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蔚来开发中的下一代电子电气架构
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最近蔚来做了一份《NIO区域控制器架构与多控制器软件融合的思考》,这也是未来第一次在技术论坛上透露自己的下一代电子电气架构。

蔚来汽车升级EEA架构主要的目的,是跟上目前智能汽车迭代的浪潮,实现软件复用、快速迭代、快速灵活部署、软件平台化、代码高内聚低耦合。

严格来看,大部分车辆的高智能化,是为了实现硬件系统平台具备能收取软件费用,不断把车辆硬件价格平台化,往价格往下走,但是可以让消费者选择是否购买增值的新软件。

▲图1.蔚来汽车的总体架构

Part 1

蔚来汽车规划中的下一代电子电气架构

与全球大部分整车企业一样,蔚来汽车的工程师的选择也是如出一辙的区域控制器架构,整个 EEA 系统由汽车中央计算单元、区域控制器,通过车载高速以太网进行连接,构建一套自适应和自学习系统,可以支持广泛的智能互联功能。 

▲图2. 蔚来汽车的下一代区域架构

这种 EEA 架构通过环形拓扑,可以支持 Fail Operation 的冗余系统,有着很好的扩展性。

蔚来的中央计算单元在性能上拥有 1000TOPS 以上的算力,主频大于 1GHz,这个给出的信息可能是现有的 Adam 的超算平台,主控是英伟达的 Orin 芯片。

备注:这下一代系统至少也得在 2023 年底,2024 年初出来,是否可以过渡到下一代平台不清楚。

▲图3.英伟达的SoC芯片

目前蔚来的 Aquila 系统,主要聚焦于自动辅助驾驶,由四个 DRIVE Orin 系统级芯片(SoC)构成,具有超过 1000 TOPS 的算力,两个 Orin 芯片负责处理车辆传感器的感知数据和自动辅助驾驶决策,一个 Orin 作为备份,实现功能安全,还有一个 Orin 支持本地训练,通过车队学习来改进。

到了 Atlan 平台,可能就整合座舱的系统了。

蔚来的区域控制器主要功能是: 

  • 分布式边缘计算框架
  • 车控仲裁中心:实现不同优先级的服务判断,实现一定的信息安全处理
  • 面向SOA服务通信的信息通信网络
  • 区域集中式数据中心:通过以太网和CAN、LIN网络来分发数据
  • 整车配电枢纽:这里会有很多E-fuse来配合分电
  • 获取智能传感器的数据和控制智能执行器的行为
▲图4.SOA基本是个分界线

实现智能汽车的基础,是实现平台化、高内聚低耦合、高重用性、灵活部署的特性,汽车软件一定是面向服务的架构、广泛的采用中间件。

汽车软件的开发调整,是对现有的软件架构进行重构,引入远程调用方式 (RPC) 。

Part 2

区域控制器基础软件的挑战

实现跨域功能融合、跨域功能隔离,需要实现多核部署,对各种不同功能安全系统的功能进行隔离,比如转向、底盘、动力总成的扭矩控制等。

▲图5.汽车中央汽车平台带来的融合挑战

蔚来汽车在区域控制器上采用 AMP 多核架构,AMP 模式的 RTOS 在各个 CPU 上均运行一个操作系统。 

  • 优点: 不需要 MMU、运行开销小,支持裸机系统、硬件资源静态分配、支持异构和不同功能安全等级的系统融合。
  • 挑战: 多核任务的负载均衡、稳定的多核通信机制、启动顺序带来的同步和安全问题,更复杂的功能安全考虑等。

这套架构还需要一个产品周期来迭代和试验,我们也可以对比小鹏的 G9 的软件和架构的完成度。

▲图6.蔚来汽车使用的AMP模式

小结:

2023 年是新势力车企和传统主机厂导入新型 EEA 架构和 SOA 的时间节点,先进架构到底能否以成熟的软件来支撑,这是目前最大的挑战。

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