汽車VCU研究：向集成化和域控化快速演進(jìn)

佐思汽研發(fā)布了《2021年新能源汽車整車控制器（VCU）行業(yè)研究報(bào)告》。

新能源乘用車VCU競爭格局，OEM逐步實(shí)現(xiàn)自主供應(yīng)

整車控制器（VCU）是新能源汽車的“大腦”。新能源汽車行業(yè)發(fā)展早期VCU主要由國外廠商供應(yīng)，隨著中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)整車廠商及汽車電子供應(yīng)商逐漸開始掌握核心技術(shù)，產(chǎn)業(yè)化能力大幅提升。

比如比亞迪的VCU已實(shí)現(xiàn)完全自主供應(yīng)，吉利汽車不斷增大自產(chǎn)VCU的比例，自產(chǎn)比率已達(dá)60%左右，長安汽車幾乎80%的VCU來自于自產(chǎn)，奇瑞汽車90%以上的VCU已實(shí)現(xiàn)自產(chǎn)。

長安汽車整車控制器產(chǎn)品

來源：長安汽車

部分主機(jī)廠或部分車型VCU采購自第三方供應(yīng)商，目前主要的第三方供應(yīng)商包括聯(lián)合電子、博世、大陸、電裝、金脈電子、埃泰克、合肥晟泰克、航盛電子等。供應(yīng)商可以自己做軟硬件直接供應(yīng)主機(jī)廠，也可以為主機(jī)廠做代工服務(wù)。

整車控制器市場規(guī)模與新能源汽車產(chǎn)量相關(guān)，預(yù)計(jì)到2025年，中國新能源汽車整車控制器的市場規(guī)模將達(dá)到50.3億元（包括整車廠自供）。

中國新能源汽車整車控制器（VCU）市場規(guī)模預(yù)測

來源：佐思汽研《2021年新能源汽車整車控制器（VCU）行業(yè)研究報(bào)告》

輕量化推動(dòng)“多合一”電驅(qū)+電控+VCU集成系統(tǒng)發(fā)展
為了迎合汽車電動(dòng)化、智能化、輕量化的發(fā)展趨勢，新能源整車控制器未來將向著高度集成化的方向發(fā)展。OEM、Tier 1紛紛推出了“多合一”電驅(qū)系統(tǒng)，將VCU集成其中。

為進(jìn)一步降低新能源汽車的重量，提高產(chǎn)品的性能及乘坐的舒適性，從北汽開始嘗試，到后面通用、華為、比亞迪等紛紛推出高集成產(chǎn)品，“多合一”電驅(qū)+電控+VCU集成系統(tǒng)已成為OEM與Tier 1發(fā)力的重點(diǎn)方向。

“多合一”電驅(qū)系統(tǒng)的優(yōu)勢

來源：比亞迪

2021年9月，比亞迪旗下弗迪動(dòng)力推出“八合一”電動(dòng)力總成，深度融合驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)控制器、減速器、車載充電器、直流變換器、配電箱、整車控制器（VCU）、電池管理器等八大部件。

比亞迪“八合一”集成系統(tǒng)的主要目的之一是為了給電動(dòng)車減重，可實(shí)現(xiàn)外部高壓濾波器共用、外部接口濾波電路共用、高壓采樣共用等多部件共用，系統(tǒng)DC、OBC深度集成、配電深度集成、變壓器和電感集成、VCU/BMC/MCU芯片集成，可節(jié)省一路H橋和變壓器、節(jié)省大量高壓線束、磁模塊體積縮小40%，整體體積降低16%（可帶來乘坐空間或電池容量的提高），減重10%（可進(jìn)一步降低電耗）。

比亞迪“八合一”電動(dòng)力總成系統(tǒng)

來源：比亞迪

2021年7月，長安汽車發(fā)布第二代電驅(qū)動(dòng)一體化系統(tǒng)，集成了整車控制器（VCU）、高壓分線盒、電機(jī)控制器、直流變換器、充電機(jī)、電機(jī)、減速器七個(gè)部件，在綜合性能方面較第一代的“三合一”（集成電機(jī)、電控、減速器）系統(tǒng)有顯著的提升，體積減少5%、重量降低10%、功率密度提升37%、效率提升5%。

長安汽車新一代超集電驅(qū)預(yù)計(jì)于2022年第二季度量產(chǎn)，將率先配置在專用電動(dòng)平臺(tái)（EAP1）的首款戰(zhàn)略車型——C385上。

長安汽車新一代超級(jí)電驅(qū)系統(tǒng)

