2022 年以來,智能汽車圈中興起一個全新的概念——行泊一體,指的是用一套硬件設(shè)備同時實(shí)現(xiàn)行車和泊車的功能。
這一概念的出現(xiàn)源自于汽車電子電氣架構(gòu)從分布式往域集中式演進(jìn)的過程,其中的參與方涵蓋算法企業(yè)、芯片廠商、域控制器方案商以及主機(jī)廠。
為了研究時下這個最熱的話題,汽車之心推出「行泊一體」專題,希望從多元視角出發(fā),理清行泊一體最新技術(shù)路線和相關(guān)方案。行泊一體賽道真正「卷」起來了。?繼蔚來 ET7、理想 L9、智己 L7 等車型上馬這一功能后,據(jù)汽車之心最新發(fā)布的《行泊一體產(chǎn)業(yè)研究報告》,現(xiàn)階段至少有 20 家企業(yè)發(fā)布了支持行泊一體的智能駕駛方案,其中大部分將于今明兩年量產(chǎn)落地。?在汽車之心前兩篇專題文章中,分別從算法公司、芯片企業(yè)的角度,探討了行泊一體的功能定義和實(shí)現(xiàn)路徑。
例如在《眾口不一的行泊一體,終于被說清楚了》一文中,汽車之心提到擁有特斯拉研發(fā)背景的算法公司 Nullmax(紐勱科技),將軟件平臺打磨到極致,在單 SOC 條件下,能夠?qū)崿F(xiàn)覆蓋全場景、全算力平臺的行泊一體,其方案具有硬件深度復(fù)用、成本低、效率高的特點(diǎn)。
事實(shí)上,在這個生態(tài)中,還有一類參與者十分重要,那就是自動駕駛域控制器廠商,包括德賽西威、易航智能、福瑞泰克、東軟睿馳、禾多科技、經(jīng)緯恒潤等等,承擔(dān)著將算法、芯片連通到整車上發(fā)揮作用的橋梁角色。
從更底層的邏輯來說,正是因?yàn)橛辛俗詣玉{駛域控制器的出現(xiàn),才有了實(shí)現(xiàn)行泊一體的可能。
01域控制器,行泊一體的上車「橋梁」
自動駕駛域控制器,誕生于汽車電子電氣架構(gòu)從分布式往集中式演進(jìn)的過程。
以往,每個低階智駕功能都由一個獨(dú)立的 ECU 實(shí)現(xiàn),例如車道偏移和交通識別 ECU、泊車輔助 ECU、后防碰撞預(yù)警 ECU。
要實(shí)現(xiàn) ADAS,需要把這些獨(dú)立的 ECU「串聯(lián)」起來,共同發(fā)揮作用。
然而隨著功能的疊加,整車線束變得越來越復(fù)雜,系統(tǒng)穩(wěn)定性、安全性降低,且難以往更高階智能化躍進(jìn)。?為了解決這些問題,域控制器應(yīng)運(yùn)而生。
簡單而言,域控制器就是一臺區(qū)域性的「中央大腦」,能夠?qū)⒃鞠嗷ス铝⒌?ECU 相互融合,進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度和操控。?在此基礎(chǔ)上,出現(xiàn)了行車域控和泊車域控,兩套域控各自調(diào)用不同的芯片和傳感器,各自完成行車和泊車的功能。
這樣雖然比以往獨(dú)立的 ECU 時代更進(jìn)一步,但仍屬于行泊分離,做不到將兩個域的傳感器深度復(fù)用和計算資源共享,也難以應(yīng)付城市 NoA 和 AVP 等更復(fù)雜場景。?反之,如果能通過一個域控制器同時集成行車輔助和泊車輔助功能,不但能大大降低系統(tǒng)成本,也能幫助主機(jī)廠提高開發(fā)效率、回傳數(shù)據(jù),還能提升用戶的駕駛體驗(yàn)。
行泊一體域控制器,正是在這種思路下被設(shè)計出來。?從結(jié)構(gòu)上來說,行泊一體域控制器融合了主控芯片、軟件操作系統(tǒng)及中間件、應(yīng)用算法等軟、硬件。
此外,還提供豐富的接口資源,承擔(dān)傳感器數(shù)據(jù)的輸入、處理、融合,以及對智能駕駛的規(guī)劃、控制、決策等功能。?主控芯片毫無疑問是行泊一體域控制器的核心,它的算力和集成度直接影響整車 EE 架構(gòu)的形態(tài)。
