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条E/E架构路线,六种合作模式

时间:2024-06-24 阅读量:65

一场硝烟弥漫的价格战后,智能电动汽车市场拉开新的内卷模式——内卷2.0。

进入内卷2.0时代,主机厂不再仅仅卷价格,更将卷个性,卷高频创新,卷敏捷。

主机厂卷的方向,将对开发模式和供应链模式带来巨大影响。

卷个性,主机厂或绕过Tier 1自研,或组建技术团队,直接与核心硬软件供应商沟通,目的都是为了掌握高差异化、高knowhow的核心技术。这将决定供应商可以扮演什么样的角色,Tier 1.5、Tier 2……

卷高频创新,汽车开发周期缩短,进入“摩尔时代”,极度考验供应商的开发能力、工程技术服务能力和预研能力。

卷敏捷,智能电动汽车的技术演进和变革日新月异,要求整条汽车供应链通过深度融合联合创新完成迭代和增量交付。

图片:NE时代

01.

E/E集成化趋势下,演化出三种技术路线

 

作为电动化和智能化的底层载体,整车电子电气E/E架构的各域及融合程度,决定了一款车型电动化和智能化的上限。

E/E架构从分布式发展到域集中式,按照功能划分为五大域:动力域、车身域、底盘域、座舱域和智驾域。五域之间相互独立,通过以太网和CANFA相连。

在功能域基础上,为了增强软硬件协同,降低成本,多个域融合,由跨域控制单元进行控制。E/E架构的终极形态,是中央计算电子电气架构,即开发出算力更充足、算法更强大的中央计算平台,支持区域控制器内的数据传输、计算处理。此时,整车零部件成本的下降将显而易见。

主流主机厂致力于中央集成式E/E架构的开发,但由于技术难点,目前出现过渡阶段的E/E架构,即融合功能域和位置域的跨域或中央集成式方案:(1)准中央计算平台(智驾、智舱)+区域控制器(车身、底盘、热管理)+动力总成(未多合一深度集成);(2)车控域+智驾域+智舱域+动力总成,(3)动力域(多合一深度集成)+车身域/车控域+座舱域/智驾域。

第一类E/E架构代表主机厂——特斯拉、小鹏、零跑。准中央计算平台负责信息娱乐系统、驾驶辅助系统和车内通信连接,区域控制器分前、后、左或右域控,负责车身、底盘、热管理、整车控制、电源分配等。三合一电驱系统、车载电源以及BMS等独立布置,未展开融合集成。由此可见,上述主机厂以智能融合为主,动力融合稍作滞后。

小鹏X-EEA3.5

第二类E/E架构代表主机厂——蔚来、理想、吉利、长城、上汽、广汽。智驾域、智舱域分立而设,车控域集成整车控制、车身、网关等ECU,主要负责运动与能量的管理。与第一类E/E架构相似的是,动力系统未深度集成。该类主机厂的下一代E/E架构规划均为准中央计算平台+区域控制器,同样侧重智能相关的跨域融合。

理想汽车EEA架构的迭代,目前为域控制器架构

第三类E/E架构代表主机厂——比亚迪、长安深蓝、东风纳米。集成了MCU(电机控制单元)、VCU(整车控制器)、BMS(电池管理系统)、OBC(车载充电器)、DCDC(直流转换器)、PDU(高压配电单元)、TMCU(热管理)、PTC高压驱动等五到八个模块的动力域是该类主机厂最重视的域控。另外比亚迪部署了区域控制器,负责车身相关ECU按照区域的集成,和智能域控制器,负责智能座舱、智驾的控制。智能域也是比亚迪近期发布的璇玑架构的重点,说明它在动力域之后将智能域的开发提升了一个等级。长安自研整车域控制器,以VCU 网关、以太网网关、Tbox 等七个控制模块集成为主。

图片来源:比亚迪

综合各种E/E架构方案、开发侧重点,几乎没有能同时做好动力域和中央计算平台/智驾智舱域的主机厂

方案未完全定型,域控、跨域融合、中央计算平台的背后都不乏拥趸。随着多年的摸索,主机厂逐渐摸清支持各种技术路线发展的硬软件的壁垒高低,从而找到更契合自身的开发和合作模式。

02.