來源：長安汽車

全新E/E架構(gòu)演進(jìn)趨勢下，VCU向域控集成化發(fā)展
從E/E架構(gòu)的演進(jìn)過程看，集中化E/E架構(gòu)是汽車電子電氣架構(gòu)發(fā)展的必然方向，從已量產(chǎn)的車型看，現(xiàn)階段主要是域集中式EEA。中央計(jì)算平臺(tái)+區(qū)域控制器的準(zhǔn)中央架構(gòu)是車企下一步的發(fā)力方向，最后向著中央計(jì)算架構(gòu)演進(jìn)，將功能邏輯集中到1個(gè)中央控制器。

隨著整車電子電氣架構(gòu)的演進(jìn)，“多合一”電驅(qū)系統(tǒng)最終還是會(huì)被融合到域控制系統(tǒng)中。如華為“七合一”DriveONE電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最為引人注目的地方便是其域控制解決方案，通過從模塊到系統(tǒng)的融合，以及從場景到解決方案的融合，切實(shí)提升了系統(tǒng)的安全性。

（1）VCU集成到域控制器

在域控架構(gòu)下，為了配合整車電子電氣架構(gòu)的發(fā)展，整車控制器（VCU）等可集成到域控制器，比如天際汽車將VCU與BMS做集成，形成第一代動(dòng)力域控制器VBU，實(shí)現(xiàn)完全自主研發(fā)。

硬件方面：VBU采用了英飛凌三核處理器，具備非常豐富的I/O資源，支持百兆以太網(wǎng)；

軟件方面：采用AUTOSAR架構(gòu)，軟件架構(gòu)和接口協(xié)議滿足AUTOSAR 4.2.2；

應(yīng)用方面：目前VBU已經(jīng)集成了整車控制、電池管理、充電控制、增程控制功能。

天際汽車新一代E/E架構(gòu)下VCU功能集成到動(dòng)力域VBU

來源：佐思汽研《2021年新能源汽車整車控制器（VCU）行業(yè)研究報(bào)告》

華為的CC架構(gòu)包含3個(gè)中央控制器（智能座艙、車輛控制、智能駕駛）和4個(gè)區(qū)控制器，其中車輛控制域（VDC）將原來的VCU集成進(jìn)去，采用VOS系統(tǒng)，可兼容AutoSar。

在VDC整車控制平臺(tái)，華為將開發(fā)一個(gè)MCU，以及一個(gè)整車控制操作系統(tǒng)，并將這個(gè)整車控制操作系統(tǒng)開放給車企，讓車企基于VDC平臺(tái)做好差異化的整車控制。

華為CC架構(gòu)下VCU功能集成到車輛控制域VDC

來源：佐思汽研《2021年新能源汽車整車控制器（VCU）行業(yè)研究報(bào)告》

2021年4月，比亞迪發(fā)布了e平臺(tái)3.0，將整車從幾十個(gè)ECU逐步集成4大域控制器，包括智能動(dòng)力域、智能車控域、智能座艙域和智能駕駛域，其中智能動(dòng)力域集成了VCU、BMS、Inverter、PDU、DC/DC和AC/DC的控制部分。

比亞迪四大功能域

來源：佐思汽研《2021年新能源汽車整車控制器（VCU）行業(yè)研究報(bào)告》

（2）VCU集成到中央計(jì)算單元

在中央計(jì)算架構(gòu)下，中央網(wǎng)關(guān)退化為多個(gè)區(qū)域網(wǎng)關(guān)，整車控制器(VCU)的業(yè)務(wù)功能將被集成到中央計(jì)算單元的車控單元。

如沃爾沃的混合中央架構(gòu)，包括1個(gè)中央計(jì)算平臺(tái)、1個(gè)智能互聯(lián)模塊IHU和1個(gè)自動(dòng)駕駛模塊ADPM，將原有的域控制器集成為中央計(jì)算平臺(tái)。

沃爾沃混合中央架構(gòu)

來源：沃爾沃

佐思汽研《2021年新能源汽車整車控制器（VCU）行業(yè)研究報(bào)告》主要研究內(nèi)容如下：

• 新能源汽車整車控制器產(chǎn)業(yè)概述、市場規(guī)模、市場競爭格局等研究；

• 新能源汽車整車控制器產(chǎn)業(yè)鏈、上下游產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀研究；

• E/E架構(gòu)變革對(duì)新能源汽車整車控制器產(chǎn)生的影響、整車控制器的技術(shù)發(fā)展趨勢等研究；

• 部分OEM廠商（如比亞迪、天際汽車、長安等）的VCU產(chǎn)品方案研究；

• 國內(nèi)外主要供應(yīng)商的VCU產(chǎn)品方案研究；