做博世、大众没做到的事，中国企业如何量产域融合电子电气架构

这是一个外行不知道,内行没多讲的事实:博世提出了从分布式到中央计算式电子电气架构的演进图,但将其从概念变为现实的第一个是特斯拉,第二个便是中国的广汽星灵架构和小鹏XEEA3.0,并且会有更多品牌在这几年量产比奔驰、大众、通用等外资品牌领先一代的域融合电子电气架构。

电子电气架构是智能汽车的“神经网络”,重要性不言而喻。但为什么博世明确的发展路线,是由中国企业率先实现量产,而且具备量产能力的企业还不少?

8月4日,广汽埃安研发中心专业总师江建山、东软睿驰首席科学家李冰、恩智浦大中华区汽车电子事业部市场总监翟骁曙,作为中国首个量产域融合电子电气架构——星灵架构的亲历者,联线直播剖析了中国车企在智能化领域领先的底层逻辑。星灵架构也是国内首款基于ASF(AUTOSEMO Service Framework)技术规范落地的新一代电子电器架构,ASF致力于解决域控制器架构下多核异构芯片的统一开发视图问题,为开发者提供基于整车统一视图的服务功能及接口。

正如东软睿驰总经理曹斌在此前的采访中表示:“由于极高的复杂度与前所未有的庞大规模,未来必须有全新的方法来进行汽车软件开发,以支持主机厂在速度与成本竞争中取得领先。这套方法成为共识前,我们有两到三年的行业发展窗口期。”

事实上,伴随星灵架构量产落地的东软睿驰跨域融合基础软件和中间件——NeuSAR 4.0,也是支撑未来更多中国乃至跨国车企量产域融合,甚至中央计算式电子电气架构的核心“基础设施”。

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汽车集中化趋势率先在中国量产

汽车正走向集中化。

广汽昊铂作为新的纯电品牌并不新鲜,但域融合式的电子电气架构(以下简称E/E架构)却是全球第二个。

早在2018年左右,博世就提出了汽车的“神经网络”——E/E架构从分布式向集中式演进的技术路线。但直到2023年,国际大厂们才开始量产智舱、智驾、动力、车控、网关构成的功能域架构,这些中国造车新势力从2020年便开始上车的E/E架构模式。

以昊铂为标志,中国智能汽车的E/E架构开始快速迈入更为集中的中央计算平台、智舱/智驾域构成的3.0阶段。

同样迈向集中化的还有中国智能汽车的“想法”。

在硬件层,地平线亮相的纳什架构,将强耦合的端到端的自动驾驶大模型——用一个大规模参数的算法模型解决感知、预测、规划、控制等所有任务。

在算法层,众多中国自动驾驶玩家拿出了自己的BEV方案——将过去需要十来个小模型解决的一系列感知任务用一个模型来完成。在决策端,毫末用一个GPT解决认知问题的方案也即将上车。

在软件层,基于NeuSAR 4.0的首个全国产化自动驾驶域控制器平台,中国版“采睿星”整体软件解决方案等都在不断扩大软件的拉通范围。“在多域融合的新阶段下,东软睿驰致力于成为智能汽车产业的‘最大公约数’。”曹斌在上海车展中说道。

但全球领先也就意味着中国智能汽车的技术发展已经进入无前例可循的“无人区”。

目前,打通连接硬件架构和应用软件的基础软件和中间件部分仍是分布式“旧时代”的技术,甚至为实现智能化功能一度变得更为混乱。

02

量产集中化的速度和成本困境

但要迈向“新时代”谈何容易。

江建山在直播中表示:软件墙、时效墙和组织墙是主机厂在星灵架构量产中面临的主要问题。包括不同系统间软件的融合难度,舱、驾和动力这样实时性和非实时性系统间协调匹配的难度,以及之前按照不同功能和知识体系划分的研发组织融合的问题;

李冰则表示,缺乏统一的开发范式和应用框架是域融合,甚至中央计算式电子电气架构面临的核心软件问题。由于汽车软件极高的复杂度、庞大的规模将前所未有,而且要实现软硬解耦、跨车型迭代等艰巨挑战,行业内现有的方法论无法适应,而新的方法论需要在一次次踩坑试错中最终形成。翟骁曙则认为硬件同样面临没有先例可循的困境。作为成本规模高,研发周期长的产业,芯片厂商需要提前数年预判未来需求,极大地考验着企业专业的预判能力和执行力。

