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去年 9 月,安波福(aptiv)从汽车零部件供应商德尔福拆分出来,专注于汽车电子、车联网以及智能驾驶等业务领域。本届 ccf-gair 智能驾驶专场,安波福电气分配系统亚太中心产品工程总监 、应用工程总监余宁带来演讲,阐述了未来的智能汽车架构。

余宁提到,在目前的汽车电子电气架构下,整车要添加一些简单的信息娱乐系统,只需通过增加一些电路、处理器以及中央屏幕来实现,这对于现阶段的汽车整体架构来说是完全可以支撑的。但是用户的需求远不止这些,所以现在很多车型都增加了各类主动安全系统,包括定速巡航、车道保持、行人避让等,这些功能增加了传感器,增加了各种回路。另外,诸多互联功能的上车,让如今汽车电子电气架构已经接近于饱和。而针对未来的自动驾驶汽车,既要新增传感器,还有增加中央处理器,这些内容足以让目前的汽车电子电气架构接近崩溃。

面对这样的现状,安波福提出了自己的面向未来的车辆智能电子电气架构,余宁将该架构形容为"大脑"和"神经"的结合。

以下是是余宁在 ccf-gair 2018 智能驾驶论坛的演讲全文(雷锋网新智驾进行了不变原意的编辑):

什么是汽车的电子电气架构?大家可能听说过很多术语,包括主机厂的 a 平台、b 平台,每个平台都会有不同的电子电气架构。

电子电气架构简单地说就是把汽车里的传感器、中央处理器、电子电气分配系统、软件硬件通过技术手段整合在一起。电子电气架构有三个重要的要素,分别是软件的设计、硬件的设计,以及可靠的信号与动力分配系统,通过这个可靠的系统,整个汽车的运算、动力、能量的传递才能顺利完成。

在目前的架构下,整车上要添加一些简单的信息娱乐系统,只要通过增加一些电路、处理器,以及中央屏幕就能实现。但是用户还有新的要求,比如他们希望车上有主动安全系统,包括定速巡航、车道保持以及行人避让,这些功能在目前的电子电气架构下可以通过增加传感器、回路以及中央处理器来实现。在这个基础之上,车上还要增加互联功能,这让车辆的电子电气架构接近于饱和。

未来的电子电气架构如何支持 l4 自动驾驶汽车所需要增加的功能?如果我们在整车里增加传感器、中央处理器以及各种 l4 自动驾驶所需要的元器件之后,整个车辆电子电气架构会发生什么?答案是接近于崩溃。

所以在这种情况下,安波福创造性地提出了未来的智能电子电气架构,以适应自动驾驶的需求。

针对未来的智能电子电气架构,安波福提出了"大脑"与"神经"结合的方案。

所谓的"大脑"指的是计算机、中央处理器。安波福的解决方案包含三个重要的中央处理器:安全网关处理器、自动驾驶处理器以及中央处理器,这三个处理器构成了安波福智能架构的"大脑",它负责处理所有的运算,包括自动驾驶需要的运算,娱乐系统需要的运算,信息系统需要的运算,都由这个"超级大脑"来完成。

当然,这个"超级大脑"还需要大量的数据传输、能量传输,这就需要我们在这个架构当中引入"神经系统"的概念,我们将其分为两类:一类是数据传输系统,负责数据传输的神经系统;另一类是传递能量的系统。

大家知道在整车自动驾驶或者目前的高级辅助驾驶车辆的架构中,会有很多的传感器、执行机构以及中央运算机构,它需要有大量的数据传输,包括传感器采集的数据要能够及时传递到中央处理器,中央处理器发出的指令要及时到达各个执行机构,这个传递有非常高的可靠性要求,非常高的准时性要求,非常高的精确性要求,所以在这种情况下,安波福打造了"神经系统",其任务就是把信号以准确的方式在准确的时间传递到准确的位置。

在未来的智能电子电气架构中,还有另外一个很重要的因素就是整车需要进行能量的传递。我们的"神经系统"不光传递信号,还负责传递能量,我们在能量传递系统中,设置了备份系统,保证车辆在整个运作过程中能量不会丢失。

在设计整个智能电子电气架构的时候,我们考虑了三大要素。

第一个是系统的灵活性。该设计是用来保证系统能够适应不同的平台、不同的车型顺利实现自动驾驶的功能。

第二,引入了整个生命周期的概念。我们把硬件和软件做了分离设计,在同样的硬件下,软件是可以持续更新的,就像我们的智能手机,硬件是固定的,但里面的应用软件是可以根据客户的需求,随着时间的发展不断更新。

还有一个很必备的要素就是容错设计。大家都知道在车辆的运行过程中,难免会发生比如传感器失效、网关失效或者是 gps 信号丢失的情况。在这种情况下,自动驾驶车辆怎么能够继续保证车上乘客的安全?所以容错设计的重要性就非常非常之高。

针对容错设计,我们主要的设计理念是"三层安全失效设计",它就包括三台中央处理器中有一台失效的情况下,也包括在网关失效或者动力系统有一部分失效的情况下,怎么保证车的安全。

举两个例子,我们曾经设计过这样一个场景:当一辆有智能电子电气架构的车辆以 80 公里时速在公路上行驶的时候,突然网关失效了,这时候车上的三台计算机中的自动驾驶处理器跟位置处理器就会马上通过程序判断出网关失效,这两台计算机将完全接管车辆,通过计算机里的位置数据、地图数据,能够把车引导到安全的区域停车,让乘客安全下车,在网络修复之后,车辆再继续前进。

还有另一种我们想象的失效场景是在整个车的驾驶过程中,某一个传感器突然失效,比如说左边的位置传感器或者右边的位置传感器失效,这时候中央处理器也会经过计算和诊断,马上判断出失效的传感器。在整个过程中,中央处理器会马上完成车辆的接管,把车引导到 4s 店或是安全地带,让乘客安全下车。

总结来说,安波福希望给行业提供一个独一无二的、方便的、高度集成的智能电子电气架构,为中国和全世界的智能驾驶发展作出我们的贡献。

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