别的控制器负责:中央计算平台主要负责内部开发的软件功能,普通 ECU 负责简单和非特定于 OEM 的功能。未来车内的 E/E 架构会逐步向云端架构靠拢,一些汽车功能如自动驾驶、多媒体等可以转移到云端执行,海量数据将被传输至云端进行分析。

  下一代的宝马汽车架构具备优良的可伸缩性。传统的网络架构具有高度依赖性和相当有限的可扩展性。宝马下一代的 E/E 架构支持封装和缩放,可扩展性得到提升,主要具备以下 5 个特点:(1)由一个中央信息服务器和一个代理处理所有网络架构信息;(2)E/E 架构将被封装和缩放,适用车辆范围拓宽;(3)网络架构通信将是结构化和层次化的;(4)在LIN(本地 Intercon-net 网络)、CAN(Control-)等通信协议之间的转换更加流畅;(5)物理、信息和服务级别将是独立的,包括防火墙功能。

  下一代的宝马架构采用面向服务的架构方案(SOA)。新的 E/E 架构还引入了 SOA 方案。传统的架构功能划分受到遗留系统、ECU 资源和开发系统的组织架构的显著影响,只关注于 ECU 级别不足以掌握复杂性。SOA 包括严谨的封装和分层结构,可以及时对驾驶员需求做出响应并索引至相应的软件组件,整个 SOA 架构构建流程如下:定义服务及对应的接口——将服务映射至框架并对服务进行分类——从服务映射至软件组件、从服务接口映射至软件接口。SOA 的架构将大大简化软件组件在车辆更新换代时的重复使用。

  2019 年 CES 的第一天梅赛德斯-奔驰宣布了与英伟达新的合作计划——创建一台定义自动驾驶汽车和人工智能未来的计算机。奔驰与英伟达的合作由来已久,两家公司合作推出的未来驾驶舱 Mercedes-Benz User Experience(MBUX)在 2018 年 CES 上率先亮相,随后在奔驰多款车型上得到了应用。在两家公司下一步合作战略中,NVIDIA DRIVE 将以奔驰全新的汽车架构为中心,添加高性能、高能效的计算以处理用于高级移动技术的 AI 软件。

  英伟达的加入有助于奔驰全新架构运算性能的提升。传统的汽车架构之中,车辆的软件功能由分布在整个汽车中的数十个电子控制单元(称为 ECU)提供动力,每个单元负责单一的功能。与英伟达的合作将有助于奔驰集中式电气架构的发展,提高电气架构成本效益并显著增强架构运算性能。NVIDIA DRIVE AGX 平台提供的高性能计算将为奔驰全新架构算力的集中提供技术上的支持,从而为后续对算力要求较高的软件(如自动驾驶辅助软件)引入提供硬件保障,保证在自动驾驶和 AI 驱动等多方面奔驰汽车所带来的用户体验。传统的汽车电气架构由于过载问题无法支持汽车功能的持续增加,而系统算力也是制约汽车智能化网联化趋势的重要因素。车企在提升系统算力这方面并无优势可言,选择和半导体公司合作是一条捷径,车企可以利用半导体公司在运算性能方面积累的经验和先进的技术,突破汽车电气架构未来的发展瓶颈。

  特斯拉和大众集成式 EEA 发展进度行业领先。特斯拉的电气架构具备安全、OTA 便捷更新、线束数量少的多重优势,自研的 FSD 芯片以低成本实现了冗余架构且搭载了两块神经网络加速器,性能卓越。大众新的架构采用面向服务的方案(SOA),未来计划将 70 个 ECU 的功能集成到 3 台中央车载电脑并加大对软件的投入。奥迪 zFAS 集成了汽车的辅助驾驶功能,并首次在 L3 自动驾驶级别量产车型奥迪 A8 上得到应用。通用凯迪拉克 CT5 搭载的云电子架构数据传输和处理速度显著提升,可实现 FOTA 整车云更新,并加入了新一代移动互联体验 CUE,娱乐功能得到丰富。丰田、宝马、奔驰在新的电气架构的开发上稍稍落后于特斯拉、大众等,只是提出了集中式架构的规划,还未推出代表车型。