大众集团便是量产集中式技术难度的生动写照。

在原大众集团CEO迪斯的推动下,大众成为率先探索集中式E/E架构和广义车载操作系统的跨国车企,甚至早于中国的蔚小理。但构建整车级OS绝非易事,层出不穷的软件Bug导致ID.3、纯电卡宴这种品牌转型“代表作”延期上市数月甚至一年,大众集团费用成本十分高昂,并导致后来的迪斯下课。

究其原因,身处技术变革期的大众和许多智能汽车企业开发者仍不得不采用分布式架构,从硬件出发的方法论:针对硬件做底层软件、BSP(板级支持包)、驱动,使其“跑”起来后,再开发上层应用,导致基于不同硬件的底层代码之间“语言不通、流程不同”。

在“各司其政”的分布式架构时代,底层软件的完全割裂并没有什么问题。但进入需要以整车视角开发应用,必须“书同文、车同轨”,方能让开发者调动车内众多硬件、数据、计算、存储资源组合出新的应用功能,让车辆持续进化。

过去三年,众多中国智能车企,和部分跨国车企的巨量研发费用便花在了重写分布式时代的底层软件当中,而且往往旧坑未平,又添新Bug。

即使完成了底层代码重构,要像智能手机一样:一次系统升级、一个新应用发布,适配所有机型,对智能汽车来说仍是不可能完成的任务。

作为智能汽车的潜在的“杀手级”应用,自动驾驶、智能座舱的开发团队往往不是“汽车人”,其习惯于IT或IOS开发框架,面对非整车级的AUTOSAR AP架构时,开发的敏捷度、软件的复用度都难以保证。

事实上,即使是L2级的智能行车辅助或自动泊车这样看似不太高端的功能,都需要主机厂和多个控制器供应链、软件团队进行大型联调。一辆车的软件耦合往往需要数千人的开发规模,而且一款车“调好”的软件还难以在同品牌的另一款车上实现复用。

由此,虽然中国车企用上集中式E/E架构和端到端的AI算法模型,能够实现整车级的OTA升级,但背后却陷入了一个零件一个零件重写代码,一款车一款车组织联调的“推石上山”,面对智能化“无用论”和一轮又一轮的价格战苦不堪言。

“如果有一套新的架构,既能很好继承既有软件部分,又能为开发者提供一个非常灵活,解耦应用的开发环境。不再陷入重构既有代码的‘牢笼’中,各方面资源能聚焦在新特性的开发上时,软件定义汽车才能进入新的时代。”曹斌说道。

在此背景下,行业需要集成式的SOA软件架构设计方法学——多控制器使用统一的开发视图与开发方法。通过集中抽象及管理整车服务、数据及通信等服务,使传统的ECU软件开发与域控制器软件开发能并行执行,做到真正的软硬解耦,真正实现一次开发多车型通用,带来高频率OTA升级、低代码量、开发效率提升等诸多价值。

03

底层技术,是产业变革的第一推动力

如何落地SOA软件架构设计方法学?中国厂商需要们需要拿出中国版技术解决方案。

早在2000年,由于电气化功能不断增多,欧洲主机厂和一级供应商联合推出了AUTOSAR并经过多年发展成为行业标准。

作为行业标准,AUTOSAR不仅成为汽车电子标准化的接口、操作规程和开发方式,而且经过多年发展,体系架构已进入稳态。在高度重视安全性的汽车行业,稳定、可靠是比便宜、快速更为重要的标准。

所以先发的新势力们在车控、动力等高实时性、高安全的部分仍会优先选择AUTOSAR产品;奔驰将MB.OS形容为站在AUTOSAR这位“巨人的肩膀上”;国内主机厂则开始要求Tier 1必须符合AUTOSAR标准才能进入供货名单。

但另一方面,由于AUTOSAR仍是面向传统分布式多控制器架构,无法彻底发挥出集中式E/E架构、以太网的技术优势,为整车级应用开发提供良好的支撑。

为此,东软睿驰作为深谙AUTOSAR优劣势的首批中国会员,其软件平台NeuSAR的开发设计思路是:承上启下,继往开来。

一方面,做好AUTOSAR的适配,保证控制器们兼容;

另一方面,结合中国市场领先开发需求,构建新的方法学、体系架构和工具链。

以此作为核心产品理念,NeuSAR经过四代迭代,4.0版本不仅有高效可靠的AUTOSAR实现,还打造了包括跨域中间件、整车消息总线和全新工具链等超越AUTOSAR,适应“集成式”开发需求的全新软件体系。

由此,NeuSAR 4.0为SOA方法学落地提供了相应的软件开发和设计体系,从而实现软件的迁移、复用、迭代,提升创新速度,降低开发成本,提炼更灵活敏捷的创新开发,为车企突破汽车智能化的成本和速度困境提供底层技术解决方案。