一位業(yè)內(nèi)人士表示,在做域控設(shè)計時,要充分考慮各芯片異構(gòu)核性能,以及模型適配度。?以德賽西威為例,基于不同芯片,推出了兩代四套域控制器產(chǎn)品,包括走性價比路線的 IPU01、IPU02,和走高性能路線的 IPU03、IPU04。其中:
- IPU02 于 2019 年啟動,基于德州儀器 TDA4 芯片,集成了行車和泊車功能;IPU03 基于英偉達(dá) Xavier 的方案,部署在小鵬 P7、P5 上;IPU04 則搭載的是英偉達(dá) Orin 芯片,已經(jīng)在理想 L9、小鵬 G9 上實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
同樣的還有知行科技,形成了 iDC Mid、iDC High、SuperVision 三種產(chǎn)品布局。
其中,iDC Mid 域控制器同樣采用了德州儀器 TDA4 芯片,在 2022 年 9 月份量產(chǎn)下線,不僅能夠?qū)崿F(xiàn) NOA 導(dǎo)航輔助駕駛以及 L2 級的行車功能,還具備 HPA 記憶泊車功能、360 全景等功能。
易航智能也充分挖掘 TDA4 芯片潛能,打造 NOA 行泊一體方案,并在 2016 年就拿到了首個 10 萬級自動駕駛 Tier1 量產(chǎn)項(xiàng)目。?基礎(chǔ)軟件也是行泊一體域控制器的重要組成部分,包括底層的操作系統(tǒng)與中間件,其作用是便于主機(jī)廠、算法企業(yè)等在上層開發(fā)應(yīng)用軟件,以快速開發(fā)迭代其智駕功能。
東軟睿馳全新一代行泊車一體域控制器就是標(biāo)配其自主開發(fā)的兼容 AUTOSAR 最新標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品——NeuSAR 以及相關(guān)開發(fā)工具,搭載自動駕駛 SOA 開放架構(gòu)。 這一軟件架構(gòu)支持 L0-L4 級別自動駕駛功能需求。
為了更好地配合車型功能開發(fā)與量產(chǎn),軟件架構(gòu)還預(yù)置標(biāo)準(zhǔn)化 NeuSAR 基礎(chǔ)軟件和自動駕駛專用中間件:
- 可實(shí)現(xiàn)軟硬件的高效解耦;實(shí)現(xiàn)上層應(yīng)用的可復(fù)用、可配置、可拓展的靈活部署機(jī)制。
有了域控制器這些基礎(chǔ)的硬件平臺和軟件平臺技術(shù)之后,就可以在上面部署基于算法、數(shù)據(jù)開發(fā)的行泊一體應(yīng)用。
02要做好行泊一體域控制器,考驗(yàn)軟硬件水平和工程化能力
盡管行泊一體域控制器「風(fēng)頭正上」,要做好卻并沒有那么容易。?從硬件層面來說,行泊一體域控制器用到的元器件物料數(shù)量遠(yuǎn)超于過去任何車上 ECU 內(nèi)的元器件數(shù)量,這意味著系統(tǒng)出錯失效的概率大大增加。
德賽西威副總裁李樂樂表示,為此需要做好所有硬件功能安全上的 Fail-safe 設(shè)計,尤其對于大算力域控制器,需要做好 WCCA(最壞情況電路)分析和失效概率分析以及對應(yīng)的備份設(shè)計。 其次,受整車物理空間限制,如何在把行泊一體域控制器做小的同時,降低器件之間的電磁抗干擾,保證信號完整性,也極具挑戰(zhàn)。 另外,由于大算力域控制器芯片功率較高,需要專門設(shè)計散熱方案,避免其因溫度過高而失效。
當(dāng)前主流解決方案是引入液冷管道,其中的挑戰(zhàn)在于如何做好溫度監(jiān)控,精確控制入水溫度和流速,否則將造成水冷液過冷導(dǎo)致控制器內(nèi)部凝水,或者水冷液過熱,沒起到散熱作用。?軟件方面,也有不少需要改進(jìn)的地方。
操作系統(tǒng)就是其中之一,由于宏內(nèi)核的模塊有很多,加載太多會影響系統(tǒng)的啟動時間,需要把對實(shí)時性要求不高的模塊進(jìn)行騰挪移動,例如從內(nèi)核態(tài)挪到用戶態(tài)。?另外,盡管行泊一體域控制器廠商均在提 SOA 服務(wù)化,然而在東軟睿馳副總經(jīng)理劉威看來,每家的差異都十分大。