  为适应汽车功能和复杂性的增加,汽车电子电气架构正在发生前所未有的变革,对于车内的计算、网络、电源以及车载软件等系统都会产生深刻影响,并从方方面面影响着电气架构系统辅助驾驶、信息娱乐、电池管理、车身控制等各种功能的实现。未来的 EEA将是高度集成的,硬件智能化、软件定义汽车成为两大主流趋势。

  集成式电气架构对系统内各种硬件提出了智能化发展的要求,以应对自动驾驶技术和电动化、网联化的汽车发展的新趋势,在完善汽车功能保证汽车安全性能和创造舒适驾乘体验的同时优化汽车架构、减轻车身负荷。在硬件智能化发展趋势下,ECU 的功能将逐步集成到域控制单元或中央车载电脑以及云计算平台上,数量逐步减少;芯片的集成化程度提高,减小 PCB 板的面积以降低成本,同时性能会持续提升;车载传感器的产品组合会更加丰富数量也会增加,激光雷达传感器等新引入产品和摄像头等互为补充打造冗余传感系统;布线方式以及材质方面也会进行优化,为自动驾驶铺平道路。

  ECU相当于微型电脑,用来控制汽车内电气元件的运行。电子控制单元(ECU),又被称为“车载电脑”,是汽车电子电气架构中的重要部分,控制着汽车内电气元件的运行,以此来控制汽车的各项功能的实现,包括基本功能、舒适性功能、安全和访问功能、信息娱乐功能、被动安全功能(如安全气囊)以及主动安全功能(如自动紧急自制动)等等。ECU 的结构和普通的电脑无异,由微处理器(MCU)、存储器(ROM、RAM)、输入/输出接口(I/O)、模数转换器(A/D)以及整形、驱动等大规模集成电路组成。每个 ECU 通常都包含专用芯片用来运行自己的软件或固件,并且需要电源和数据连接才能运行。

  不同功能的 ECU 与不同的传感器、执行器配合工作,负责汽车各项功能。ECU 需要和传感器、执行器配合来实现汽车的各项功能。各个 ECU 通常负责不同的功能,需要和不同的传感器和执行器连接形成一个完整的系统,常见的这类系统包括电池管理系统(EMS)、车身电子稳定系统(ESP)、发动机管理系统(EMS)等。ECU 根据所控制的功能需要从车辆不同部分接收传感器数据输入,门锁 ECU 接收来自车门和钥匙上的信息输入,自动紧急制动 ECU 接收来自前方雷达的输入;之后 ECU 处理收到的信息并向执行器发出相应指令,门锁 ECU 将激活用来锁定或解锁相应车门的执行器,自动紧急制动 ECU 将启动制动器防止与前方车辆或障碍物碰撞。

  集成式电气架构下,ECU 功能集中,数量将会减少。在传统的汽车电气架构之中,ECU负责的功能相对单一,新功能的加入也意味着加入新的 ECU,电气架构中 ECU 数量慢慢的变多,车内空间被大量占用变得越发拥挤。自 1985 年至 2011 年,一台典型商用车的 ECU 增加了 30 多个,电动汽车的兴起更加快了这一趋势。2020 年一台高级车的 ECU数量达到 100 多个。选择合适的位置加入新的 ECU 为众多 OEM 带来了困扰。这种情况下,只有整合 ECU 发展集成式电气架构才能释放车内空间,减少车身负荷,同时保证汽车功能的继续更新升级,解决功能增加与占用车内空间的两难处境。各大主要车企都提出了集中式电气架构的发展战略,未来域控制单元、中央车载电脑以及云计算平台会是控制汽车功能的主体,ECU 数量逐渐减少,功能高度集中。

  3.1.2芯片集成化程度提高、性能提升集成化芯片有利于提高 ECU 性能、减小 PCB 板面积、降低成本。集成式电子电气架构中,原来多个 ECU 负责的功能被集中到域控制单元,甚至域和域之间会进一步集成融合由统一的域控制器控制,这个过程对于 ECU 的性能提出更高要求,为了实现 ECU性能提升需要对芯片进行集成化处理。2005 年国内市场上满足欧三排放法规设计的典型 ECU,其芯片组数量一般为 8~10 片左右,所支持的输出控制通道数为 15~18 路,2010 年满足欧四排放法规设计的 ECU,芯片组数量下降到 5~6 片,所支持的输出通道数上升到 24~26 路。芯片的集成提高了 ECU 的性能,减少了芯片组的数量,并且缩小了 PCB 板的面积,有利于控制成本。集成化芯片可以使 ECU 硬件总成本相比分立式方案降低约 50%,芯片占 PCB 板面积减少近 60%,并减少 PCB 板上的引脚数量,提高系统可靠性、改善电磁兼容性。

