汽車中控系統(tǒng)智能化發(fā)展研究

李普超，丁首辰

汽車中控系統(tǒng)智能化發(fā)展研究

李普超，丁首辰

（中汽數(shù)據(jù)（天津）有限公司，天津 300300）

近年來，隨著軟件價值在整車中不斷擴大，軟件定義汽車的趨勢也逐漸變?yōu)楝F(xiàn)實。然而由于安全的原因，導致車載軟件發(fā)展相對遲緩。2014年，我國就將“智能網(wǎng)聯(lián)汽車”納入工信部發(fā)展規(guī)劃之中，以數(shù)據(jù)驅(qū)動的車載軟件正在成為定義汽車的顯著特征。文章依托汽車智能化發(fā)展趨勢，以汽車中控作為研究重點對象，針對其發(fā)展進程、電子電氣架構(gòu)、車載OS等方面分別展開研究。最后結(jié)合未來發(fā)展趨勢，做出總結(jié)與建議。

軟件定義汽車；信息娛樂系統(tǒng)（IVI）；電子電氣架構(gòu)（E/EA）；車載OS

前言

汽車中控是車艙內(nèi)附加功能的操作區(qū)域，也是人車交互的主體。其功能性、美觀性以及便捷性在一定程度上決定著車型的銷量。傳統(tǒng)中控主要以車輛信息系統(tǒng)、車載信息娛樂系統(tǒng)、車載空調(diào)系統(tǒng)、流媒體系統(tǒng)以及空氣凈化系統(tǒng)為主，布局相對松散，且操作區(qū)域并不集中，且各模塊都有自己獨立的集成系統(tǒng)。而在各大模塊中，最能夠直觀提升駕駛體驗的當屬作為人機交互中心的IVI系統(tǒng)。

目前越來越多的主機廠正將ADAS系統(tǒng)與IVI系統(tǒng)融合，建立智能中控系統(tǒng)，并開始將中控智能化作為戰(zhàn)略布局方向。目前市場中的中控系統(tǒng)多以大屏以及娛樂功能來吸引消費者，但車載芯片、E/EA以及系統(tǒng)操作OS的自主開發(fā)技術(shù)才是中控系統(tǒng)智能化發(fā)展的核心。然而這些技術(shù)仍然被博世等一級供應(yīng)商所掌握，長期掣肘主機廠，成為目前中控系統(tǒng)智能化進程緩慢的原因。

根據(jù)中汽數(shù)據(jù)顯示，我國IVI系統(tǒng)供應(yīng)商在2020年8月共配套國產(chǎn)乘用車72.9萬輛，以德賽西威為首的頭部企業(yè)共占據(jù)配套總額的57.1%，其中8家為外/合資企業(yè)。從數(shù)據(jù)中也能看出，我國IVI系統(tǒng)供應(yīng)市場仍舊屬于低集中寡占型（40%≤CR10<70%），競爭格局仍然存在。

為解決上述問題，以手機為核心的車機互聯(lián)系統(tǒng)（例：CarPlay）被互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)推出，目前已有超過70余品牌，500多款車型實現(xiàn)前裝。這類系統(tǒng)通過手機界面投射的方式，以最低學習成本讓用戶實現(xiàn)導航、語音以及三方應(yīng)用等功能，滿足其對智能中控的需求。然而這樣的系統(tǒng)，不僅沒有解決車企問題，還降低了中控的必要性，甚至出現(xiàn)取代趨勢。

1 技術(shù)水平

車載中控系統(tǒng)可被拆解為E/EA以及軟件系統(tǒng)開發(fā)，本節(jié)將針對其技術(shù)現(xiàn)狀展開研究。

1.1 E/EA

E/EA是車內(nèi)電子零部件與功能集之間實現(xiàn)互聯(lián)的硬件結(jié)構(gòu)與線束總成，是控制汽車功能的主要神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。E/EA主要架構(gòu)可以總結(jié)如下：

