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随着整车E/E架构由分布式向域集中式、中央集中式转变,域控制器在其中发挥了重要作用,尤其在跨域融合阶段,域控制器在大幅提高汽车智 能化水平的同时,也降低线束的复杂性和成本。亿欧智库认为在智能电动汽车时代,通过对域控制器产业进行系统性的梳理和研究,有助于推动智能电动汽车乃至整个汽车行业的发展。
报告对智能电动汽车域控制器产业背景、产业竞争、技术演进以及发展趋势等展开研究。重点针对域控制器与E/E架构关系、功能定义与构成、域控制器分类、商业模式等进行技术分析和产业研究,并从整车E/E架构升级演进的技术视角对智舱域和智驾域跨域融合、智驾域和智能底盘域跨域融合及产业趋势展开研判,同时结合产业及技术发展现状对目前遇到的挑战和瓶颈进行分析。
智能电动汽车时代,整车E/E架构的发展可分为三大阶段,分别为分布式E/E架构(包括模块化架构和功能集成架构)1、域集中式E/E架构(包括域集中架构和域融合架构)和中央集中式E/E架构(包括中央计算和车载云计算架构)。
随着整车E/E架构由分布式向域集中式、中央集中式转变,芯片算力需求不断提高,而在E/E架构模块化和集成化下,域控制器发挥的作用必不可少。
域控制器(Domain Controller Unit小火箭突然自动关闭怎么办,DCU)产生于域集中式E/E架构之下,通过将特定功能域内的多传感器融合、执行器和控制算法进行集成,形成具有特定功能的控制单元,是智能电动汽车E/E架构革新的重要组成部分,在大幅提高汽车智能化水平的同时,也降低线束的复杂性和成本。
从结构上来看,域控制器主要由硬件(主控芯片和元器件等)和软件(底层操作系统、中间件以及上层应用软件)构成,其功能的实现主要来自于主控芯片、软件操作系统及中间件、应用算法软件等多层次软硬件之间的有机结合。
主控芯片作为域控制器的核心部件,其性能和计算能力直接影响域控制器的性能,进而影响到汽车的智能化水平和智能化程度。亿欧智库认为在智能电动汽车时代,芯片算力逐步提高不仅为域控制器提供了底层强力支撑,还进一步提升了域控制器综合性能表现。
国外芯片厂商布局较早,且具备先发优势,当下中国自主高算力芯片厂商创新能力正逐渐增强,涌现出地平线、华为、黑芝麻智能、芯驰科技等代表性企业。通过自主研发生产高算力芯片,既满足对智能电动汽车市场高增长需求,又可实现芯片领域关键技术创新迭代。
智能电动汽车域控制器分为五大域:智能驾驶域控制器、智能座舱域控制器、动力域控制器、车身域控制器、底盘域控制器。五大域控制器构筑汽车智能化基础,智驾和智舱域控制器对算力的要求较高,通常采用SoC芯片作为主控芯片,车身、动力和底盘域控制器对算力要求相对较低,目前多采用MCU芯片作为主控芯片。
域控制器作为智能电动汽车运算决策中心,软件架构基于硬件支撑发挥重要作用,通过功能软件和算法协同实现车辆的控制和各种智能化功能。
智能驾驶域是智能电动汽车智能化的核心功能域,智能驾驶域控制器为智能驾驶系统决策的中心,其通过处理来自摄像头、激光雷达、毫米波雷达和惯性导航等多元感知数据,实现对车辆状态的预测、规划和控制等。
智能驾驶级别的迭代伴随着智能驾驶芯片算力的升级。智能驾驶芯片形成了以NPU算力30TOPS和100TOPS为分界的低中高算力产品。高算力市场除了特斯拉和华为等全栈自研OEM/Tier0.5外,基本被英伟达和地平线所占据;中算力市场以TI的TDA4VH为标杆,通过芯片组合和算法可实现多种计算平台方案;低算力芯片市场由Mobileye和瑞萨主导,TI和地平线也推出了相应低算力产品,例如TDA4和J3。
智能座舱域是最能被用户直观体验与感受的功能域,其智能化提升想象空间巨大。智能座舱域控制器通过以太网/MOST/CAN,实现HUD、信息娱乐系统、中控系统等功能的整合,进而使得智舱域获得多模态交互、独立感知等能力。
智能座舱域控制器的硬件架构包括SoC、MCU、Display系统、Camera系统、导航系统及车内通讯等,其中SoC为其核心部件,决定了域控制器的性能与可靠性等。在软件层面的三类操作系统中,由SoC运行Hypervisor,在Hypervisor之上运行两类操作系统(Android、QNC/Linux);由MCU运行AUTOSAR系统。