  芯片的集成主要有三种方案,全集成式方案集成度最高但灵活性也最差。不同的公司根据自身的需求在芯片集成化方面采取的方案有所差异,综合来看在发动机 ECU 市场主要有三种方案:预驱动方案、部分集成方案、全集成方案。预驱动方案集成了电源、通信接口、预驱动接口,形成单片机←→预驱动芯片←→功率驱动器件的格局,实现单片机对功率输出通道的控制和监视,这种方案灵活性高,方便增减功率驱动器件,但集成度不如另外两种。部分集成方案在预驱动方案基础上了加入了部分功率器件,兼顾了集成度和灵活性。全集成方案集成了更多功率器件,实现最小的 PCB 板面积,集成度最高,但灵活性也最差,为满足最全系统功能造成硬件资源冗余、增加了系统成本。

  英伟达新推出的 Orin 系统级芯片和 Ampere GPU 将 DRIVE 系统的性能提高 6 倍,L5级别无人驾驶获得更强算力支持。

  尽管未来的集成式电气架构将提高芯片、ECU 的集成度,减少汽车电气架构中二者的数量以优化车内架构布局,传感器数量、种类却呈增加趋势。传感器种类、数量的增加有助于实现冗余的传感器覆盖范围以提供充足的信息数据来源,保证行车安全。对于高级别无人驾驶技术来说,各式各样的传感器更是必不可少。

  Mobileye 应用多项新技术完善传感器功能。Mobileye 一直以来致力于传感器方面创新技术的研发,以快速推动无人驾驶技术的发展。Mobileye 采用的 “VIDAR”是公司独有的解决方案,利用该技术可使摄像头传感器实现类似于激光雷达的输出。利用先进的技术,Mobileye 还实现了像素级的场景分割,可用于检测道路使用者的细节,例如轮椅、打开的车门等等。公司的冗余感测系统开发也在进行之中,通过仅带有环视摄像机和装有雷达、激光雷达的两个系统达到冗余感测的效果。截至 2020 年 CES 展会召开,Mobile 已出货 5400 万个 EyeQ 芯片,公司 2019 年全年销售额接近 10 亿美元。

  英飞凌 XENSIV 系列产品种类丰富、坚固耐用,旨在提供完整的汽车传感解决方案。英飞凌 XENSIV 系列针对客户的需求提供包括压力传感器、声音传感器、3D 图像传感器、雷达传感器等一系列传感器在内的完整的汽车传感解决方案,是市场上应用最广泛的传感器类型组合。XENSIV 系列产品按照极高的安全标准设计生产,坚固、可靠、耐用,除了汽车还被应用于机器人技术、建筑自动化等。英飞凌 XENSIV 系列提供 24/77/79 GHz 汽车雷达前端 MMIC(RASIC),77 GHz 范围内的雷达芯片使车辆可以识别距离最大 250 米(约 275 码)的道路使用者,而 24Ghz 识别范围比较小最常用于监视盲点。

  博世推出长距离激光雷达传感器和 AI 摄像头丰富产品组合。为了尽可能多的获得车辆周边环境数据,形成对于路况的完整精确认知,需要多种类别的传感器相互配合,摄像头、雷达和激光雷达的同时应用为无人驾驶提供了最高安全级别的保障,缺少三者中任何一种自动驾驶都会出现极大隐患。博世为了完善传感器组合推出了一款长距离激光雷达传感器,可以同时覆盖长距离和短距离,能有效识别远处路面的非金属物体如石头等,给汽车提供充足的时间做出反应。博世还利用人工智能优化了车载摄像头,使之能够识别物体并将物体分为车辆、行人以及骑行者等类别、同时评估其运动路径,即使行人部分被遮挡没有完全出现在摄像头范围内,AI 摄像头也能准确识别。新的摄像头还搭载了光学字符识别功能,可以读取路标信息。