在接受《九章智駕》采訪時,他表示關(guān)于信號是否能夠服務(wù)化,業(yè)內(nèi)目前就尚無定論。
「因?yàn)椋谝?,它要依賴于整個的應(yīng)用需求;第二,需要依賴于整車架構(gòu);第三,還需要依賴于整個硬件的算力性能?!?除了著眼于自動駕駛,行泊一體域控制器廠商在軟件架構(gòu)方面,還要考慮數(shù)據(jù)上傳和信息安全,以及本地和云端協(xié)同處理數(shù)據(jù)的問題。
在工程化上,行泊一體域控制器也存在諸多挑戰(zhàn),要同時保證硬件的高可靠與高質(zhì)量,以及軟件的高性能與高實(shí)時。?例如,一些域控制器會存在高溫、長時間運(yùn)行等會死機(jī)或異常復(fù)位;底層軟件存在 bug 導(dǎo)致堆棧溢出、多核心跳數(shù)據(jù)不同步等。
禾多科技曾分享其技術(shù)人員做 ARK1.0 B 樣件高低實(shí)驗(yàn)的故事,當(dāng)時域控每運(yùn)行至 72 小時就會反復(fù)出現(xiàn)死機(jī)卡頓,對于該問題,禾多科技對軟硬件配置進(jìn)行了逐一排查,仍然無果,經(jīng)歷了一周時間,最終發(fā)現(xiàn)原來是芯片底層開發(fā)的一個安全監(jiān)控模塊出現(xiàn)了邏輯判斷錯誤。?禾多科技高級產(chǎn)品總監(jiān)毛濤也提到,域控制器 BOM 的設(shè)計很考驗(yàn)工程化能力。
他舉例,在測試過程當(dāng)中,曾發(fā)現(xiàn)供應(yīng)商的電阻、電路不行或者板子厚度不夠等等問題,為此需要重新選擇部件,并對 BOM 做相應(yīng)的調(diào)整。?「我們一般會根據(jù)自己團(tuán)隊的經(jīng)驗(yàn)做初版 BOM,然后再根據(jù)多個合作伙伴的建議對初版 BOM 進(jìn)行完善,最后再經(jīng)過內(nèi)部多方的審核,把最終版的 BOM 確定下來?!?經(jīng)過在軟硬件和工程能力上的反復(fù)打磨,禾多科技基于地平線征程系列芯片和德州儀器 TDA4 系列芯片,成功打造出行泊一體域控制器 HoloArk(按 18TOPS、288TOPS 和 500+TOPS 不同算力,劃分出 HoloArk 1.0~3.0)。
目前,禾多已獲得奇瑞等多家頭部主機(jī)廠客戶的定點(diǎn),其中 HoloArk1.0 和 HoloArk2.0 域控方案將在 2023 年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)裝車。?03沖擊 600 億規(guī)模市場,構(gòu)建芯片企業(yè)、主機(jī)廠生態(tài)圈?除了產(chǎn)品本身要過硬,行泊一體域控制器的量產(chǎn)落地還離不開產(chǎn)業(yè)鏈上下游生態(tài)伙伴的緊密協(xié)作。?在上游,域控制器廠商需要和頭部芯片企業(yè)達(dá)成強(qiáng)戰(zhàn)略合作,以加快研發(fā)和產(chǎn)品落地進(jìn)度。
這背后源于,汽車智能化時代,芯片重要性大大凸出,甚至對 Tier 1 的競爭格局起到?jīng)Q定性的作用。?國內(nèi)域控制器巨頭德賽西威正是由于和德州儀器、英偉達(dá)等芯片廠商保持了極好的關(guān)系,快速在市場上推出了域控制器產(chǎn)品。
據(jù)了解,德賽西威與德州儀器已有 10 多年的合作歷史。
2021 年,雙方簽署合作備忘錄,共同打造 IPU02 平臺,德賽西威與德州儀器的 TDA4 芯片同步開發(fā),在全球率先 SOP。?而在與英偉達(dá)合作方面,德賽西威是前者在全球范圍內(nèi) 6 家 Tier1 合作伙伴中唯一一家中國公司。
德賽西威的域控制器 IPU03、IPU04 就是分別基于英偉達(dá) Xavier、Orin 芯片打造,且在開發(fā)速度上,IPU04 相較 IPU03 兩年的開發(fā)期大幅縮短,可見兩者已經(jīng)形成了較高的合作默契度。?此外,與芯片廠商深度合作還有利于獲得穩(wěn)定供貨的保供支持。
