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丰田汽车:未来电子电气架构将采用Central & Zone方案

导读:本文丰田电气电子建筑部总经理Kenji Nishikawa两次担任丰田欧洲电子业务负责人,从事底盘控制(电子稳定控制ESC和四轮转向4WS);负责所有丰田汽车基础软件;参加了AUTOSAR活动,并

本文丰田电气电子建筑部总经理Kenji Nishikawa两次担任丰田欧洲电子业务负责人,从事底盘控制(电子稳定控制ESC和四轮转向4WS);负责所有丰田汽车基础软件;参加了AUTOSAR活动,并成为基于AUTOSAR的所有丰田汽车基础软件指导委员会的成员。

本文介绍丰田的电气和电子架构演进和软件平台(BSW),电子和电气架构技术趋势以及下一代电子和电气架构,以及新的四个(CASE)

随着车辆的电子和电气复杂性急剧增加,需要融合由自动驾驶中的大量传感器产生的数据。因此,需要更高计算能力的ECU需要合作以设计可扩展的电气和电子架构。

电子和电气架构技术趋势

丰田汽车:未来电子电气架构将采用Central & Zone方案(图1)

E&E架构从简单的LAN演变为分层LAN,再到中央网关+域LAN。演变旨在满足复杂的要求并减少工作量。联网的ECU使用通用软件平台(基本软件BSW)

丰田汽车:未来电子电气架构将采用Central & Zone方案(图2)

图中的缩写注释(下同)

答:自适应(AUTOSAR自适应平台)

C:Classic(AUTOSAR经典平台)

N:非AUTOSAR(非AUTOSAR平台)

丰田电子和电子架构演进和AUTOSAR BSW迁移

丰田汽车:未来电子电气架构将采用Central & Zone方案(图3)

通过OEM,Tier 1和Tier 2供应商之间的分工,丰田的专有规范与AUTOSAR标准规范集成,并过渡到AUTOSAR标准软件。

丰田汽车:未来电子电气架构将采用Central & Zone方案(图4)

丰田标准BSW层完全符合AUTOSAR标准,符合丰田新的全球架构(TNGA)要求。超过82个电子控制单元(ECU)项目和27个Tier1供应商项目(包括内部项目)使用此BSW并形成有效的软件业务模型。

在软件过程中,OEM需要处理“大量变量设置”,包括“工程”和“重复”短期小型车辆,以实现全局优化。 E/E架构中的问题可以通过按需开放,集中化和频繁的OTA等潜在措施来解决。例如,使用模块化方法生成许多变量,解决/软件问题的跨域功能以及简化的产品线策略可以解决第1层供应商流程的不灵活性。

丰田汽车:未来电子电气架构将采用Central & Zone方案(图5)

丰田汽车:未来电子电气架构将采用Central & Zone方案(图6)

丰田汽车:未来电子电气架构将采用Central & Zone方案(图7)

未来的电气和电子架构将采用中央和区域概念

目前,采用基于域的E/E架构设计的汽车没有空间优势,重量大,模型覆盖面小,可扩展性小。基于新一代中央和区域解决方案的汽车设计通过ECU集成降低了成本和空间。优点,轻量级,车辆覆盖和可扩展性,目标是设计一个简单的软件插件和物理层变化的本地化。

丰田汽车:未来电子电气架构将采用Central & Zone方案(图8)

丰田汽车:未来电子电气架构将采用Central & Zone方案(图9)

中央和区域解决方案可应用于汽车驾驶汽车,共享汽车,人工智能,电动汽车(不同的国家法规),MaaS服务和网络场景,这些领域的应用也可以促进中央和区域架构的发展。

丰田汽车:未来电子电气架构将采用Central & Zone方案(图10)

在新车(网络,自动驾驶,共享和电气化)的趋势下,未来的电子和电气架构将主要用于设计信息娱乐,车身,ADAS和动力总成/底盘。

丰田汽车:未来电子电气架构将采用Central & Zone方案(图11)

自动公路驾驶

丰田汽车:未来电子电气架构将采用Central & Zone方案(图12)

在实际开发过程中,在全球范围内验证高速公路的自动驾驶,如果需要全自动驾驶,则需要1420亿公里的道路,并且需要2,700年(平均速度60km/h)。涵盖世界各地的所有道路,因此必须使用压缩/压缩验证方法。

丰田汽车:未来电子电气架构将采用Central & Zone方案(图13)

要覆盖所有道路,您需要使用虚拟环境进行验证。例如,计算机图形可用于验证“识别”并验证背光和路面反射条件下的“规划/控制”能力。模拟对于矩阵验证非常有效。

丰田汽车:未来电子电气架构将采用Central & Zone方案(图14)

累积数据和模拟是验证覆盖范围的关键。

背光驾驶场景

丰田汽车:未来电子电气架构将采用Central & Zone方案(图15)

CASE的支持技术可以使研究(如深度学习和语音识别)与正式生产(如中央控制单元和硬件升级)更紧密地集成在一起。从虚拟环境(可编程控制)到批量生产ECU,不同计算平台之间的功能保持不变。通过实际功能和实时性能验证了计算能力的优化。

丰田汽车:未来电子电气架构将采用Central & Zone方案(图16)

对于新的四技术技术,OEM可以负责人工智能APP(深度学习)一级供应商,负责车辆综合信息处理APP和高级驾驶辅助APP,二级供应商负责云APP(边缘计算)。对于OEM,核心软件可以在自适应平台上运行。可扩展的软件(扩展功能)位于中央电子控制单元(ECU)

丰田汽车:未来电子电气架构将采用Central & Zone方案(图17)

简而言之,未来的趋势是:

电子和电气架构可能发展成为一个中心/区域概念

基于域的基于LAN架构的迁移可以通过将新的四种技术结合到架构中来实现。

仅使用虚拟技术来验证新的污损

AUTOSAR自适应软件平台必须能够在虚拟环境中运行与生产ECU相同的功能。

OEM,一级供应商和二级供应商之间的分工对于未来软件平台和电子电气架构的成功至关重要。

2019年深圳国际未来汽车技术展览会和2019年汽车新思华汽车电子论坛

本文中相关术语的概念:

体系结构

软件体系结构(softwarearchitecture)是一系列相关的抽象模式,用于指导大型软件系统各方面的设计。软件体系结构描述的对象是直接形成系统的抽象组件。

电气(电气,电力和设备)是电能生产,传输,分配,使用和电气设备制造的学科或工程领域的总称。利用电能,电气设备和电气技术创造,维护和改善有限空间和环境的科学,涵盖了电力转换,利用和研究三个方面,包括基础理论,应用技术,设施和设备。电气工程(EE)是现代科学技术领域的核心学科之一,是当今高科技领域不可或缺的重点学科。正是电子技术的巨大进步推动了基于计算机网络的信息时代的到来,并将改变人们的生活和工作方式。电气工程发展的前景同样充满希望,使今天的学生就业率始终保持高位。

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