近年来,随着整车电子架构的升级,传统车载内部通讯网络(以中央网关为代表)正在加速由传统CAN总线(标准以太网混合总线)向百兆/千兆甚至万兆以太网升级。
随着以太网上车,车辆的拓扑结构也发生了改变。域控与域控之间,甚至大网关之间,都会用以太网作为主干的网络通信,同时,CAN总线则转变为域内子网络通道。
在过去几年时间,独立的以太网子系统已经在一部分品牌车型上量产落地,主要用传统分布式的E/E架构,比如基于OBD口的DoIP诊断和刷写,以及车载ADAS摄像头数据传输等。
比如,ADAS搭载的多传感器需要大量的数据传输,从全景环视、前视、周视以及各种雷达数据,量级可以达到1G、2.5G、10G甚至更高,这个阶段,数据仍然仅限于单一功能内的传输处理。
近年来,基于SOME/IP的信号控制、EAVB的音视频传输和同步,以太网开始用于域集中E/E架构中的娱乐系统和辅助驾驶,其中包含高精地图、摄像头及雷达等多融合数据、实时信号的传输。
而以太网TSN标准则可以解决各种数据优先级混合传输的问题,可以保障高带宽、低延迟,比如,避免摄像头数据因为压缩失真等情况而导致障碍物检测失败。
目前,以太网成为车内骨干网正在处于上车周期,各家车企也开始陆续推出下一代高速数据电子架构,主要应用于集中跨域E/E架构,同时延伸基于服务的架构(SOA)。
技术迭代升级,也驱动汽车中央/独立网关赛道进入新的增长周期。
高工智能汽车研究院监测数据显示,2021年中国市场(不含进出口)乘用车新车搭载百兆级以上网关上险量为251.49万辆,前装搭载率为12.33%。而在网关(含传统CAN、CAN 电脑FD、以太网等)供应商方面,大陆集团、 博世、欧菲光(首次跻身前三)三家占据市场份额的50%。
其中,欧菲光(华东汽电、南京天擎)、经纬恒润、比亚迪排名国产供应商前三位。此外,独立网关整体市场集中度方面,TOP10供应商份额接近90%。
而在车企端,除了宝马、特斯拉,越来越多的车企也在加入这条技术升级赛道。
比如,大众的MQB EVO数字智能架构目前已经在多款车型量产,全新的电气架构首次搭载CAN FD和车载以太网技术,将总线带宽从500K提升至2M,通讯速度高达100Mbit/s(属于过渡阶段的产品架构)。
2019年上汽通用量产的全新电子架构,每小时处理速度达4.5TB,约为目前处理速度的5倍。在100Mbps,1Gbps 及10Gbps高速以太网的支持下,能实现更快速的车内、外通信。
小鹏汽车是在第二款量产车P7实现产品底层技术的全面迭代,首次启用百兆以太网中央网关,较传统CAN总线传输速率提升了200倍,信息安全模块的运算能力相比此前产品提升了8倍。
而即将量产的小鹏G9则再次升级至最新一代电脑 “X-EEA 3.0电子电气架构”,主干通信架构采用千兆以太网,数据传输速度是过去传统CAN总线的1000倍。
传统品牌长城也在去年实现迭代升级,GEEP电子电气架构3.0以软件为主,域控制架构、以太网在去年实现规模化量产。而GEEP 4.0时代,将要推出中央计算+区域架构,囊括了三大计算平台与SOA,预计将在今年实现量产。
此外,高性能中央计算单元成为下一个新的竞争赛道。
去年底,大陆集团宣布拿到广汽集团第一个车载高性能计算单元的量产订单,并将在2023年量产上车,这是迈向基于服务器架构的跨域高性能计算的第二代平台,基于NXP的S32G车辆网络处理器。
同时,未来车载中央网关服务器还将作为自动驾驶域控制器的数据处理冗余,“独特的网络、性能和安全特性结合在一起,非常适合用于下一代ADAS备份域控制器。”奥迪自动驾驶ECU开发总监Bernhard Augustin表示。
未来几年,整个汽车网关市场将呈现双线并行的发展趋势。其中,安全以太网网关基于MCU设计,满足整车网关的基本需求,具有极大的成本优势,可以支持整车OTA。
同时,部分车型(尤其是智能电动平台)将启用网关计算平台,适用于域控制器架构或者区域控制架构,计算平台采用异构SoC方案,面向整车SOA,支持Adaptive AUTOSAR。
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