  传感器数量的增加带来了数据融合的问题,安波福开发低级传感器融合技术提高信息处理效率。奥迪 A6 的驾驶员辅助系统中搭载多达 24 个传感器,包括激光扫描仪、雷达、红外摄像机、超声波传感器以及车身各个部位的摄像头,这些传感器数据都集中在中央驾驶员辅助控制器(zFAS)中。这些传感器在数据收集方面有各自的优点和不足互为补充,融合这些传感器提供的信息就可以获得路况最全面的信息,但传感器数量越多融合也就越具有挑战性。安波福针对这种情况,专门开发出低级传感器融合技术,利用Satellite Architecture 方法,从每个传感器收集低级传感器数据并将其融合到域控制器中集中进行处理,后续可以用 AI 技术提取有用信息。融合并集中处理提高了数据处理效率,将处理移至域控制器后,传感器的体积和质量也会减少。

  新的电气架构带来布线方式的变化,线束数量减少。电动汽车的发展面临的一大难题就是续航能力。为了缓解车主的里程焦虑,除了从电池方面进行升级、实现更快充电或者搭载容量更大的电池,车企还可以从线束入手减轻车身重量。未来电气架构发展决定了ECU 数量会减少,相应的线束数量、总长度也会减少,有助于减轻车身负荷。另外,一些车企也开始主动在布线方式上下功夫,如特斯拉将控制器移到所控制元件中形成子组件,通过缩短控制器与控制元件的距离减少线束数量、长度,优化布线架构。

  安波福的 SMC 技术突破技术难关,铝导线得以大规模应用。将铜导线替换成更轻的铝导线也是减轻车身重量的方法。铝导线仅占同种规格铜导线%,之所以迟迟没有在车内布线上得到应用,是因为用铝布线存在重大技术挑战。当铜端子、铝线、盐水在车内相遇时会发生电偶腐蚀,所以将铝线与铜连接器连接时需要采取复杂的电腐蚀防护措施以确保铝布线和机械端子连接的稳定性。安波福的选择性金属涂层技术(SMC)解决了这一技术难题,采用黄铜和锡的分层设计可以保护端子免受电腐蚀,延长连接组件的寿命保证导线与连接系统的稳固耐用性。SMC 技术取得突破之后,铝材料开始大规模应用于车内布线%。

  布线方式及材质的变革为冗余系统的开发、无人驾驶技术的发展铺平道路。导线是汽车电气架构中连接控制器与传感器、执行器等电气元件的“神经系统”,负责数据信息的传输和对于电气元件的控制。在电气元件较少、电气架构较为简单的年代,导线并不是人们设计电气架构的重点,然而汽车功能的增加、电动车市场的兴起以及无人驾驶技术的发展导致架构过载,倒逼布线方式变革以适应行业发展要求。导线材质的变革、布线方式的变化都是在保证汽车架构功能不受损的情况下尽量减少线束数量、减轻车身重量、优化汽车电气架构布局,为无人驾驶技术发展、冗余系统的开发、传感器数量的增加预留空间,防止因受车身重量限制拖累了汽车自动化、电动化进程。

  AUTOSAR标准的应用使得软硬件的开发工作得以分离,软件可以独立于硬件的开发周期进行更新升级,提高了软件开发工作的效率、降低了开发工作的风险,是软件定义汽车这一概念发展的基础。随着汽车功能的控制主体由硬件转移至软件,软件对于汽车重要性越发凸显,各大车企也在加大对软件开发的投入,向 OTA 更新方式发展。软件定义汽车为客户带来了安全、舒适、便利的驾乘体验,也对 OEM 及合作伙伴提出了新的要求,带来了新的发展机遇。

  网络通信技术的发展从各方面改变着人们的生活,就像智能手机、平板电脑一样,未来的汽车将通过联网提供类似于移动通讯设备的服务,成为综合数字化生活方式的集成设备。物联网技术给汽车行业带来的重大变革之一就是汽车升级方式的革新,类似智能手机的 OTA 更新将会成为未来汽车的主流更新方式。OTA 更新不仅方便车主及时更新汽车功能享受最先进的软件服务,还拉近了车企与消费者之间的关系,方便车企为消费者提供汽车整个生命周期内的售后服务。

