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自主汽车平台化大战 电子电气架构为何欲语还休?

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“关于我们平台的事情,现在只能告诉你这么多。”10月14日,面对经济观察报记者的关于平台电子电气架构的追问,一家自主品牌的高层如此表示。

今年诸多自主车企发布了其新的平台。在今年上半年,长城汽车公布了其新的平台,这两个平台分别名为“柠檬”和“坦克”,另外长城还特意提到其发布了全新的电子电气架构“咖啡智能”。随后9月,吉利在9月底发布了名为“浩瀚”(SEA)的架构,以及在吉利品牌的新车上市中重点讲解了其CMA架构。与此同时,东风集团的岚图对外展示了其ESSA智能电动架构以及东风集团联合PSA集团打造的CMP平台。

多个车企集中发布了面向未来的下一代车型平台,代表着自主品牌的竞争已经进入了新阶段。从汽车工业的发展来看,在世界汽车制造历史上有三次重要转变,带来了行业生产方式革命性的变化:其一是福特在1913年创造的T型车流水线生产方式,这结束了依靠手工打造汽车的历史,使得大规模生产汽车变成现实,这也使得汽车价格迅速下降,使汽车走进普通人的生活。

而后在20世纪50年代诞生的丰田精益式生产成为标杆,这个生产方式的核心是及时性和自动化,大幅提升了效率和效益,现在许多企业都或多或少的参考丰田的精益生产总结出自己的一套精益生产流程。而且精益生产的惠及面已经远超出汽车制造的范畴。

而第三次大规模改变汽车生产方式的是20世纪70年代大众带来的平台化概念。平台化改变了汽车制造的思维,是一次生产方式的革命性创新。流水线生产主要依靠的是零部件的标准化,一个流水线只能生产一个车型。但是平台化之后,在一个平台上可以产生多个车型,通过尺寸的变化衍生出更多产品。现在,平台化竞争已经进入了模块化平台阶段。

特斯拉带来的新革命

在当下阶段,新一代平台最关键的竞争点是其电子电气架构。这是因为,随着电动车和自动驾驶技术席卷整个行业,大量新出现的ECU和信号传输效率需求,让原来的分布式E/E架构受到挑战。首先,三电系统增加了汽车E/E架构的复杂程度,而智能座舱和自动驾驶等功能的发展,产生了OTA更新、大量数据处理和信号传输的需求,对算力和车辆安全提出挑战。原本的架构正在成为技术发展的桎梏。

这一改变是从2017年开始大量出现的。“ 在近期(不止是2017年)年的大调整是根据外部因素引起的改变,例如市场对于新功能增加的需求。当OEM发现之前的拓扑形态已经不能满足更多功能时可以对现有拓扑及平台进行升级。”博世一位资深电子电气架构专家对记者表示。

现在大部分车企使用的E/E架构电子电气架构是德尔福在2007年提出的。这一理念在汽车行业中统治了十年之久,直到2017年特斯拉Model3发布才有了第一次对传统E/E架构的革新。革命性的意义在于,德尔福“功能域”最大的问题在于同一个域内的零部件可能分布在整车四周,而连接它们,需要线束不断往返整车之间。而特斯拉汽车推出了“区域zone”的概念,例如中域、左域与右域来取代传统的德尔福此前对“域”的定义。

也正是在这一年,多个汽车零部件企业发布了新的架构设想,开启了汽车电子电气架构的大革命。2017年,安波福(从德尔福拆分而来)提出 smartar-chitecture(智能架构),将汽车内部的大量模块,整合为发动机模块、信息娱乐模块以及自动驾驶与主动安全模块三类。安波福提出了汽车内部建立“神经”(传输网络架构)和“大脑”(计算平台)的概念。与此同时,博世、采埃孚、大陆等也先后提出要从分布式向集中式转变的新一代E/E架构。这种变化展示了软件算法对E/E架构带来的影响。

目前,对电子电气架构的划分主要是采用博世的6段划分方式。博世集团把电子电气架构演进趋势大致分为分布式的E/E架构、域集中化的E/E架构、车集中化的E/E架构三种。博世用六个阶段来描述E/E架构的发展趋势,从简单到复杂依次为:模块化、集成化、集中化、域融合、车载电脑和车-云计算。这种划分的核心思想是电子控制单元(ECU)从分布到集中。

而按照大众汽车划分来看,主要分为四个阶段,分别是铜缆线时代、CAN总线时代(一种集中式网络)、域控制器的使用和云控制的使用。目前,第八代高尔夫参数图片)处于CAN总线时代,只不过在此基础上进行了优化和提升,被称之为CANFD。CANFD支持可变速率传输和更长数据长度,还用到了一些以太网技术,但整体来看是属于3.5阶段的过渡性架构,但它的平台已经是第四阶段。

