隨著整車E/E架構由分布式向域集中式、中央集中式轉變,域控制器在其中發揮了重要作用,尤其在跨域融合階段,域控制器在大幅提高汽車智能化水平的同時,也降低線束的復雜性和成本。億歐智庫認為在智能電動汽車時代,通過對域控制器產業進行系統性的梳理和研究,有助于推動智能電動汽車乃至整個汽車行業的發展。
2024年8月,億歐智庫正式對外發布了《2024中國智能電動汽車域控制器產業分析報告》。報告對智能電動汽車域控制器產業背景、產業競爭、技術演進以及發展趨勢等展開研究。重點針對域控制器與E/E架構關系、功能定義與構成、域控制器分類、商業模式等進行技術分析和產業研究,并從整車E/E架構升級演進的技術視角對智艙域和智駕域跨域融合、智駕域和智能底盤域跨域融合及產業趨勢展開研判,同時結合產業及技術發展現狀對目前遇到的挑戰和瓶頸進行分析。
報告主要包含域控制器產業背景、域控制器產業競爭研究、域控制器融合演進及趨勢洞察三部分。(報告已在億歐官網發布,具體內容詳見)。
智能電動汽車時代,整車E/E架構的發展可分為三大階段,分別為分布式E/E架構(包括模塊化架構和功能集成架構)、域集中式E/E架構(包括域集中架構和域融合架構)和中央集中式E/E架構(包括中央計算和車載云計算架構)。
隨著整車E/E架構由分布式向域集中式、中央集中式轉變,芯片算力需求不斷提高,而在E/E架構模塊化和集成化下,域控制器發揮的作用必不可少。
域控制器產生于域集中式E/E架構之下,通過將特定功能域內的多傳感器融合、執行器和控制算法進行集成,形成具有特定功能的控制單元,是智能電動汽車E/E架構革新的重要組成部分,在大幅提高汽車智能化水平的同時,也降低線束的復雜性和成本。
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從結構上來看,域控制器主要由硬件(主控芯片和元器件等)和軟件(底層操作系統、中間件以及上層應用軟件)構成,其功能的實現主要來自于主控芯片、軟件操作系統及中間件、應用算法軟件等多層次軟硬件之間的有機結合。
主控芯片作為域控制器的核心部件,其性能和計算能力直接影響域控制器的性能,進而影響到汽車的智能化水平和智能化程度。億歐智庫認為在智能電動汽車時代,芯片算力逐步提高不僅為域控制器提供了底層強力支撐,還進一步提升了域控制器綜合性能表現。
國外芯片廠商布局較早,且具備先發優勢,當下中國自主高算力芯片廠商創新能力正逐漸增強,涌現出地平線、華為、黑芝麻智能、芯馳科技等代表性企業。通過自主研發生產高算力芯片,既滿足對智能電動汽車市場高增長需求,又可實現芯片領域關鍵技術創新迭代。
智能電動汽車域控制器分為五大域:智能駕駛域控制器、 智能座艙域控制器、動力域控制器、車身域控制器、底盤域控制器。五大域控制器構筑汽車智能化基礎,智駕和智艙域控制器對算力的要求較高,通常采用SoC芯片作為主控芯片,車身、動力和底盤域控制器對算力要求相對較低,目前多采用MCU芯片作為主控芯片。
域控制器作為智能電動汽車運算決策中心,軟件架構基于硬件支撐發揮重要作用,通過功能軟件和算法協同實現車輛的控制和各種智能化功能。
智能駕駛域是智能電動汽車智能化的核心功能域,智能駕駛域控制器為智能駕駛系統決策的中心,其通過處理來自攝像頭、激光雷達、毫米波雷達和慣性導航等多元感知數據,實現對車輛狀態的預測、規劃和控制等。
智能座艙域是最能被用戶直觀體驗與感受的功能域,其智能化提升想象空間巨大。智能座艙域控制器通過以太網/MOST/CAN,實現HUD、信息娛樂系統、中控系統等功能的整合,進而使得智艙域獲得多模態交互、獨立感知等能力。
動力域控制器主要控制車輛的動力總成,優化車輛的動力表現,保證車輛的動力安全;車身域控制器主要負責車身功能器件的集成,已經形成從分散化功能組合逐步過渡到集成所有車身電子功能的控制器中;底盤域控制器主要控制車輛的行駛行為和行駛姿態。
相比智能駕駛域控制器和智能座艙域控制器對于高性能硬件有較高要求,動力域、車身域和底盤域控制器則對算力要求較低,而是基于通用計算、通訊資源以及標準化軟件平臺尋求較高靈活性和開放程度。
隨著域控制器技術水平的不斷提升,在汽車市場銷量的帶動和主機廠車型更新迭代的推動下,預計2024年智能電動汽車域控制器市場規模將超千億,長遠來看,2030年智能電動汽車域控制器市場規模將超2800億元,市場潛在空間可觀。
域控制器作為智能電動汽車智能化電氣化變革中的關鍵一環,域控制器供應商根據下游OEM對域控制的開發要求和采購條件提供相應域控制器或服務,而上游芯片廠商為域控制器供應商提供包括SoC、MCU等芯片的采購和授權開發,以及提供軟硬結合的產品解決方案,并收取對應的授權費、開發費和硬件銷售費等。
域控制器基于統一的硬件和軟件平臺,商業模式已經體現出高度集成化的特點,通過對芯片和以太網交換機、存儲器件、二極管以及PCB板卡等重要部件的功能集成、數據傳輸與處理以及系統協調管理等,實現了對智能駕駛、智能座艙、車輛動力、車身、底盤等各個領域的精準控制。
