2021年,汽车工程咨询公司Munro & Associates特意拆了三辆几乎同期发布的纯电SUV汽车:特斯拉Model Y、福特Mach E和大众ID.4,为的是对比造车新势力和传统车企在电气架构上究竟有什么不同。
结果不出意料,Model Y集成度更高,ECU数量只有ID.4和Mach E的一半,Munro & Associates工程师还善意“提醒”老牌车企:“保留了较多的现成的分布式ECU”。
ECU作为汽车发展进程中一个非常重要的东西,被广泛应用于车辆发动机、变速箱等各底层执行零部件中,起到决策功能。随着车辆电子化程度的提升,汽车上的ECU也就越来越多,1993年奥迪A8车型上只有5个ECU,到2010年则骤增至100余个。
但ECU越多,汽车内部的线束布置越复杂,进而导致车重增加以及成本更高。同时ECU软硬件耦合度又很深,一辆车上可能有数十家、上百家供应商参与其中,这就导致产品验证周期延长,不利于做更多的软件集成开发甚至是自行功能定义等工作。
为了解决汽车ECU数量庞大的问题,Tier1厂商在2016年提出DCU(域控制器)的概念。将整车上百个ECU「浓缩」到5个DCU,分别是自动驾驶域、动力域、底盘域、座舱域和车身域。
在当时看来,按照功能分区的五域架构已经能够大大减少ECU数量,然而马斯克早就看到了该架构的弊端——每个域内部仍然需要较为复杂的线束连接,整车线束复杂度仍然较高。
于是马斯克选择了另外一条路,先在2012年发布的Model S上做ECU减法,将上百个分布式的ECU缩减到15个。到2016年发布的Model 3,特斯拉再用3个位置域取代5个功能域,完美契合马斯克压缩成本的造车思路。
从Model S到Model 3,特斯拉向ECU挥刀的频率,与汽车电子电气架构发生的巨大变化“意外”同频了,而且也间接引发了一场车企与供应链之间的隐秘战争。
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特斯拉:换一种思路造车
Model S是特斯拉真正意义上自主研发的第一款车型,马斯克对它也是寄予厚望——不仅要超越所有电动车,还要超越所有燃油车。
彼时的马斯克已经被视为如同乔布斯一样的科技狂人,“要么不做,要么就做历史性”的硬核言论火速出圈的同时,汽车行业内部也愿意将Model S引入整车OTA升级的概念,视为特斯拉对汽车行业的一次巨大贡献。
而这一概念以前之所以没办法落地,可以归纳为两个原因:
第一,分散的ECU模块不仅容易导致车辆线束布置复杂,增加车重和成本,各个ECU之间的计算能力也无法协同、相互冗余,产生极大浪费的同时更无法满足电动汽车上的各种算力需求;
第二,不同的ECU由不同供应商提供,有着不同的嵌入式软件和底层代码,到智能化阶段没办法统一进行革新升级。
内燃机时代的传统车企并非没有想过革新,只是长久以来养成对供应商的依赖,令其很难有足够动力去做实质突破,只能等博世、大陆、德尔福等Tier1厂商的解决方案。
DCU利用多核CPU/GPU芯片(这种芯片处理能力更强),能相对集中地控制每个域,这样就把传统的分布式电子电气架构给取代了。
五域架构某种角度来说与特斯拉在Model S上进行的集中化工作异曲同工,但成本狂人马斯克认为这还不够,于是特斯拉四年后在Model 3上又搭载了下一代架构。
特斯拉的想法是,每个控制器应该负责控制其附近的元器件,而非整车中的所有同类元器件,这样才能最大化减少车身布线复杂度,充分发挥芯片的通用性和高性能,降低汽车开发和制造成本。
Model 3的三个域控制器分布在前车身、左前门和右前门前,实现就近控制
这样的好处是可以降低布线的复杂度,相较传统分布式架构车型最长可达5000米的线束,Model 3直接砍到1500米。到Cybertruck推出时,线束总长已经降到1000米以下。去年6月,马斯克又在一个行业研讨会上爆料,计划将汽车内部的电线长度压缩至100米。
