021 5783 1113
021 5783 1113

软件定义汽车,从E/E架构到SOA架构

发布日期:2023-07-07 浏览次数:703

什么是软件定义汽车


“新四化”席卷下,全球汽车软件与硬件产品内容结构正发生着重大变化,软件定义汽车的时代已经到来。过去汽车的电气架构都是由单一功能的ECU来连接,而现在高端车辆有着上百个ECU和越来越多的传感器、摄像头、雷达和测距设备,分布着多达1.5亿行的软件代码,代码量十分庞大。且呈指数增长,据预测,2021~2025年汽车软件代码量年均复合增速可达21%。从软件规模来看,中国汽车软件市场规模将从2020年的1.85万亿 元增长至2030年的3.44万亿元,年复合增长率达7%,汽车软件在整车价值中的占比有望在2030年达到65%



“软件定义汽车”就是在汽车的全生命周期内(产品规划、开发、仿真验证、销售、售后服务等),软件发挥着主导作用,快速响应市场需求与业务变化,不断改变和优化各个过程。它为行业带来的最大变化,在于汽车被售出后,仍然存在盈利空间和可能,汽车行业的商业模式被彻底改变——汽车软件升级、新增服务等“周边”消费都将产生巨大的利润,满足不同用户的差异化需求。


软件定义汽车时代企业面临的挑战


随着智能汽车的逐步推进,汽车的复杂度在持续的提升,造成智能汽车的开发复杂度越来越难以管理。影响或滞缓智能汽车产业升级发展的主要原因有以下四点:


第一:用户体验带来的复杂度提升。随着智能化的发展与普及,用户驾乘体验逐渐从传统的交通工具向第三空间扩展,汽车使用的场景、用户功能等均在大幅度扩展,成百上千的场景、功能组合形成了现在越发复杂的智能汽车体系。


第二:技术进步带来的复杂度提升。如越来越大的电池能量密度的追求和快充性能的追求带来了严重的电池安全挑战;人工智能、5G通信、云计算等多种数据驱动汽车向智能化不断进化的同时,也大幅度增加了软硬件开发复杂度。


第三:竞争带来的堆料、堆配置、各种选配等模式导致汽车配置多样性、复杂度快速增长。


第四:监管&法规带来的复杂度提升。智能化、网联化赋予汽车智能、便捷体验的同时,也带来了黑客攻击、数据滥用等严重的安全问题。


对于传统汽车产业链上下游企业而言,复杂度提升的四大原因,到底意味着什么?这些原因对汽车产业的具体影响和挑战是什么?这都将导致未来智能汽车在配置、硬件、外设、软件的种类与数量将分别增加 10 倍以上。


尤其是软件的大量引入将给汽车产业带来五大挑战:


第一:技术架构方面,当前架构下任何一个部件的增加、修改、更新都会对整车带来影响,以传统通信矩阵为例,当前修改和配置需要 N 周时间。未来电子电气软硬件数增加 10 倍以上,大量软件的引入,那又意味着什么呢?


第二:安全和隐私保护方面,全量测试时间长、代价高,如果部分测试造成漏测会导致什么后果?尤其是安全漏洞被黑客劫持,那对整车厂的品牌和用户粘性会带来什么样的后果?


第三:组织流程方面,整车厂如何建立与软件定义汽车开发模式相匹配的组织架构?面对消费者上千种配置组合、上千种体验场景、上万种组合服务和应用,哪些更新推送给所有的用户?哪些推送给限定的用户?


第四:商业模式方面,面对软件定义汽车对传统汽车供应链与合作模式的颠覆,产业中各方利益如何分配?如何共同做大产业蛋糕?


