“新造车”新在哪?特斯拉创新理念是如何被模仿的?

2021-11-20 11:00:23 作者:似锦的悲伤   阅读:133 次  点赞:0 次  鄙视:0 次  收藏:0 次  由 1788ta.cn 收集整理
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消费者开始关心车载电脑的芯片减配,调查“刹车失灵”的底层数据,为车内摄像头带来的隐私风险担忧……

这些新形式及问题都来自车企对新技术的应用,或是对旧的电子电气架构的改造。

传统车企在智能化上欲壮士断臂,才会出现大众集团高管开会邀请马斯克出席,这样匪夷所思的画面。

几天前,上市不到1年的新款奔驰S580,在美国市场宣布召回共9120辆,原因是“来自ECU(电子控制单元)模块程序写入错误,可导致发动机启动后熄火,随后无法重新启动”,厂家给出的解决办法是将车开到经销商处升级软件。

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上图:官方召回文件

开回去修?问题是其中的1000辆很可能已经从天津港销往内地,这些车难道要送回美国去升级?

这也许是个玩笑,德国造车的思维是很严谨的。举个例子,德国汽车行业技术刊物ATZ extra特刊说,新款奔驰S为智能汽车的电气安全设计了两套供电体系,防止意外断电。

但严谨的反面就是束手束脚,新款奔驰S全车ECU总数超过100个,但仅有50多个电子元件可以OTA升级,这就造成近半数的ECU出现问题时,只能将车开到售后解决。

相比之下,很多新造车企业都敢提供全车OTA升级,它带来的直接便利就是节省时间。消费者不必往返于售后中心,不用排队,只要有无线网络就能解决全部电子程序的问题。

传统造车的根本问题,是从设计、研发到整车架构,都无法满足信息时代快速发展的需求。一直以来汽车的进化都是在过去的基础上缝缝补补。

早期的汽车靠纯机械结构满足驾驶需求,而后续产生的电子系统都是以辅助机械功能的思维设计的,自然无法满足数字时代的需求。

汽车的电子电气架构庞大且复杂,电子元件至少数百起步,并且跨越底盘、动力、座舱、驾驶多个系统。

首先,认识下主要影响汽车智能化的电子电气架构:E/E架构,也称EEA(Electrical/Electronic Architecture)。它是对整车软硬件进行系统设计的方案,它的目的是实现高效的信号传输、系统布置等。但每个方案都有自己的瓶颈,E/E也是。

20世纪初,电气元件最早应用在发动机上,直到1986年博世(BOSCH)开发出CAN总线,作为几十年来ECU数据传输的主要方式。现在路上行驶的大部分车辆,仍在使用以CAN总线为基础的分布式E/E架构。

CAN总线的优势是非常可靠稳定,符合汽车复杂多变的使用场景需求。但CAN的缺点同样突出,它的最大传输速率仅为1Mbps,且传输距离不能超过40米。

与现今的移动通信技术相比,它速率低下,甚至达不到3G网络的水平。后期博世也曾引入新的CAN总线协议,但本质都是修修补补。

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上图:2G-4G移动通信速率

与之矛盾的是,随着车上功能增多,例如:天窗、座椅加热……每个都由专属的ECU控制,从1993年代到2010年,奥迪A8使用的的ECU就从5个增加到100多个。

ECU数量越多,总线必然更长。2007年的奥迪Q7的总线突破6公里,重量超过70公斤,成为发动机之后第二重的部件。

供应商在设计这样冗长且复杂的电气系统时当然头疼。之后,伴随ADAS(高级驾驶辅助系统)、信息娱乐系统等数字化功能增多,总线上流通的数据暴增,CAN变成了can't,一场“将ECU集中化”的变革开始。

2012年特斯拉Model S横空出世,并提出“域”的概念,将ECU按照功能属性划分为动力域、底盘域、车身域以及车身低速容错域,这一划分方式被目前的大多数车企学习。

随着“域”的划分,车载线束长度控制在3公里,比同时期的其它豪华轿车缩短一半。

2017年,Model 3上市,它比Model S的E/E架构上更具创新性,从按照功能划改为按照区域划分“域”,将临近的功能模块就近整合为三大部分:中央计算模块、左车身控制模块,右车身控制模块,这一设计大大降低成本并实现轻量化。

我们知道汽车上某些系统的组件可能遍布整个车身,特斯拉按区域把这些组件就近放到一个“盒子”,而不是绕来绕去,使得Model 3的线束总长度从Model S的3公里,缩短到1.5公里。而在特斯拉的计划中,Model Y最终的线束长度仅需100米。

软件方面,曾经嵌入在ECU控制模块中的软件,也因硬件结构的变化实现了软硬件解耦,各ECU中的软件集中到中央计算模块下统一调配,这样就实现了汽车交付后,仍然可以通过升级软件优化车的性能和功能的扩展,也就是现在常说的“软件定义汽车”。当然Model 3上仍有少量的ECU模块没被完全划入“域”中。

2017年Tier1(一级供应商)博世公布了下面这张E/E架构演进路线图,我们可以把所有车企的发展轨迹套用在图中比较。这张演进图将E/E架构的发展从低到高分为三大层6个阶段:

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上图:博世E/E演进路线图

我们把Model S的放进这张路线图里,2012年的Model S已经通过令世人惊叹的“中控大屏”背后的车载电脑,进入到第5阶段,而大部分车企还在第2阶段。

回到现在,根据目前的分析(下图),特斯拉仍然比其他车企领先两个阶段。

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特斯拉打破了由Tier1主导E/E设计的传统方式。过去,是Tier1提供一个包含程序的成品控制器,交给车企去布置,哪塞得下就放在哪。

而特斯拉,从控制成本的角度,先规划最优的位置和形状,再交给设计,这让Tier1丧失了最大的用处:设计与研发。

上图:特斯拉某不规则控制器

特斯拉创新的理念正被模仿,车企纷纷成立自己的软件公司,投资算法和芯片。博世、大陆等传统Tier1,也在积极与科技企业合作,增强软件配套,维系自身行业地位。

特斯拉已经成为典范,近日福特CEO Jim Farley在内部会议上对特斯拉大加赞赏,总结了它的三大竞争力:直销模式、电动动力和电子系统的专业知识、车辆设计的简洁。

10月17日,特斯拉CEO马斯克作为特别嘉宾,线上出席了大众汽车集团的高管大会,向200名高管发表演讲。大众此举意在斩断传统体系的牵绊,从头再来。

别走开,下一期就聊聊追赶特斯拉的车企们都在做什么。

【51CTO原创稿件】

来源:51CTOliujunfei

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