域控制器在高度集成化的商業模式演進下,已經呈現出多種商業模式并存的局面。上游芯片供應商、下游OEM以及傳統Tier1均在不斷拓寬業務邊界,進而延伸出Tier1.5和Tier0.5為OEM提供域控制器的商業模式。
從中長期趨勢來看,隨著(跨)域集中的發展,未來“主機廠聯合Tier1”合作開發和“主機廠自研”域控制器兩種模式將成為主要方向:一方面,集中式E/E架構下,整車不再需要多個域控分開定點,只需要單一開發者來統籌負責域控軟硬件架構設計、中間件適配開發等;另一方面,域集中對于軟件能力的重要性將遠超硬件,具備較強軟件能力的一方將主導域控的開發話語權。
智能電動汽車域控制器產業鏈主要由上游車規級計算控制芯片及軟件平臺、中游域控制器供應商以及下游主機廠企業等組成。其中,上游車規級計算控制芯片包括MCU、SoC芯片,中游域控制器供應商包括智駕、智艙、車身、動力、底盤五域企業玩家,下游主機廠則主要包括傳統主機廠、造車新勢力以及商用車主機廠。研究發現不同類型域控制器對主控芯片的要求不同,因此對應的供應商也會有所不同。
在智能電動汽車高速發展的浪潮下,眾多國內芯片、軟件算法以及域控制器供應商不斷實現技術的創新突破,其技術實力和產品可靠性也贏得了主機廠和下游應用方的認可,市場地位正在逐步攀升。
隨著汽車智能化升級,各功能域開始進行跨域融合,通過跨域控制單元進行控制實現整車功能集中化和協同化。
其中,部分車企將車身域、動力域和底盤域合并為整車控制域(智能車控域),由此汽車經典五個功能域過渡到三個功能域,分別為智能座艙域、智能駕駛域和智能車控域。
另外,當下跨域融合也呈現出兩種路徑:第一種是艙駕融合,通過將智艙域與智駕域融合,實現硬件集中化和軟件協同化,進一步降低成本,提高能源效率;第二種是將智駕域和底盤域進行融合,借用智駕系統的傳感器、軟件算法等實現底盤的主動感知和控制實現智駕與底盤功能協同。
智能座艙域和智能駕駛域先后經歷域分離、域部分融合,最終將實現艙駕融合。艙駕融合目前有三種技術解決方案,按照發展階段劃分依次是One Box(智能座艙域和智能駕駛域部署在一個系統兩塊PCB板)、One Board(智能座艙域和智能駕駛域部署在一塊PCB板兩個芯片)、One Chip(智能座艙域和智能駕駛域部署在一塊PCB板一個芯片)。
英偉達、高通已經發布了符合艙駕融合One Chip方案的高算力SoC芯片,并已與多家Tier1、OEM取得合作,預計有望在2025年迎來量產。
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在目前汽車的智能化配置上,主機廠往往通過提高算力的方式打造高端智能化車型。而對于中低端車型,其受限于降本壓力,通過追求具有極致性價比的硬件方案以提升其智能化功能滲透率。艙駕融合One Chip方案相比于多芯片組合方案,在提升計算性能、降低通訊時延的同時通過減少整車芯片用量和部分底層軟件共享實現了技術降本,因此未來有望率先在中低端智能化車型上實現滲透率的提升。
智能駕駛域與底盤域融合,實現整車XYZ三向六自由度的車身姿態協調控制。基于智駕域的環境感知、運動規劃、智能決策、定位導航等與車輛運動控制平臺的底盤系統信息、底盤傳感器信息進行協同、交互、控制,從而實現智能駕駛域和底盤域的融合。通過將電驅動、制動、轉向、減震及懸掛等硬件進行統籌聯控,使得車輛的加速、制動、轉向、減震不再各行其是,實現整車X(縱向)、Y(橫向)、Z(垂向)三向六自由度的車身姿態協調控制。
當下,底盤域正朝著集成化、線控化縱深發展,通過智能駕駛域與底盤域融合,實現道路預瞄,使得底盤具備一定的主動感知和控制能力,實現車輛運動控制,進而支撐車輛自動駕駛,提升整車智能化能力。
隨著高階智能駕駛的來臨,底盤域需要配合智能駕駛域才能線級及以上級別的各種智駕功能,底盤域與智能駕駛域的融合為實現高階智駕的必要條件,億歐智庫認為隨著整車運動控制要求逐步精細化、智能化以及主動化,未來行業中智能駕駛域與底盤域的融合將會成為各主機廠主推的技術方案和技術路線。
E/E架構集中化發展趨勢下,域集中架構將進一步升級,HPC+Zonal的組合架構將成為接下來的發展目標。該架構采用的主控芯片支持智駕、座艙、智能底盤等各功能的高度集成,極大簡化了整車開發流程及成本,使得芯片算力、傳感器數據得到高效利用。億歐智庫認為,隨著多個企業陸續實現HPC+Zonal方案,未來五年內區域控制器(ZCU)將成為競爭焦點。
未來,隨著中央計算芯片及高度軟硬協同的中央計算方案的成熟,E/E架構將進化至One Brain車云計算方案。而在One Brain架構中,域控制器將退出決策機構,中央計算平臺將成為車內唯一計算決策單元。
關于智能電動域控制器以及汽車電子電氣架構更多內容,詳見《2024中國智能電動汽車域控制器產業分析報告》,如您有任何問題,歡迎聯系楊永平,郵箱:。報告鏈接:。
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