动力域控制器主要控制车辆的动力总成,优化车辆的动力表现,保证车辆的动力安全;车身域控制器主要负责车身功能器件的集成,已经形成从分散化功能组合逐步过渡到集成所有车身电子功能的控制器中;底盘域控制器主要控制车辆的行驶行为和行驶姿态。
相比智能驾驶域控制器和智能座舱域控制器对于高性能硬件有较高要求,动力域、车身域和底盘域控制器则对算力要求较低,而是基于通用计算、通讯资源以及标准化软件平台寻求较高灵活性和开放程度。
智能电动汽车基于智能化和电动化不断演进,2023年中国市场销量583.9万辆,从当下发展趋势看,预计到2030年中国智能电动汽车市场销量将增加至3796.9万辆。
随着域控制器技术水平的不断提升,在汽车市场销量的带动和主机厂车型更新迭代的推动下,预计2024年智能电动汽车域控制器市场规模将超千亿,长远来看,2030年智能电动汽车域控制器市场规模将超2800亿元,市场潜在空间可观。
域控制器作为智能电动汽车智能化电气化变革中的关键一环,域控制器供应商根据下游OEM对域控制的开发要求和采购条件提供相应域控制器或服 务,而上游芯片厂商为域控制器供应商提供包括SoC、MCU等芯片的采购和授权开发,以及提供软硬结合的产品解决方案,并收取对应的授权费、开发费和硬件销售费等。
域控制器基于统一的硬件和软件平台,商业模式已经体现出高度集成化的特点,通过对芯片和以太网交换机、存储器件、二极管以及PCB板卡等重要部件的功能集成、数据传输与处理以及系统协调管理等,实现了对智能驾驶、智能座舱、车辆动力、车身、底盘等各个领域的精准控制。
域控制器在高度集成化的商业模式演进下,已经呈现出多种商业模式并存的局面。上游芯片供应商、下游OEM以及传统Tier1均在不断拓宽业务边界,进而延伸出Tier1.5和Tier0.5为OEM提供域控制器的商业模式。
从中长期趋势来看,随着(跨)域集中的发展,未来“主机厂联合Tier1”合作开发和“主机厂自研”域控制器两种模式将成为主要方向:一方面,集中式E/E架构下,整车不再需要多个域控分开定点,只需要单一开发者来统筹负责域控软硬件架构设计、中间件适配开发等;另一方面,域集中对于软件能力的重要性将远超硬件,具备较强软件能力的一方将主导域控的开发线 智能电动汽车高速发展,国内芯片及域控制器供应商迎来弯道超车机会
智能电动汽车域控制器产业链主要由上游车规级计算控制芯片及软件平台、中游域控制器供应商以及下游主机厂企业等组成。其中,上游车规级计算控制芯片包括MCU、SoC芯片,中游域控制器供应商包括智驾、智舱、车身、动力、底盘五域企业玩家,下游主机厂则主要包括传统主机厂、造车新势力以及商用车主机厂。研究发现不同类型域控制器对主控芯片的要求不同,因此对应的供应商也会有所不同。
在智能座舱领域,高通在座舱芯片市场占据绝对领先地位,一定程度上意味着与高通保持良好稳定的合作关系将有利于域控Tier1争夺市场份额,如德赛西威、东软集团等多家国内厂商陆续落地基于高通8155/8295芯片的座舱方案,以期在域控硬件市场保持竞争力。在智驾领域,英伟达主控芯片获得了蔚小理等新势力主机厂的定点合作,德赛西威凭借与英伟达的深度合作关系在智驾域控硬件市场地位领先。
随着汽车智能化升级,各功能域开始进行跨域融合,通过跨域控制单元进行控制实现整车功能集中化和协同化。
另外,当下跨域融合也呈现出两种路径:第一种是舱驾融合,通过将智舱域与智驾域融合,实现硬件集中化和软件协同化,进一步降低成本,提高能源效率;第二种是将智驾域和底盘域进行融合,借用智驾系统的传感器、软件算法等实现底盘的主动感知和控制实现智驾与底盘功能协同。
在整车E/E架构由分布式向域集中式/整车集中式演进过程中,智能座舱域与智能驾驶域从座舱域、泊车域、行车域分离到舱泊融合(集成泊车算法)、行泊融合(传感器复用),最终将实现舱驾融合,达到效用最大化。
舱驾融合目前有三种技术解决方案,按照发展阶段划分依次是One Box(智能座舱域和智能驾驶域部署在一个系统两块PCB板)、One Board (智能座舱域和智能驾驶域部署在一块PCB板两个芯片)、OneChip(智能座舱域和智能驾驶域部署在一块PCB板一个芯片)。
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