在基础软件层,NeuSAR 4.0支持并满足AUTOSAR 21-11全新版本的模块特性,并对上层提供统一封装的硬件能力和标准服务组件,包括各类协议栈、调度、存储、安全等基础服务组件及接口。

同时,基础软件层通过POSIX OS支持QNX、Linux以及中兴微内核等多种操作系统,与恩智浦、TI、芯驰科技、地平线等多款芯片进行适配,为多核异构、跨域融合打好了底层的软件基础。

NeuSAR SF(ServiceFramework)则是面向集中式E/E 架构和应用开发的重要创新,实现了化零为整、化繁为简。

其通过域控制器基础服务和消息总线功能,将多核异构域控制器的计算和存储资源、不同类型的硬件、操作系统、通信总线和协议都通过封装抽象,使提供整车级的开发视图、功能调用和标准接口,由此屏蔽底层差异,实现应用的动态迁移,软件资产的复用。

东软睿驰NeuSAR SF框架图

此外,NeuSAR SF针对数据驱动场景提供低代码化的模块与工具,对各类总线发送的数据提供映射功能,同时对于车辆状态表提供不同域间数据的自动同步,从而实现全局数据同步。同时,针对消息通道提供静态配置与动态发现的方式,支持SOME/IP与DDS的服务发现机制,避免应用重新开发。

新技术还需要新的应用工具,东软睿驰打造了NeuSAR Devkit工具链,帮助开发者在同一个开发工具中实现域控制器开发的全流程。从代码生成、编辑到整体编译、调试,这套工具“无所不能,甚至支持虚拟化部署。

04

从主机厂集成到供应商预集成

拿出底层技术解决方案,在汽车行业还远远不够。

像所有操作系统一样,NeuSAR 4.0作为广义整车操作系统,要谈及成功不仅需要在技术上实现突破,解决行业内的核心课题,而且需要在这个框架上有大量应用软件涌现,意味着NeuSAR必须广泛上车。

但上车的条件也十分严苛。

一方面,在强调高安全、高可靠性的汽车行业,任何新的技术都需要经过长期和大量验证,并且符合车企整体战略和成本考量,才能量产上车。

另一方面,半导体、软件技术并非主机厂擅长的KNOWHOW,从认知学习到甄别应用仍需较长的时间。

对新型底层技术更为了解、对产业核心痛点体会深刻,且致力于成为“最大公约数”的中国供应商们开始打破固有的主机厂集成模式,从各自的优势技术出发,在供应商层进行预集成,打造已完成底层适配,经过量产验证,且具备敏捷高效的底层模块化功能甚至产品。

由此,为主机厂提供应用新型底层技术的核心利益点:不再重复造轮子,而是能够将成本和精力投注于与消费者强相关的新特性、新功能研发上,去创造真正的价值。

东软睿驰一系列基于NeuSAR 的深度战略合作项目,对行业来说是个参考:

比如软硬件的整体解决方案。

例如东软睿驰与采埃孚合作,共同打造适用于中国版“采睿星”的软件解决方案,在域控制器、高算力平台等项目进行深度合作,共同实现软件的全面开发;作为联合电子的战略合作伙伴,双方合作研发的面向下一代电子电气架构的跨域中央计算平台产品在车展正式亮相;

也有面向整车级应用而提供的关键功能。

例如东软睿驰与擅长自动驾驶算法、数据闭环的觉非科技合作,共同推动高等级智能驾驶产品及服务在主机厂中的量产定点与规模化交付,并联合探索开发面向下一代智能驾驶的前瞻技术;与专注于E/E架构设计、以太网测试的怿星科技合作,共同推进整车SOA架构及基础软件解决方案落地;与聚焦数据安全的伊世智能合作,为智能汽车的迭代升级提供安全保障。

NeuSAR 4.0框架图

“NeuSAR 4.0不仅仅是AUTOSAR,更是能够面对新的应用需求的,中国自己开发的框架思路。我们希望这样的框架,能够带来真正的生态繁荣,推动软件定义汽车快速的发展。”曹斌说道。

从AUTOSAR到NeuSAR 4.0,从底盘、动力、车身、智舱、智驾的经典五域,到三域融合的广汽星灵架构,曾因“缺芯少魂”受制于人的中国智能汽车已走在了世界的前沿。而广汽进一步融合的4.0架构,和要全面拉通,实现横向系统分层的下一代SOA化车载广义操作系统也已在研发当中。

突飞猛进中,中国供应商开始丢掉过去的“B角”剧本,向着智能汽车产业“最大公约数”的新愿景稳步迈进。