轿车智能网联化带来信息流很多添加，轿车电子电气（EE）架构将迎来晋级，好像我国古代前史社会组织结构改动，从诸侯分封-春秋五霸-一致天下，轿车架构从散布式-域会集式-中心核算式逐步进化，当时正处于散布式向域会集式过渡阶段，从全车100 余ECU 到 5 个DCU，操控功用敏捷会集，作为“当地割据实力的决议计划中心”的域操控器走上前史舞台

  轿车智能网联化带来信息流很多添加，轿车电子电气（EE）架构将迎来晋级，好像我国古代前史社会组织结构改动，从诸侯分封-春秋五霸-一致天下，轿车架构从散布式-域会集式-中心核算式逐步进化，当时正处于散布式向域会集式过渡阶段，从全车100 余ECU 到 5 个DCU，操控功用敏捷会集，作为“当地割据实力的决议计划中心”的域操控器走上前史舞台。

  ECU 是域操控器的前身，在车辆发动机、变速箱、安全气囊等各底层履行零部件中广泛运用，承当决议计划功用，现在大部分传统车企上都是散布ECU 搭载；往后开展，操控规划更广、算力更强的域操控器替代了原有较为独立的各 ECU 的决议计划功用，以博世经典的五域分类拆分整车为动力域、底盘域、座舱域/智能信息域、主动驾驭域和车身域，五域较为齐备的集成了 L3+车型的一切操控功用，在极少数 L3 等级车型上（如长安UNI-T/小鹏 P7 等）进行运用；域操控器再往后开展，以特斯拉 Model 3 为代表的中心核算渠道 Central & Zone Concept 是职业未来趋势。

  从出产流程来看，轿车电子操控器产业链首要阅历了：晶圆出产、（芯片）封装测验及体系运用（MCU 及各类操控器等）。上游中心产品芯片，决议了域操控器的中心核算才能，芯片规划层面首要由海外独占，晶圆代工和封装测验层面大部分国产化半导体龙头企业具有实力；中游中心产品MCU（海外为主），PCB 板（国产化率较高）、无源器材（必定程度国产化）；下流操控器总成厂商首要是全球零部件巨子企业抢先，近年来国内部分上市公司和草创企业逐步完结了产品研制和订单斩获。

  作为车身区域性“大脑”，DCU 向上接纳来自传感器端的信号，向下发送决议计划信息给履行体系。DCU 的遍及，将带来硬件和软件的一系列出资机会。软件方面包括多交融传感器算法、规范化软件架构 AUTOSAR、体系安全 ASIL 晋级、车内以太网运用、整车OTA 晋级等等，或将带来一系列聚集算法、安全等核算机和通讯企业的开展机会。硬件方面引荐上游芯片制作工序端的中芯世界（海外组掩盖）、封测龙头长电科技（电子组掩盖）；中游PCB 沪电股份、景旺电子（均电子组掩盖）；下流操控器总成企业德赛西威、科博达；履行端伯特利和星宇股份

  要了解现在的无人驾驭（智能轿车），离不开以下一个公式：出行需求=总量*路程

  需求方面，跟着国内城市化和现代商业化的开展，一方面进步了城市人口，一方面城市半径不断进步（首要城市半径25km），居民的日子作业出行间隔添加，等式左面的出行需求是快速添加的。

  出行需求的添加必将要求总量和运用功率的进步。公共交通工具方面，公交和地铁等范畴存在短板，2017 年我国地铁运转线 公里，与美国仍有较大间隔（重铁+轻铁，5799 公里）。一起首要城市每万人具有的公共出租轿车数量呈下降趋势。私家交通工具方面，到 2019 年末，全国机动车保有量达3.48 亿辆，其间轿车保有量达 2.6 亿辆，千人保有量达170 辆，受限于路途和泊车场等土地要素的短少，城市保有量添加存在瓶颈。