智驾智舱域:链条更长

 

为了突出“智能体验”重围,占领用户心智高地,主机厂普遍致力于开发融合智驾域和智舱域的中央计算平台,推进软件定义汽车的落地。

 

自动驾驶域和座舱域的控制更复杂,对大算力和算法要求较高,涉及的硬件和软件壁垒更高。就目前主机厂EE架构现状来看,国内智驾和智舱大多分立而设。其中智驾域控是目前主机厂关注和自研的焦点。因此,本文重点关注智驾域控的开发和合作模式,将之分为三类:

 

1. 智驾全栈自研,Tier代工芯片/域控制器

2. 智驾自主设计控制器,自研部分算法,Tier提供硬件、底层软件、或中间件等

3. 智驾全栈自控,Tier提供硬软件一体产品

 

第一类代表——特斯拉,以控制器100%自研为目标,均自主设计硬软件,覆盖智驾域控的计算芯片、控制器硬件及系统软件、算法。这是全栈自研的开发模式。

 

第二类代表——零跑、蔚来、比亚迪、小鹏、理想、上汽、吉利、长城。其中小鹏、理想、比亚迪等组建内部团队,自研部分算法,设计主板,外部供应商完成域控硬件及底层软件的生产。蔚来、吉利等正在自研芯片。上汽、吉利、长城基于内部研发团队孵化出一批科技公司,如上汽的零束科技,吉利的亿咖通,长城的毫末智行,获得控制器硬软件的开发能力。除了这些科技公司,主机厂也会采用第三方供应商的软硬件一体方案。这是算法部分自研、硬软件外购为主的开发模式。

 

第三类代表——长安、东风。两家企业都更多地强调“全栈可控”,构建自主可控的全栈式智能化核心能力。这是全栈自控的开发模式,通过与生态圈的合作伙伴共生共赢,为终端消费者的体验服务。

 

由此,我们看到,车企核心目标在于积累全栈know-how、把握核心技术、构筑竞争壁垒,确保供应链的完整性和安全性,自研过程中仍有较多供应商参与。

 

三类合作模式都是在看主机厂需要什么、终端消费者需要什么。供应链结构演变为以主机厂为中心的网状结构,芯片、算法、域控硬件等公司都坐在一张“圆桌”上,直接与主机厂对接、交付产品或方案。

 

图片来源:NE时代

 

与动力域相比,中央计算平台的供应链链条更长,“耦合者”的角色变得更为重要。

 

作为“耦合者”的企业既可能是芯片公司,也可能是软件公司、域控公司。如英伟达、地平线等芯片公司靠芯片和工具链建立强大的生态护城河。德赛西威、金脉电子凭借丰富的芯片资源、硬件设计、工具链、底层软件、中间件、系统集成全覆盖的硬软件能力,成为主机厂和Tier 1域控供应商的合作伙伴。毫末、亿咖通等最贴合主机厂,帮助主机厂加强对关键硬软件供应链的管理。

 

03.

动力域:主机厂掌控能力更强,各级供应商遇挑战

 

根据NE时代的调研,动力域的开发和合作模式同样可分以下三种

 

(1)主机厂自研自制总成、电控子系统,由供应商少量提供PCBA

(2)主机厂自研自制总成,全部或部分外购电控子系统及功率模块、PCBA硬软件

(3)主机厂主导设计或应用,总成由供应商制造

 

第一种开发模式对主机厂垂直整合供应链的完整度和产能规模要求更高。目前,比亚迪、东风等实现对总成、电控的完全自研自制;蔚来自研自制MCU,对BMS则采取外购系统和硬件代工软件自研相结合的方案。

 

绝大比例的主机厂采取第二种开发模式:自研自制总成,掌握应用层算法,由供应商提供部分比重的电控系统的开发服务或工程服务,或更上游的功率模块、PCBA硬软件。供应链结构更接近传统的链式结构,主机厂的需求一级一级地向Tier 1、Tier 2……传导。与传统链式结构不同的是,Tier 1发生变化,由具有主机厂背景的公司接管。

 

图片来源:NE时代

 

电驱系统、BMS、热管理等都属于定制化较强的产品。如何集成、集成程度有多深,是性能优先还是成本优先,都需要配合主机厂对车型的定位而展开。主机厂只有亲自参与到创新中,才能保证产品的领先性。

 

另一方面,动力域对算力和算法要求相对较低,主要涉及控制指令计算以及通讯资源,技术更成熟、相对简单。这使得主机厂有能力铺设软件团队,探究多控制器的集成。

 

图片来源:芝能智芯

 

前两种开发模式的重点都在于主机厂接管Tier 1的角色,导致第三方被迫或主动转移价值链位置。原第三方Tier 1开始提供电机、电控等子系统,Tier 2从电控供应商转变为功率模块供应商、控制器PCBA硬软件供应商。

