汽车电子电气架构工程师妄语

汽车电子与软件 2021-10-12 07:35
汽车电子电气架构(E/E Architecture)最近风头很盛,曝光度很高,虽不如自动驾驶,新能源圈钱迅速、吸睛无数,但随着各大主机厂、Tier1都推出了自己所谓的新一代电子电气架构(前有大众E3新架构,后有菊厂CC新架构,直到如今争奇斗艳的“鲲鹏”、“SVA”、“Geep4.0”、“SEA”新架构),同时伴随着新一代电子电气架构各种超前的宣传和科普的水文,也让这个曾经没有什么存在感的幕后工作者走到了聚光灯之下。
“分久必合”的演进

万事万物皆有其生命周期,电子电气架构也不例外。眼下即是老架构面临退位,新架构们急于上位的年代,而谁能在新架构更替中先行一步,谁就有可能先入“关中”。说起电子电气架构更替,就不得不提拎出宇宙级Tier1电子电气架构学院派演进典型Roadmap。

 


简单解释一下,上图中最下面的架构基本上就是一个控制器控制一个功能,然后再按照动力、底盘、车身、舒适、诊断等功能大类分成域(domain),每个域一般都有一到两条网段,彼此之间通过一个中央网关进行交互,就是所谓的分布式电子电气架构。

 

接着域内相似或者一类功能的控制器彼此合并,就往上进化一层。当这个域内合并到一定程度了,会出现一个大的控制器并进化成域控制器承担域内主要功能。剩下的其它控制器或者被合并,或者芯片降级沦为没有灵魂的传感器或执行机构。此阶段,就是现在如日中天的域架构。

 

当各域控制器统一域内江山的时候,自然会出现跨域之间的兼并,直至大一统的中央控制器(这里一般可以真正叫computer了)出现,就是所谓的中央计算架构。到这一步往往就很难了,特别对于传统OEM,这不仅仅是技术升级换代,更意味着要砸一些中上层领导的饭碗,个中意味,请君细细品味。

 

现在绝大多数OEM在用的,也是用了很多年的就是上图最下面那个分布式电子电气架构。最近大家火急火燎地主要是在往上的域架构演进,甚至激进的想一步到位直接往中央计算架构上跑。部分厂家都喊出了要把汽车整成“Computer on Wheels”或者“IoT Device on Wheels”的豪言壮语。笔者是个保守人士和惜命之人,只是想要一个“Sofa on Wheels”,并不想要计算机,试想我抱着一个计算机以120km/h的速度飞奔,计算机突然宕机了,我只能寄希望我的弹射座椅还能正常启动。



“月亮之上”的工作职责

如果你入职主机厂开的职位盲盒是“汽车电子电气架构工程师”,那么恭喜你,你是分到全村最肥沃那“一亩三分地”的农民;你是入职小伙伴里达到年薪百万速度最快的高级民工;你是可以指挥主机厂万千DRE上阵杀敌的大将军;你是上达天听,下达民意的关键先生。


电子电气架构工程师的职责边界各家OEM的定义并不相同,上至董事长办公室指点江山,中至KTV觥筹交错,下至试制车间卑躬屈膝,因此仅将比较通用的职责拉出来简单介绍。


架构设计:如同军队建设一样,你需要根据潜在军事威胁规划未来5~10年陆军、空军、海军的军队人数、武器装备数量、每年军费预算等。主机厂一套电子电气架构的生命周期通常在5~10年,所以在新一代电子电气的架构设计时,需要充分调研未来5~10年的整车潜在电子电气需求,并将需求拆解成对系统(网络、诊断、电源)和零件的5~10年总体要求,系统和零件基于架构总体规划制定各自的短、中、长期Roadmap。


系统设计:架构设计完成之后,会进入到整车项目的开发过程,也即架构的落地阶段。架构工程师会根据市场、项目给出的功能列表,细化出电子电气功能清单,并根据功能清单组织各子系统工程师(部分子系统由电子电气架构工程师负责)进行功能评审,邀请所有接口相关方,明确我对你的依赖是什么,你对我的诉求是什么,大家在什么阶段实现依赖和诉求,什么节点可以进行系统联调。一场不顾同事基情,遗忘战友情的功能分配评审会在面露慈祥的架构工程师主持下艰难完成闭幕。


功能开发:各系统和零件明确了各自的功能边界后,架构工程师就需要为他们规划统一的路和桥,主要包括网络系统、诊断系统和电源系统等。网络系统需要定义网络拓扑,通讯接口、路由逻辑、唤醒休眠逻辑等。诊断系统需要定义统一的诊断要求、诊断接口。电源系统需要定义用电级别、充放电策略、静态电流总体要求等。这三个系统的平台化水平能从部分方面体现架构工程师的能力、OEM在Tier1面前的话语权。