1）分布式：在該架構(gòu)中，主機廠將功能拆分成多個單芯片控制的單功能模塊，并通過每個模塊的對應(yīng)供應(yīng)商進行采購，并以ECU（電控單元）作為核心，接入標準統(tǒng)一的通訊總線。該架構(gòu)雖便于功能復(fù)用以及通信協(xié)調(diào)，但隨著車內(nèi)電子功能不斷豐富，該架構(gòu)會使車內(nèi)ECU數(shù)量因算/儲力的局限而迅速上升，而大量ECU同時運行不僅會出現(xiàn)操作響應(yīng)延遲，還會增加通訊總線的長度，使軟硬件間耦合。同時車內(nèi)功能優(yōu)化也要通過召回實現(xiàn)，效率較低。

2）DCU（域控制）：為解決上述問題，DCU架構(gòu)應(yīng)運而生。該架構(gòu)將動力、ADAS、IVI、HMI等不同功能打包成域，并在各域中安裝取代各ECU的大部分算力的DCU。該架構(gòu)通過DCU域集成來減輕車身總重，同時也為多系統(tǒng)融合打下算力基礎(chǔ)，以系統(tǒng)OS為載體集中呈現(xiàn)在中控中。

3）CCM（中央控制）：CCM是特斯拉在DCU基礎(chǔ)上衍生出的更加聚合的架構(gòu)。該架構(gòu)將核心域功能整合在CCM芯片中，外加左右車身（負責車身便利、底盤安全、動力傳動）組成三大控制模塊。此外，特斯拉還對IVI域進行了算力升級，保障三大模塊流暢通訊的同時，也為功能升級做算力準備。

1.2 車載OS

車載OS作為人機交互軟件平臺，具有軟硬件資源管理功能。目前主流車載OS主要基于WinCE、QNX、Linux以及Android等四大原生系統(tǒng)進行深度定制開發(fā)，其各自特點總結(jié)如下：

1）Windows CE：多任務(wù)鑲?cè)胂到y(tǒng)，早期在導航與IVI方面具有強大實力。但隨著系統(tǒng)功能更多元、開發(fā)更簡易的趨勢發(fā)展逐漸被超越；

2）Quick Unix：基于分布式架構(gòu)的實時操作系統(tǒng)，單機授權(quán)費較低，開發(fā)支持較好，受主流車企青睞，蘋果車機互聯(lián)系統(tǒng)也與QNX有深度合作。然而該系統(tǒng)較Linux以及Android 系統(tǒng)來說，應(yīng)用生態(tài)相對匱乏；

3）Linux：免費開源操作系統(tǒng)，雖然定制開發(fā)難度大，且周期與成本高，但穩(wěn)定性與處理效率十分優(yōu)異，自定義程度高。特斯拉等具備自主研發(fā)能力的主機廠多以此系統(tǒng)作為基礎(chǔ)進行定制開發(fā)；

4）Android：免費開源、開發(fā)簡單、海量應(yīng)用且具有成熟觸屏兼容技術(shù)，在廠商降本增效的同時，使消費者用最低的學習成本上手操作。然而該系統(tǒng)最大的問題在于穩(wěn)定性較差，且迭代頻率較高，會在行車安全方面造成一定隱患。

隨著軟件定義汽車的發(fā)展趨勢逐漸明朗，未來中控操作系統(tǒng)將會成為吸引消費者的又一核心。而主機廠作為汽車生產(chǎn)提供商，對于中控操作系統(tǒng)開發(fā)的布局也將決定著產(chǎn)品在市場中的銷售表現(xiàn)。

2 未來趨勢

在汽車行業(yè)“新四化”趨勢之下，以特斯拉為代表的造車新勢力正在為車載中控系統(tǒng)賦予更多功能，軟件定義汽車的方向逐漸明亮。而中控系統(tǒng)則成為該趨勢下的首要抓手。

目前中控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢主要以消除物理按鍵為主，運用大屏+智能OS的形式呈現(xiàn)，從而集中完成車內(nèi)娛樂以及駕駛輔助等功能的操作。除特斯拉之外，市場中還存在多屏的布局形式，例如奧迪在A6L及以上車型中使用儀表外加上下雙屏布局，并搭載智能OS、AI語音交互以及ADAS等功能，在帶來便捷操作的同時，也將多塊屏幕的內(nèi)容合而為一，做到車內(nèi)信息的有序共享。然而由于開發(fā)與采購的成本較高，該類型中控多用于高端豪華車型，并不適合在所有車型中普及。例如奧迪在A3、Q3等親民車型中，多以大屏搭載車機互聯(lián)系統(tǒng)來降低智能中控的成本。