第五:生态协同方面,传统汽车供应链是Tier2->Tier1->整车厂线性模式,但对于软件定义汽车时代,一方面会出现新的玩家,比如互联网公司、ICT科技公司等,甚至出现个人开发者,另一方面整车厂按照传统的采购和项目模式难以满足消费者对汽车常用常新、千车千面的需求,故各企业将围绕以消费者为中心进行产品创新、研发和供应,传统线性模式将被打破,出现以网状合作的形态。但如何合理分工从而优化整车研发效率和成本,成为行业发展的难题。


SOA如何支撑SDV实现


“软件定义汽车”建立在高性能、高实时性、高安全性、高可靠性、高带宽通信、软硬解耦以及有效成本管控的基础上,集中式E/E架构+SOA架构开发模式是目前解决以上问题最好的方式。



传统的分布式E/E架构下,汽车采用的是“面向信号”的软件结构,ECU之间通过LIN/CAN等总线进行点对点通信。并且,此时ECU的信号收发关系和路由信息是静态的(已在ECU软件的编译阶段完成预设),如果要新增或升级某项功能,除了要修改与该信号相关的所有ECU软件外,还需要对总线的网关配置、节点的数量等进行修改。


因此,在传统的通信及ECU软件架构设计中,通讯网络关注的重点在于各类信号能否准确、高效地在车内进行收发传导。而随着汽车智能化升级需求的快速增长,传统通讯网络及软件架构设计中扩展性差、升级和移植成本高等问题逐渐凸显,例如若想新增某项软件应用或服务,仍需要从头建立一个新的基础软件环境。因此,为解决以上问题,汽车行业借鉴IT行业发展经验,提出SOA(面向服务)软件架构。


SOA软件架构并非一类特定的软件产品,而是一种软件架构设计的理念。


其核心思想是将每个控制器的底层功能以“服务”的形式进行封装,一个服务即是一个独立可执行的软件组件,并对其赋予特定的IP地址和标准化的接口以便随时调用,最终通过对这些底层功能的自由组合,以实现某项复杂的智能化功能。


我们以新增Model X“跳舞”功能的方式为例,具体说明SOA软件架构的优势所在:“跳舞”功能的实现包含音乐、车身、前后运动等多方面,与之对应的是座舱、车身、底盘中的多个控制器,若在传统软件架构下实现该功能,则需要对与该功能链路上所有相关的控制器软件进行重新编译,并通过LIN/CAN总线实现信号的传递。而在SOA软件架构下,我们可将各个控制器所能贡献的部分抽象为一种“服务”,如“灯光控制服务”、“语音交互服务”等,然后仅需要对“跳舞”APP进行编写,对以上基础服务予以调用,即可实现这一功能。


总体而言,SOA架构的本质是将原本相互分散的ECU及其对应的基础软件功能模块化、标准化,将各个应用区域相互解耦,重新部署为分层式的软件架构,汽车可在不增加或更换硬件的条件下通过不同的软件配置为驾驶员提供不同的服务,从而实现千人千面。


总结


“软件定义汽车”将重塑整个汽车行业,向着计算集中化、软硬件解耦、平台标准化以及应用生态化方向发展。随着软件在车上的分量越来越重,用户对于车内软件的需求越来越多样,高通信速率、高度可定制的基础架构对于智能汽车来说尤为重要。而SOA架构主要优势是可以很大程度上实现软硬解耦,服务高内聚,软件易重用,服务的灵活部署,让功能改变只需要升级某个服务就可以实现,大大提高了整车软件OTA升级的潜力。未来,在SOA的服务架构下,借助强大的OTA通道,最大限度的激发汽车全生命周期的价值潜力。对此,为了促进行业的创新和发展,各大汽车厂商、供应链企业和研究机构都在积极探索新的技术和应用。ATC作为汽车技术会议领域的领先平台,将于2023年8月推出“汽车电子与软件技术周”将旗下“第三届汽车ASPICE大会”“第二届汽车芯片技术峰会”“2023汽车嵌入式软件技术峰会””第二届汽车电子电气架构技术峰会””第二届汽车Autosar技术峰会”等5大技术峰会汇聚技术周,5+技术分会场、80+技术主题分享、1500+技术人士。让汽车电子与软件技术领域的专家、学者聚集在一起,分享他们的经验和见解,探讨行业的最新趋势和发展方向。这个活动旨在促进汽车电子与软件技术的交流和合作,推动汽车产业的创新和发展。


详情可扫码报名咨询


ATC期待您参与汽车电子与软件技术领域的技术饕餮盛宴,并收获满满!

在线报名