蔚來汽車規(guī)劃中的下一代電子電氣架構(gòu)

最近蔚來做了一份《NIO區(qū)域控制器架構(gòu)與多控制器軟件融合的思考》，這也是未來第一次在技術(shù)論壇上透露自己的下一代電子電氣架構(gòu)。蔚來汽車升級EEA架構(gòu)主要的目的，是跟上目前智能汽車迭代的浪潮，實現(xiàn)軟件復(fù)用、快速迭代、快速靈活部署、軟件平臺化、代碼高內(nèi)聚低耦合。

嚴(yán)格來看，大部分車輛的高智能化，是為了實現(xiàn)硬件系統(tǒng)平臺具備能收取軟件費(fèi)用，不斷把車輛硬件價格平臺化，往價格往下走，但是可以讓消費(fèi)者選擇是否購買增值的新軟件。

▲圖1.蔚來汽車的總體架構(gòu)

Part 1

蔚來汽車規(guī)劃中的下一代電子電氣架構(gòu)

與全球大部分整車企業(yè)一樣，蔚來汽車的工程師的選擇也是如出一轍的區(qū)域控制器架構(gòu)，整個EEA系統(tǒng)由汽車中央計算單元、區(qū)域控制器，通過車載高速以太網(wǎng)進(jìn)行連接，構(gòu)建一套自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)系統(tǒng)，可以支持廣泛的智能互聯(lián)功能。

▲圖2.蔚來汽車的下一代區(qū)域架構(gòu)

這種EEA架構(gòu)通過環(huán)形拓?fù)?，可以支持Fail Operation的冗余系統(tǒng)，有著很好的擴(kuò)展性。蔚來的中央計算單元在性能上擁有1000TOPS以上的算力，主頻大于1GHz，這個給出的信息可能是現(xiàn)有的Adam的超算平臺，主控是英偉達(dá)的Orin芯片。

備注：這下一代系統(tǒng)至少也得在2023年底，2024年初出來，是否可以過渡到下一代平臺不清楚。

▲圖3.英偉達(dá)的SoC芯片

目前蔚來的Aquila系統(tǒng)，主要聚焦于自動輔助駕駛，由四個DRIVE Orin系統(tǒng)級芯片（SoC）構(gòu)成，具有超過1000 TOPS的算力，兩個Orin芯片負(fù)責(zé)處理車輛傳感器的感知數(shù)據(jù)和自動輔助駕駛決策，一個Orin作為備份，實現(xiàn)功能安全，還有一個Orin支持本地訓(xùn)練，通過車隊學(xué)習(xí)來改進(jìn)。到了Atlan平臺，可能就整合座艙的系統(tǒng)了。

蔚來的區(qū)域控制器主要功能是：

●分布式邊緣計算框架

●車控仲裁中心：實現(xiàn)不同優(yōu)先級的服務(wù)判斷，實現(xiàn)一定的信息安全處理

●面向SOA服務(wù)通信的信息通信網(wǎng)絡(luò)

●區(qū)域集中式數(shù)據(jù)中心：通過以太網(wǎng)和CAN、LIN網(wǎng)絡(luò)來分發(fā)數(shù)據(jù)

●整車配電樞紐：這里會有很多E-fuse來配合分電

●獲取智能傳感器的數(shù)據(jù)和控制智能執(zhí)行器的行為

▲圖4.SOA基本是個分界線

實現(xiàn)智能汽車的基礎(chǔ)，是實現(xiàn)平臺化、高內(nèi)聚低耦合、高重用性、靈活部署的特性，汽車軟件一定是面向服務(wù)的架構(gòu)、廣泛的采用中間件。汽車軟件的開發(fā)調(diào)整，是對現(xiàn)有的軟件架構(gòu)進(jìn)行重構(gòu)，引入遠(yuǎn)程調(diào)用方式（RPC）。

Part 2

區(qū)域控制器基礎(chǔ)軟件的挑戰(zhàn)

實現(xiàn)跨域功能融合、跨域功能隔離，需要實現(xiàn)多核部署，對各種不同功能安全系統(tǒng)的功能進(jìn)行隔離，比如轉(zhuǎn)向、底盤、動力總成的扭矩控制等。

▲圖5.汽車中央汽車平臺帶來的融合挑戰(zhàn)

蔚來汽車在區(qū)域控制器上采用AMP多核架構(gòu)，AMP模式的RTOS在各個CPU上均運(yùn)行一個操作系統(tǒng)。

●優(yōu)點：不需要MMU、運(yùn)行開銷小，支持裸機(jī)系統(tǒng)、硬件資源靜態(tài)分配、支持異構(gòu)和不同功能安全等級的系統(tǒng)融合。

●挑戰(zhàn)：多核任務(wù)的負(fù)載均衡、穩(wěn)定的多核通信機(jī)制、啟動順序帶來的同步和安全問題，更復(fù)雜的功能安全考慮等。

這套架構(gòu)還需要一個產(chǎn)品周期來迭代和試驗，我們也可以對比小鵬的G9的軟件和架構(gòu)的完成度。

▲圖6.蔚來汽車使用的AMP模式

小結(jié)：2023年是新勢力車企和傳統(tǒng)主機(jī)廠導(dǎo)入新型EEA架構(gòu)和SOA的時間節(jié)點，先進(jìn)架構(gòu)到底能否以成熟的軟件來支撐，這是目前最大的挑戰(zhàn)。

審核編輯 ：李倩