未來，隨著整車廠在軟件開發(fā)以及E/EA架構(gòu)方面的技術(shù)不斷精進，成本方面的壓力將會逐漸優(yōu)化，更加智能的中控將會在各級別車型中普及。同時隨著車載軟件應(yīng)用不斷發(fā)展、自動駕駛技術(shù)以及相關(guān)規(guī)章制度的不斷成熟，人車交互的形式將會進一步提升。

3 總結(jié)建議

綜上所述，汽車行業(yè)目前已經(jīng)邁入迭代階段，曾經(jīng)軟件定義手機的趨勢也將出現(xiàn)在汽車行業(yè)。然而無論是系統(tǒng)軟件智能化發(fā)展，還是電子電氣架構(gòu)信息化升級，車載智能中控都將成為其承載的核心平臺。

對于行業(yè)決策者來說，順應(yīng)政策導向與市場潮流將是核心發(fā)展方向，而在潮流中站穩(wěn)腳跟，或許可以從以下幾個方面來考慮：

3.1 夯實現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)資源

目前汽車行業(yè)雖然進入發(fā)展迭代階段，但人們對于汽車的基本需求不會發(fā)生本質(zhì)性改變，而汽車產(chǎn)品的價格依舊是消費者決策的根本因素。2020年1-8月，乘用車銷量依舊以朗逸、軒逸等價格實惠但智能化程度不高的車型占據(jù)。因此固本培元，牢握迭代階段的重點交替期十分關(guān)鍵。

3.2 提升軟件開發(fā)實力

傳統(tǒng)中控廠商主要以電子硬件作為核心產(chǎn)品，而隨著改革的推進，電子硬件的定位將逐漸成為軟件的載體或呈現(xiàn)形式，如同手機的硬件功能、體積逐漸被壓縮一樣，而軟件的功能則被不斷放大。因此對于傳統(tǒng)廠商來說，將重心向軟件方向傾斜，不斷提升完善自身軟件實力，將會在軟件定義汽車的浪潮中獲得一席之地。

3.3 軟硬件開發(fā)相互分離

對主機廠商來說，從繁雜的功能控制單元架構(gòu)轉(zhuǎn)向域功能控制架構(gòu)，能夠?qū)④浖到y(tǒng)與硬件進行剝離開發(fā)，同時運用CCM將各大域功能進行連接，再將半成軟硬件進行整裝。這樣不但能縮短軟硬件開發(fā)時間，還能將汽車軟件功能作為主導，在不考慮硬件結(jié)構(gòu)的情況下通過OTA技術(shù)升級功能。

3.4 軟硬件信息相互融合

在軟件定義汽車的未來，硬件將會成為產(chǎn)業(yè)鏈的底層，而E/EA則會成為產(chǎn)業(yè)鏈的中層，用于承載上游提供內(nèi)容、體驗以及服務(wù)應(yīng)用的軟件系統(tǒng)OS。任何層次的不兼容都將對汽車產(chǎn)品造成嚴重地影響，因此軟硬件之間的深度融合，是軟件定義汽車行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。

Research on Intelligent Development of Automobile Control System

Li Puchao, Ding Shouchen

（China Auto Data (Tianjin) Co., Ltd, Tianjin 300300）

Since the software value in vehicles are continuously expanding, the trend of SDV has gradually become reality in recent years. However, due to the reason of safety, the development of vehicle software is relatively slow. China has already brought "Intelligent Connected Vehicle" into the development plan of the Ministry of Industry and Information Technology in 2014, and the data-driven vehicle software is becoming a significant feature of the SDV. Based on the development trend of automobile intelligence, this paper focuses on the development process, E/EA, vehicle OS and provide summaries and suggestions basing on future trend in the end.

Software definition vehicle; Information entertainment system(IVI); Electronic and electrical archite -cture(E/EA); Vehicle OS

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.03.062

U463

A

1671-7988(2021)03-196-03

U463

A

1671-7988(2021)03-196-03

李普超，就職于中汽數(shù)據(jù)（天津）有限公司。