而从整体来看,国内自主汽车目前主要的电子电气架构主要还是分布式的,处于集中化和集成化两个阶段。“从硬件拓扑上来说现在中国市场中基本分散在第二,第三,第四层。其中第二及第三层占大部分拓扑形态。”一位业内人士表示。如果以大众的划分来看,则处于向CANFD架构过渡阶段。

自主差异扩大化

目前,广汽、上汽、吉利、长城、北汽等汽车企业均在研发CANFD架构,但是还没有产品下线,依然处于试制阶段,其中广汽和长城汽车的产品将于明年上市。如果换做博世的划分方式,自主目前大部分都处于第三阶段,正在向第四阶段过渡,但也有抢先进入新阶段的。实际上,吉利与沃尔沃联合研发的CMA模块化架构中,也对E/E架构进行了改进。

吉利汽车一位人士11月14日向记者透露,SEA架构采用的全新电子电气架构,目前是三域融合式架构,未来将推出中央集中式架构。SEA架构体现高融合低耦合的特点,支持跨域融合,统筹功能,支持OTA。如果对照博世的6段式划分标准,这已经属于第四阶段,而特斯拉Model3正是域融合阶段的代表车型。

另外,岚图汽车人士则表示,ESSA平台拥有先进的智能网联架构,具备天生的智能基因,应用先进的5G技术和高算力中央计算平台,让车云的协同更加高效。尽管表述有些模糊,但“中央计算平台”表明该平台可能已拥有第四段的电子电气架构。而长城汽车的咖啡平台是一个电子电气架构,这个长城的第三代电子电气架构部分实现域控制(分为4个域:车身,底盘,智能驾驶,智能座舱)。

但对更多的自主车企来说,平台所采用的的电子电气架构似乎是一个秘密,并不愿意对外公布。这也使得消费者很难知道,所谓的智能汽车究竟只是搭载了颇多设备而已,还是真正变聪明了。“要从传统车走向智能网联汽车,必须进行架构的改变。”在2020年6月华为汽车一次沟通会上,该公司的高层如此表示。在华为看来,传统汽车电子电气架构正逐渐向“计算+通信”主导的CC架构演进,这将带来车企的巨大变化。

实际上,如果深究Model3热销的原因,并不是电池等物理层面,而是它使得人们相信,这一款车更加聪明——事实上,Model3的智能化正是其受到热捧的原因之一,它在实际使用中总是会比传统的汽车显得聪明和好用,整车OTA升级也能更加灵活。而相比之下,目前传统的车企中,对于智能化的理解还停留在在上一代的电子电气架构之中。这才是传统汽车企业真正需要突破的地方。

“要做‘中国特斯拉’这个目标意味着:顶级的电子电气架构,软件开发领导硬件集成,科技公司的组织体系而非汽车公司组织体系,敢于突破旧财务底线的定价规则。这四要素缺一个都挺难的。”在10月初,一位已离职的某新造车企业联合创始人在一次交流中如此表示。

全球车企加速转型

从全球来看,进入博世“集中化阶段”的智能汽车,仅有特斯拉Model3、大众ID.3和通用凯迪拉克CT5,大多数车企的新一代E/E架构正处于集成化阶段向集中化阶段过渡的节点。现在,各家车企都在加速进行第四阶段的电子电气架构研发。

在2019年上半年,大众发布了名为‘E3’的E/E架构只需通过两台中央处理器就可完成所有的操作。如此来看,ID.3属于“域融合阶段”架构。两位丰田的人士透露,丰田新一代E/E架构将采用中央+区域方案汽车设计。不过,目前尚未看到丰田基于新一代E/E架构的车型。随后的2019年5月,通用汽车发布了新一代E/E架构GlobalB。它可以实现整车OTA升级,小时可以传输和处理的数据,比上一代架构提升约5倍。但由于信息缺乏,还不能判断其属于哪一个阶段。

“拓扑形态及硬件先进程度并不能代表一个拓扑的好与坏。从我们的观点只能说哪款拓扑更适合于哪个OEM。例如一台经济型车其实并不需要使用最先进的架构。在豪华型车里其实更关注的也是本身可以提供的功能及体验。”上述专家指出。

对于自主汽车而言,随着新模块化平台的使用,自主进一步内部分化,其中强势的企业将会继续挑战合资——相对一些合资老旧的平台,自主的模块化平台带来的架构优势,将直接从品质上实现超越。而另一方面,一些目前依然还停留在模仿阶段的车企,将毫无疑问的被淘汰。不论是从产品的竞争力还是企业的效益来看,它们之间都有天壤之别。

在这样一个竞争时代,中国自主车企更需要了解自己的策略是什么,根据本身对于市场的目标,设计出最适合自己的架构,例如用较简单实现的拓扑去实现最多的新功能。如果要更好地应对未来,那么了解后续5年需要增加的新功能并作出拓扑上的预留。

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