 

根据NE时代整理的数据,多合一(集成部件超过三)配套中,比亚迪、深蓝汽车、北汽新能源、上汽等接管多合一方案的开发和应用。其中北汽、深蓝都采用了第三方供应商的多合一控制器,如中车电驱为深蓝服务,麦格米特为北汽代工。

 

留给第三方的多合一市场又分为两种情况:1、LG生产的八合一电驱系统,是上汽通用自研的奥特能多合一系统;2、以成本为导向的中小型电动汽车从降低BOM成本和管理成本的角度出发,更倾向于由第三方提供打包方案。此时此刻,只有对域控加大投入的供应商,才能承接住主机厂抛出的橄榄枝,为主机厂提供域控开发和工程服务。

 

这对电控供应商来说是机会,也是挑战。

 

从三合一到多合一,集成的功能越多,复杂度会越高。现阶段域控正从多主控芯片/多块PCBA控制板设计走向多主控芯片/单块PCBA板发展。随着主控芯片算力、接口资源增加,发展为单主控芯片/单块PCBA板的域控多合一。

 

面对主机厂从架构级提出的功能需求,尤其是域控开发从零开始的主机厂,电控供应商向下拥有服务经验,向上整合芯片等元器件供应和软件平台,深化上下游的技术、资源链接,帮助主机厂搭建简单易用的平台化开发环境、软件分层、硬件模块化设计及工程服务,便于客户自定义功能层及整车策略开发。

 

04.

联合创新,缓解主机厂高频创新焦虑

 

随着E/E架构继续将跨域融合、中央集成演进,主机厂与供应链都在探寻最适合电动化和智能化的合作模式,在博弈中开放,在开放中创新。

 

博弈,是想要占据单车价值量最高的技术或产品,明确自身在整条供应链中的定位。

 

开放,是各有技术优势,需要互补,创造出具有差异化体验的整车。

 

英伟达、地平线、英飞凌等国内外领先的半导体公司与德赛西威等控制器硬软件设计及工程公司相互选择,拥抱合作,就尚未SOP的芯片和最新技术展开探讨,提前于市场完成对新技术、新需求、新趋势的判断,帮助主机厂进行适配研发。谁率先完成研制,获得主机厂的认可,就能在市场上打出“第一枪”。

 

最终,供应链的博弈和合作,将极大程度地帮助主机厂缓解高频创新焦虑。

 

几乎每家主机厂都有着严重的高频创新焦虑,在与多家主机厂交流后,NE时代如此发现。

 

摩尔时代,迭代速度加快,主机厂的研发周期从燃油车时代的4年左右缩减到新能源汽车时代的3年,又被造车新势力拉到极限的12~18个月。快节奏的技术更新,让用户在“大件耐用消费品”汽车上体验到“快消品”手机的更新速度。

 

 

在智驾和智舱领域,几乎所有的智能电动汽车都在给高通和英伟达打工。高通8155芯片、8295芯片,英伟达orin芯片、Thor芯片,相继成为主机厂的智舱和智驾的顶流代名词。

 

在高速NOA已实现规模落地后,城市NOA正式进入群雄逐鹿的阶段。从落地进程上看,小鹏、阿维塔、蔚来、理想已在2023年落地,接着智己、比亚迪、极氪将在2024年落地。从开放城市来看,华为计划城市NOA年底全国覆盖、小鹏则宣布年底将城市NOA扩展至50座城市、理想的AD Max也计划在年底“攻占”110城。蔚来也不甘示弱,有信心在年底前完成25万公里的路线验证,城市NOA遍布200座城市。

 

小鹏汽车,国内车企电子电气架构的领先主机厂,2018年到2022年完成E/E架构的三次迭代,从XEEA 1.0的分布式走到XEEA 2.0的域控再升级为XEEA 3.0的中央超算+区域控制的硬件架构,正在自研4.0,将实现one box one board,一块板上集成所有系统,预计成本会降低40%,性能会提高50%。

 

诸如芯片选型、NOA落地、E/E架构迭代的火拼比比皆是,极度考验主机厂及供应链的创新能力。不可否认的是,“创新焦虑”带来智能电动汽车变革的新动力。

 

智能电动汽车的技术演进和变革如火如荼,新技术、新产品、新业态、新模式不断涌现。电动智能化能走多远,或许取决于上下游能否跨链条地撬动更多内外部资源。

 

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