  OTA方式升级安全可靠便捷、可降低汽车召回成本。OTA更新技术基于 Akamai 公司提供的可扩展网络基础设施层,OEM 以及 IoT 设备制造商可利用这一网络基础设施层向联网车辆及其他 IoT 设备快速提供重要的安全更新并分发新功能来改进产品。利用OTA方式更新升级具备安全可靠便捷的多重优势:(1)可靠性:OTA 更新是在 Akamai 高性能、可靠、安全的全球云网络基础上构建的。它具有跨地域复制功能,而且采用了成熟的服务器映射和路由技术。为防范大范围停机,Akamai 利用云存储在互联网中的多个位置创建内容镜像,提供了多层保险,最大限度的保证更新服务。(2)安全便捷:OTA 更新缩短了完成大型文件传输的时间,降低了成本,使用整车云更新(FOTA)可以同时对多个模块提供系统级的优化更新;客户可以通过相互身份验证选择和自定义其包含 TLS 版本和密码套件的托管 TLS 环境。(3)降低召回成本:传统的升级方式下,汽车出现安全问题时车企需要紧急召回进行维修,不仅成本高而且效率低下,OTA 方式下,汽车功能大部分由软件控制,只需加入安全补丁升级软件即可解决安全问题,而这一过程利用强大的 Akamai 网络设施可以快速实现,降低了召回保修成本。

  推广 OTA 还面临网络基础设施和安全方面的一些挑战。然而要推广 OTA 的更新方式还面临诸多挑战,OTA 仅能对软件进行升级不能对硬件进行维护保养存在较大局限,采用 OTA 方式进行更新对网络和流量提出高要求,而建立一个覆盖范围广、数据传输速度快、安全性强的网络本身是一个极大挑战。OTA 还可能面临一些新的安全问题,汽车正在发展成为一种移动设备、集成了越来越多的数据,未来汽车可能成为网络黑客新的攻击目标,带来一系列网络数据安全问题。网络安全将会是车企布局 OTA 不得不克服的一道障碍。

  未来的汽车将越来越多的依赖于软件进行更新,软件将代替硬件成为汽车的核心,定义并控制汽车的各项功能,如驾驶辅助功能、信息娱乐功能和智能连接功能等,带来更加震撼的驾乘体验。汽车的自动化和网联化趋势也决定了软件对于未来汽车的贡献,汽车需要软件才能处理、管理及分发海量数据。随着由软件控制的汽车功能的增加,软件对于车企的重要性凸显,各家车企也纷纷提出软件定义汽车的概念,加大了对于软件开发的投入,力图通过软件形成新的竞争优势,在这场行业革命中立于不败之地。

  软硬件分离提高了软件开发工作效率,是软件定义汽车概念的基础。软件定义汽车的一个基础就是软件、硬件开发工作的分离。在嵌入式软件方式下,软件与硬件是高度契合的,一级供应商由于为车企提供硬件掌握着硬件采用的技术标准而在软件开发工作上具有先天优势。但这种优势已经在逐步瓦解,AUTOSAR(汽车开放系统架构)联盟为汽车软件架构建立了开放的行业标准,该联盟由众多车企和一级供应商联合成立。AUTOSAR 架构中的基础软件模块层能够适应不同厂家生产的车辆和不同供应商提供的电子部件,基于这一标准基础软件层,软件研发工作可以规模化和商业化进行、与硬件的开发分离,且便利了软件在不同平台之间的迁移重用、软硬件的升级工作也可以独立进行。

  软件定义汽车加快了软件开发的创新进度,对 OEM 及合作伙伴提出了新的要求。软件定义的汽车可以方便的为客户提供 OTA 更新,创新了汽车升级的方式,解锁新的安全性,舒适性和便利性功能,也促进了软件研发工作的进行,加快了汽车的更新换代速度。软硬件的分离大大提高了软件开发工作的效率,降低了软件开发工作的风险,加快了软件领域的创新发展。软件定义汽车为 OEM 创造了新的机遇:ECU 在传感器和执行器之间收发大量数据,使得汽车制造商能够洞悉汽车的各个方面,随时掌控汽车状况,车企与客户之间联系更紧密,可以提供更多高品质个性化售后服务,开发更多创收业务。软件定义汽车为 OEM 及合作伙伴的工作带来了以下转变:(1)软件的持续开发:软件定义汽车对 OEM 软件开发工作提出了高要求,OEM 需要更多软件开发专业人才快速建立技术优势,保持软件的持续开发并将其部署到已经出厂的车辆中;(2)算力的提升:传感器的增加以及车辆的联网需要车辆及时处理海量数据,OEM 对算力的需求将增加、必须开发出能够处理大量数据流并接近实时地对其做处理的数据分析系统;(3)SOA的开发:SOA 使软件组件更容易以构建模块的形式进行重用,一些 OEM 正在加快电气架构向 SOA 过渡;(4)网络安全更关键:避免,检测和防御网络攻击的安全策略将变得更加关键,而这些策略必须不断发展以保护整个系统,而不是简单地保护其中的单个组件或设备。