但压缩硬件成本向来只是马斯克的基操,隐藏在背后的逻辑或者说护城河,是特斯拉更多使用软件完成功能控制。Model 3的左右车身域控制器中各有3个MCU,不同控制功能采用软件的形式进行交互,能够有更大的协同创新空间。
比如特斯拉可以协同全车空调出风口来调节车内风场,或对副驾驶座位上的乘客进行体重检测,判断其是否属于儿童,从而灵活调整安全气囊策略,而不是像传统车企一样只能让儿童坐在后排。而且特斯拉可以从软件控制当中收集数据,并持续不断改善控制功能和用户体验。
特斯拉这种软硬件持续集成方案,带来优势的同时也对软件开发能力提出了更高要求。只有统揽全局软硬件方案、熟悉各个部件特性的整车厂才有能力开发如此庞大复杂的软件系统。
传统车企一直以来扮演集成商的角色,ECU软件开发更多依赖供应商,其人才队伍构成和供应链方面的利益关系导致其短时间内难以模仿特斯拉的方式,因而特斯拉的车身控制软件也成为其独特的竞争力。
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车企想要主导权
特斯拉对ECU挥刀的背后,实质是不断把车辆功能从供应商手中拿回来自主开发的过程。
分布式ECU架构中,供应商主导开发,整车厂只做集成工作,比如说360°环视影像这种功能,车厂基本都是买供应商一整套打包好的方案,里面包含了摄像头、传感器以及进行图像融合的ECU,这一套方案里面最值钱的不是硬件,而是ECU里面将摄像头画面进行视觉融合的软件算法。
但是这个东西整车厂买回去虽然能用,可ECU里面的软件是如何运转的,车企是不知道的。大部分传统车厂的OTA为何仅限于车载信息娱乐功能,原因就在这。
到智能汽车时代,车企需要开发更多功能就必须自研ECU里面的软件,并使其成为其整车算法的一部分,这样一来供应商的地位直线降低,甚至到后来渐渐沦为代工厂。
为了实现软件定义汽车,Model 3的自动驾驶模块、娱乐控制模块、其它区域控制器、热管理均为自主设计开发,这为特斯拉后续为车辆提供新功能或者检查车辆创造了巨大价值。
而这种新的造车思路被市场真正认可,是在Model 3发布两年后。
创办于1936年的美国《消费者报告》,2018年测评完Model 3以后直言不讳,指出其存在“重大缺陷”:Model 3进行60英里/时(约96千米/时)刹车至0的制动距离测为46.33米,明显高于同级别的其他车型,比全尺寸福特F-150皮卡还长7英尺(2米)。
彼时特斯拉处于内焦外困之中,对于媒体给特斯拉提出的批判马斯克一改往日的强硬风格,不仅与该媒体的评测团队进行了电话会议,还表示会尽快解决。几天后Model 3获得OTA升级,紧急刹车距离缩短了20英尺(约6.1米)。
在特斯拉将软件从供应商的“黑盒”中提取出来收归融合于自身的同时,也打破了汽车产业旧有的零部件供应体系。
在分布式架构阶段,整车厂的硬件集成游戏对上游供应商极度友好,Tier1只需把上游的Tier2(嵌入式软件、芯片)打包后提供给整车厂即可。
在功能域架构阶段,软件逐步从过去的黑盒中分离,整车厂直接与原来的Tier1/2合作,在应用软件层可以合作也可以自研,整车厂根据能力不同对域控制器的软硬件部分参与程度不一。
对于自研程度深的整车厂,域控制器供应商相当于纯代工角色,对于自研程度浅的主机厂来说,域控制器供应商相当于全方位的“保姆”角色,可以实现“交钥匙”式服务。
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新模式出现
车企与供应商之间的身份转变,在智驾域控制器身上展现的淋漓尽致。
过去几年,在智驾域控制器布局上,业界相继出现了几种不同模式:
模式一:主机厂委托代工域控制器,这一模式首先由特斯拉引入,而后被蔚来、小鹏等新造车势力采用。
特斯拉设计域控制器,由广达/和硕代工,蔚来则寻求伟创力支持。除了最基础的硬件制造,ODM/OEM代工厂商也开始介入域控底层基础软件、BSP驱动等软件工程环节;
模式二:Tier1供应商为主机厂提供域控制器生产,这是当下最普遍的合作模式。
