蔚來(lái)開發(fā)中的下一代電子電氣架構(gòu)

本文轉(zhuǎn)載自朱玉龍的微信公眾號(hào)：汽車電子設(shè)計(jì)。

最近蔚來(lái)做了一份《NIO區(qū)域控制器架構(gòu)與多控制器軟件融合的思考》，這也是未來(lái)第一次在技術(shù)論壇上透露自己的下一代電子電氣架構(gòu)。蔚來(lái)汽車升級(jí)EEA架構(gòu)主要的目的，是跟上目前智能汽車迭代的浪潮，實(shí)現(xiàn)軟件復(fù)用、快速迭代、快速靈活部署、軟件平臺(tái)化、代碼高內(nèi)聚低耦合。

嚴(yán)格來(lái)看，大部分車輛的高智能化，是為了實(shí)現(xiàn)硬件系統(tǒng)平臺(tái)具備能收取軟件費(fèi)用，不斷把車輛硬件價(jià)格平臺(tái)化，往價(jià)格往下走，但是可以讓消費(fèi)者選擇是否購(gòu)買增值的新軟件。

▲圖1.蔚來(lái)汽車的總體架構(gòu)

Part 1

蔚來(lái)汽車規(guī)劃中的下一代電子電氣架構(gòu)

與全球大部分整車企業(yè)一樣，蔚來(lái)汽車的工程師的選擇也是如出一轍的區(qū)域控制器架構(gòu)，整個(gè)EEA系統(tǒng)由汽車中央計(jì)算單元、區(qū)域控制器，通過(guò)車載高速以太網(wǎng)進(jìn)行連接，構(gòu)建一套自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)系統(tǒng)，可以支持廣泛的智能互聯(lián)功能。

▲圖2.蔚來(lái)汽車的下一代區(qū)域架構(gòu)

這種EEA架構(gòu)通過(guò)環(huán)形拓?fù)?，可以支持Fail Operation的冗余系統(tǒng)，有著很好的擴(kuò)展性。蔚來(lái)的中央計(jì)算單元在性能上擁有1000TOPS以上的算力，主頻大于1GHz，這個(gè)給出的信息可能是現(xiàn)有的Adam的超算平臺(tái)，主控是英偉達(dá)的Orin芯片。

備注：這下一代系統(tǒng)至少也得在2023年底，2024年初出來(lái)，是否可以過(guò)渡到下一代平臺(tái)不清楚。

▲圖3.英偉達(dá)的SoC芯片

目前蔚來(lái)的Aquila系統(tǒng)，主要聚焦于自動(dòng)輔助駕駛，由四個(gè)DRIVE Orin系統(tǒng)級(jí)芯片（SoC）構(gòu)成，具有超過(guò)1000 TOPS的算力，兩個(gè)Orin芯片負(fù)責(zé)處理車輛傳感器的感知數(shù)據(jù)和自動(dòng)輔助駕駛決策，一個(gè)Orin作為備份，實(shí)現(xiàn)功能安全，還有一個(gè)Orin支持本地訓(xùn)練，通過(guò)車隊(duì)學(xué)習(xí)來(lái)改進(jìn)。到了Atlan平臺(tái)，可能就整合座艙的系統(tǒng)了。

蔚來(lái)的區(qū)域控制器主要功能是：

●分布式邊緣計(jì)算框架

●車控仲裁中心：實(shí)現(xiàn)不同優(yōu)先級(jí)的服務(wù)判斷，實(shí)現(xiàn)一定的信息安全處理

●面向SOA服務(wù)通信的信息通信網(wǎng)絡(luò)

●區(qū)域集中式數(shù)據(jù)中心：通過(guò)以太網(wǎng)和CAN、LIN網(wǎng)絡(luò)來(lái)分發(fā)數(shù)據(jù)

●整車配電樞紐：這里會(huì)有很多E-fuse來(lái)配合分電

●獲取智能傳感器的數(shù)據(jù)和控制智能執(zhí)行器的行為

▲圖4.SOA基本是個(gè)分界線

實(shí)現(xiàn)智能汽車的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)平臺(tái)化、高內(nèi)聚低耦合、高重用性、靈活部署的特性，汽車軟件一定是面向服務(wù)的架構(gòu)、廣泛的采用中間件。汽車軟件的開發(fā)調(diào)整，是對(duì)現(xiàn)有的軟件架構(gòu)進(jìn)行重構(gòu)，引入遠(yuǎn)程調(diào)用方式（RPC）。

Part 2

區(qū)域控制器基礎(chǔ)軟件的挑戰(zhàn)

實(shí)現(xiàn)跨域功能融合、跨域功能隔離，需要實(shí)現(xiàn)多核部署，對(duì)各種不同功能安全系統(tǒng)的功能進(jìn)行隔離，比如轉(zhuǎn)向、底盤、動(dòng)力總成的扭矩控制等。

▲圖5.汽車中央汽車平臺(tái)帶來(lái)的融合挑戰(zhàn)

蔚來(lái)汽車在區(qū)域控制器上采用AMP多核架構(gòu)，AMP模式的RTOS在各個(gè)CPU上均運(yùn)行一個(gè)操作系統(tǒng)。

●優(yōu)點(diǎn)：不需要MMU、運(yùn)行開銷小，支持裸機(jī)系統(tǒng)、硬件資源靜態(tài)分配、支持異構(gòu)和不同功能安全等級(jí)的系統(tǒng)融合。

●挑戰(zhàn)：多核任務(wù)的負(fù)載均衡、穩(wěn)定的多核通信機(jī)制、啟動(dòng)順序帶來(lái)的同步和安全問(wèn)題，更復(fù)雜的功能安全考慮等。

這套架構(gòu)還需要一個(gè)產(chǎn)品周期來(lái)迭代和試驗(yàn)，我們也可以對(duì)比小鵬的G9的軟件和架構(gòu)的完成度。

▲圖6.蔚來(lái)汽車使用的AMP模式

小結(jié)：2023年是新勢(shì)力車企和傳統(tǒng)主機(jī)廠導(dǎo)入新型EEA架構(gòu)和SOA的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，先進(jìn)架構(gòu)到底能否以成熟的軟件來(lái)支撐，這是目前最大的挑戰(zhàn)。