2021 年下半年發(fā)生的汽車芯片供應(yīng)鏈危機(jī),正揭示了這一點(diǎn)。?在產(chǎn)業(yè)鏈下游,域控制器廠商則需要配合好主機(jī)廠,滿足其新車功能需求,并保證產(chǎn)品上市節(jié)奏。最典型的就是對于中低算力域控制器和高算力域控制器,提供不同的解決方案。?具體來說,中低算力域控制器主要搭載在 10-20 萬價格的中低端車型上,由于主機(jī)廠對其定義是高性價比、走量,因此會十分看重域控制器廠商對于成本的管控能力。
與此同時,主機(jī)廠如今都在比拼行泊一體方案的量產(chǎn)交付,給的工期非常緊湊,需要域控制器廠商提升研發(fā)效率,擁有提供從軟件到硬件到系統(tǒng)標(biāo)定,以及驗(yàn)證服務(wù)全棧解決方案交鑰匙工程的能力,降低主機(jī)廠的開發(fā)周期與開發(fā)成本。
易航智能基礎(chǔ)版行泊一體方案
易航智能就是其中做得較好的一家。
除了在域控制器上下功夫,易航智能還從算法優(yōu)化和算力優(yōu)化兩方面入手提供解決之道,依托領(lǐng)先的算法模型,基于輕量級計算平臺 TDA4(16TOPS 算力)研發(fā),使功能實(shí)現(xiàn)成本較已經(jīng)上市的車型降低 50% 以上。
發(fā)展至今,易航智能成為業(yè)內(nèi)少有的具備感知、決策規(guī)劃控制、軟硬件開發(fā)、測試標(biāo)定等全棧自研能力的自動駕駛供應(yīng)商,并率先實(shí)現(xiàn) NOA 行泊一體、城市全場景 FSD 等高階功能,目前客戶包括理想汽車、江鈴雷諾、上汽大通、威馬汽車、北汽集團(tuán)、一汽大眾等。
而高算力域控制器主要搭載于中高端車型,對成本不太敏感,且主機(jī)廠希望參與部分自研,作為品牌宣傳的重點(diǎn)。
例如在打造小鵬 P7 上的域控制器 IPU03 時,就是由德賽西威提供底層軟硬件,而小鵬汽車負(fù)責(zé)全棧算法的自研開發(fā)。?因此,域控制器在架構(gòu)設(shè)計時需要有更高的開放性和靈活性。
同時,域控制器廠商前期需要在落地方面,與車企進(jìn)行深度合作開發(fā),以實(shí)現(xiàn)車企的需求。?目前,國內(nèi)行泊一體進(jìn)階戰(zhàn)已經(jīng)打響,車企包括一汽紅旗、長安、上汽、廣汽、奇瑞、吉利、長城、比亞迪、蔚來、理想、小鵬、極氪等已計劃將行泊一體方案擴(kuò)展應(yīng)用到后續(xù)諸多重磅量產(chǎn)車型之中。
這無疑給域控制器廠商創(chuàng)造了極大的市場機(jī)遇。
在汽車之心發(fā)布的《行泊一體產(chǎn)業(yè)研究報告》中提到,2022 年-2023 年,行泊一體將迎來規(guī)模量產(chǎn)裝車,到 2025 年,市場規(guī)模將突破 600 億元。
「現(xiàn)在正是一個不容錯過的窗口期?!挂晃粯I(yè)內(nèi)人士感嘆道,在智能化變革下,百年汽車工業(yè)供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)難得出現(xiàn)松動的跡象,為行泊一體域控制器廠商等「新鮮血液」的涌入,罕見地開啟了一扇門。
然而,這個過程注定是短暫的,一輪洗牌過后,行業(yè)將迅速重歸秩序。?誰能拿到入場券,取決于域控制器廠商之間軟硬件實(shí)力的比拼,以及構(gòu)建的產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈之間的較量。
機(jī)會稍縱即逝,玩家們是時候發(fā)力了。
參考資料:
1、關(guān)于智能駕駛域控制器的一些觀察:https://mp.weixin.qq.com/s/05kq-tKLkEuLxevQyyjDfQ
2、深入解讀禾多科技自研的域控制器:——HoloArk https://mp.weixin.qq.com/s/k44M03k__ae_7WRt9Dxqhg