从上面职责定义可以看出,一位优秀的电子电气架构工程师需要具备硬实力、软手段。上至行业趋势、公司战略了如执掌,中至系统原理,零件功能信手拈来,下至抽烟喝酒、唱歌打牌样样精通。



“不负责任”的妄语

主要想妄语两点,一是电子电气架构落地过程的痛点,二是当前架构集中换代的“非主流”解读


01
架构落地痛点


架构工作的终极目标是实现大一统,包括通讯策略,网络管理策略,电源管理策略,功能软硬件接口等。这样在适配其他项目时,只要专注于新需求的设计,新功能的开发即可。而现实情况是,核心零部件都是宇宙级Tier1在供,而宇宙级Tier1对非宇宙级OEM的态度是“随便挑,随便选,只卖产品,不卖服务,除非你付得起天价开发费”。这就导致架构平台需要去适配宇宙级Tier1的零件,一些经常打补丁的零件开始瑟瑟发抖,又要为宇宙级Tier定制一版信号路由关系,增删一路CAN终端电阻,启用预留的Ethernet/CAN/LIN资源。换另一家宇宙级Tier1的零件,又要去做相同的定制,架构大一统的大任也就遥遥无期,再好的架构设计也无法发挥其最大的价值。


传统OEM和周天子一般,空有王的头衔,却常常无法规划和指挥各路诸侯(系统、零件)。往往是诸侯有自己的诉求时,才来面见周天子,想借周天子之名,名正言顺的获得其他诸侯的支持。所以传统OEM想要脱胎换骨升级时,基本会新建事业部、分公司,或者打包给强大的第三方。这也是近几年传统OEM纷纷设立软件中心的缘由。而对于一些新OEM,创立之初,藩王根基未固,架构团队几乎可以包办大部分功能设计分配,可谓是创业大功臣。而后,分封完毕,藩王成气候后,架构又逐渐势微,乃至整个团队也萎缩了。



02
架构换代“非主流”解读


现在的分布式电子电气架构真的没法支撑汽车所谓的电气化,智能化,网联化了吗?笔者斗胆妄语,局部再升级优化下,至少能再战五年+。有人可能要问,能应付得了自动驾驶需求吗?笔者认为L4之前的自动驾驶,做得再好也是渣男,“不主动,不拒绝,不负责”,就像某新势力车友会说的,这个只是辅助。好嘛,我不主动说我可以脱手脱眼,但是你脱手脱眼我不拒绝,真撞了我也不负责。


既然正处于而且将长期处于辅助阶段,无非域内升级算力强的域控制器+大量显示的HMI信息(笔者非常欣赏特斯拉将大屏和智驾整在一起,这两兄弟才是强交互),对架构的需求也在可控范围内。有点跑题了,分布式架构到底能不能支持L4之前的辅助驾驶需求呢。答案是“能”,但是得“加钱”。


离真相不远了,当前火热的架构升级至少不是“真、善、美”的功能需求驱动的,那架构升级需求是哪位算命先生提的?需求从来都是想卖东西给你的人帮你提的,天花乱坠的大饼,到底能不能通过升级实现呢?笔者推荐看下古早的3G,4G和5G刚出来的时候宣传片,对比一下3G/4G时代的现状,相信会有部分答案。


这些年来手机的创新已经趋于稳定饱和,当“科技界”的眼光盯上汽车的时候,就知道,汽车行业大卷时代来了。只把车机做成低配手机的所谓互联网汽车级别的创新,显然不能满足“新生代农民工”的科技感的需求。怎么办,来啊,更新啊,造呀,换代啊!广大IT企业,自以为以一种降维打击的姿态,扛着洋枪洋炮加入到汽车大红海中。对他们来说嵌入式单片机显然不是施展拳脚的舞台,强算力的域控制器/中央控制器才是适合演奏交响乐的维也纳大厅。已经有企业开始以整套域架构方案作为卖点,这些跨界的企业借助熟练的宣传大法,一步步把汽车的大环境逐渐改造成他们期望的主战场,给人一种汽车的未来将由这些跨界IT科技大厂主导。


只怕最后,都是给英伟达们做了嫁衣。笔者也希望各位传统OEM,沉得住气,深耕工艺、质量、材料基础创新,维护好汽车企业的荣光,笔者相信大多数客户,想要的是一个舒适安全的沙发,而不是一台随时可能宕机的带着四个轮子的电脑。

 


作者 | 11号线人
初心 | 记录生而为人的证据,分享工农阶层原创作品,聚焦智能网联与人情冷暖。

END
汽车电子与软件 主要介绍汽车电子软件设计相关内容,每天分享一篇技术文章!
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