Tier1采用白盒或灰盒模式,主机厂掌控自动驾驶或智能座舱应用层开发权限,芯片厂商、Tier1、主机厂往往形成了深度合作,芯片商提供芯片、开发软件栈和原型设计包,Tier1提供域控制器硬件生产、中间层以及芯片方案整合。
这一模式的典型合作案例包括德赛西威+英伟达+小鹏/理想/智己、极氪+Mobileye+知行科技等;
模式三:Tier0.5则源于主机厂全栈自研的诉求,通过与主机厂深度绑定,Tier0.5将从全流程介入主机厂研发、生产、制造,甚至后期的数据管理和运营。
Tier0.5主要包括三种形态:
部分主机厂分拆旗下零部件板块独立发展,比如上汽旗下联创汽车电子、长城旗下诺博科技和毫末智行、吉利旗下亿咖通;
部分主机厂则寻求与Tier1成立合资公司,比如宏景智驾与江淮汽车合资成立域驰智能,德赛西威与富奥股份、一汽集团合资成立富赛汽车电子;
芯片厂商转型成为Tier0.5,在缺芯背景下,芯片厂话语权不断加大,甚至主机厂不得不绕过Tier1向芯片厂直采,芯片厂已不满足于Tier2的角色,正寻求与主机厂形成深度绑定,在车型开发早期即介入。
比如Mobileye与吉利的战略合作;高通则通过收购Veoneer,将进一步寻求推出自动驾驶和座舱跨域融合计算平台;英伟达DRIVE Hyperion 8.1平台同时兼容自动驾驶和座舱,甚至尝试与主机厂合作自动驾驶业务分成模式。
上述三种模式中,与Tier1绑定仍是主流。去年德赛西威以864873套装机量排名第一,受特斯拉销量下跌影响,为特斯拉代工的和硕/广达第二。这背后,德赛西威智驾域控大客户理想汽车去年在终端市场销量猛增,起到了关键支撑。
极氪去年取代小鹏成为德赛西威的重要客户,另外还有丰田、长城、广汽埃安、上汽通用、东风日产等多家主流客户新项目订单。
伟创力则是为蔚来汽车代工,去年其智驾域控装机量为262018套,搭载量较高的几款车型分别是蔚来ET9、ES6、EC6、ET5和ET5T。
事实上,在早期的小鹏P5和P7两款车型上,其实是采用德赛西威的自动驾驶域控制器IPU03,小鹏G9采用的是德赛西威的IPU04。但在小鹏G6上,则切换到了代工模式。据业内人士分析,未来小鹏扶摇架构下的新车在智驾域控方面都将采用代工模式。
而除了“特蔚小”,百度、毫末智行等在智驾域控方面也均与伟创力建立了合作。可以发现,伴随着头部车企争相深化在智驾领域的布局,尤其是开展核心算法自研,域控领域“车企自研+第三方代工”的趋势正越来越明显。
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尾声
翻开过去两年的装机榜单,有两个现象值得注意:
一是华为从第十跃升至第三,二是德赛西威打败和硕/广达拿下第一。
前者属于典型的自产自销,后者则是车企与供应链紧密合作的典范。去年榜单还能预见的一个变化是,排在第五的比亚迪明年大概率会冲刺更高排名。
做这份排行榜的盖世汽车研究院,对智驾域控市场的趋势判断为逐渐走向合作定制化,也就是Tier1厂商渐渐失宠。但眼下的情况是,汽车市场仍处于淘汰出清的前期阶段,还有大量车企需要Tier1厂商。
智驾域控是一个比较特殊的存在,其中需要的芯片、算法都是车企必争的核心高地。换到整个域控市场未必如此,但由特斯拉开启的这场自研运动,可能就是未来的主要模式了。
参考资料
[1] 域控制器时代:ECU的「消亡」与汽车「中央大脑」的重建,雷锋网
[2] 域控制器—汽车电子电气架构演进下的黄金赛道,姜鸿雷
[3] 电子电气架构进化时:域控制器走上历史主舞台, GeekCar极客汽车
[4] 从拆解特斯拉Model 3看车身域控制器发展,中信证券
[5] 域控制器研究:域控的五种业务模式探索,Tier1、Tier0.5、Tier1.5或ODM代工?佐思汽车研究
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原文标题 : 车企与供应链的隐秘战争:主导域控制器开发意味着什么?