  汽车智能化、电动化、网联化趋势给电子电气架构发展带来了新的变化,集成式智能化EEA 成为众多车企和一级供应商布局的重点。随着集成式 EEA 的发展,ECU 功能将实现高度集成、数量减少,芯片的集成化程度将会提高、运算性能有望得到明显提升,车载传感器种类更丰富、数量有所增加,线束布局和材质更加优化,同时软件对于汽车中的重要性得到提升,软件定义汽车将成为行业下一步的发展重点。

  我们认为生产芯片、半导体和传感器的公司以及部分一级供应商有望受益于电子电气架构的变化,华为等公司在电控领域也具备较强竞争力。推荐华域汽车(公司在电动和智能领域多维布局,推出 77GHz 毫米波雷达),科博达(车灯控制器细分市场领先企业,LED 车灯市场前景广阔),伯特利(公司底盘及制动领域技术壁垒高,拥有线控制动技术),宏发股份【电新组覆盖】(继电器行业龙头,高压直流继电器业务迎来高增长);汇川技术【电新组覆盖】(国内电机控制器龙头,商用车宇通核心供应商,国内外客户目前处于持续突破期);麦格米特【电新组覆盖】(电控、DCDC、OBC 均有很强的竞争力,依靠电气部件集成(PEU)的方案目前新能源汽车收入超 10 亿元)。

  车企集成式 EEA 发展进度没有到达预期;ECU、芯片算力提升受技术限制;网络基础设施覆盖及数据传输速度很难保证 OTA 的便捷更新;软件引入或带来网络安全问题。

  负责本研究报告的每一位证券分析师,在此申明,本报告清晰、准确地反映了分析师本人的研究观点。本人薪酬的任何部分过去不曾与、现在不与,未来也将不会与本报告中的具体推荐或观点直接或间接相关。

  负责本研究报告的每一位证券分析师,在此申明,本报告清晰、准确地反映了分析师本人的研究观点。本人薪酬的任何部分过去不曾与、现在不与,未来也将不会与本报告中的具体推荐或观点直接或间接相关。

  汪刘胜,1998年毕业于同济大学。7年产业经历,2006年至今于招商证券从事汽车、新能源行业研究,连续11年新财富最佳分析师入围。2008年获金融时报与Starmine全球最佳分析师-亚太区汽车行业分析师第三名;2010年获水晶球奖并获新财富第三名;2014年水晶球第一名、新财富第二名;2015年水晶球公募第一名、新财富第三名;2016年金牛奖第二名;2017年新财富第三名。“智能驾驭、电动未来”是我们提出的重点研究领域,基于电动化平台、车联网基础之上的智能化是汽车行业发展的方向。

  寸思敏,上海财经大学硕士,3年证券行业研究经验。2016年加入招商证券,重点覆盖传统整车、零部件、后市场板块。

  李懿洋,清华大学硕士,2年证券行业研究经验。2017年加入招商证券,重点覆盖新能源、智能汽车板块。

  马良旭,清华大学博士,3年证券行业研究经验。2018年加入招商证券,重点覆盖商用车、新能源、智能汽车板块。

  杨献宇,同济大学硕士,一年半汽车产业经历,2年证券行业研究经验。2018 年加入招商证券,重点覆盖乘用车、商用车、零部件板块。

  主要研究特点:客观、独立,精准把握行业发展规律,并综合经济的发展形势对行业的影响。

  以报告日起6个月内,公司股票价格相对同期市场基准(沪深300指数)的表现为标准:

  以报告日起6个月内,行业指数相对于同期市场基准(沪深300指数)的表现为标准:

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