  国内居民的出行需求和供给方存在着缺口，这种缺口部分程度削弱了居民的出行质量，形成拥堵的路上交通和地铁。怎么进步现有资源的运用功率是处理出行对立的要害。智能驾驭和同享出行便是追求进步资源运用率的供给端革新（咱们在 18 年 12 月发布了同享出行职业专题-《同享轿车，非老练条件下的形式讨论》），19 年7 月发布了智能驾驭职业专题-《ADAS+车联网，无人驾驭之路》）。20 年 3 月发布了华为轿车职业专题-《华为轿车事务现状、竞赛格式和产业链机会》。依据华为智能轿车处理计划的拆解，未来的智能驾驭产业链将从云-管- 端三大层面带来全产业链机会。本篇域操控器深度陈述便是从“端”的层面对其细分中心决议计划部件进行剖析。

  无人驾驭完结需求四步走。咱们以为无人驾驭从运用层面可以分为四个阶段，阶段1 是资讯被迫侦测期，该阶段首要运用于车载资讯服务；阶段2 是资讯互动沟通期，也便是当时所在阶段，该阶段首要运用于 ADAS 等；阶段 3 是资讯主动传达期，该阶段首要运用为 V2V和V2I，交融传感器技能完结车路协同；阶段 4 便是终极无人驾驭期，无人驾驭布景下车辆运营功率有望大幅进步，该阶段的典型运用便是同享轿车。

  无人驾驭进程中的车辆架构发生较大改动——从 EE（电子电气）到“核算+通讯”。完结轿车软件义、继续发明价值。传统电子电气架构中，车辆首要由硬件界说，选用散布式的操控单元，专用传感器、专用 ECU 及算法，资源协同性不高，有必定程度的糟蹋；核算+通讯架构中，旨在完结软件界说车，域操控器在这里发挥重要效果，经过域操控器的整合，涣散的车辆硬件之间可以完结信息互联互通和资源同享，软件可晋级，硬件和传感器可以替换和进行功用扩展。

  轿车电子电气架构奠定车辆底层结构。轿车电子电气架构（Electronic and Electrical Architecture，文中简称 EEA）是由车企所界说的一套整合方法，是一个偏微观的概念，相似于人体结构和修建工程图纸，也便是搭了一副骨架， 需求各种“器官”、“血液”和“神经”来填充，使其具有生命力。详细到轿车上来说， EEA 把轿车中的各类传感器、ECU（电子操控单元）、线束拓扑和电子电气分配体系完美地整合在一起，完结运算、动力和能量的分配，完结整车的各项智能化功用。

  无人驾驭进程中的车辆架构从散布向会集开展。全球零部件龙头企业博世从前 将轿车电子电气架构划分为三个大阶段：散布式电子电气架构-【跨】域会集电 子电气架构-车辆会集电子电气架构，三个大阶段之中又别离包括两大开展节点。

  总共六个开展节点，细化了电子电气架构将从散布式向车辆会集式演化的进程。随同轿车主动化程度从 L0-L5 逐级进步，现在大部分的传统车企电子电气架构处在从散布式向【跨】域会集过渡的阶段。散布式的电子电气架构首要用在L0-L2 等级车型，此刻车辆首要由硬件界说，选用散布式的操控单元，专用传感器、专用 ECU 及算法，资源协同性不高，有必定程度的糟蹋；从 L3 等级开端，【跨】域会集电子电气架构走向舞台，域操控器在这里发挥重要效果，经过域操控器的整合，涣散的车辆硬件之间可以完结信息互联互通和资源同享，软件可晋级， 硬件和传感器可以替换和进行功用扩展；再往后开展，以特斯拉 Model 3 领衔开发的会集式电子电气架构根本达到了车辆终极抱负——也便是车载电脑等级的中心操控架构

  车辆主动驾驭等级首要参照 0-5 级分类。现在全球公认的轿车主动驾驭技能分级规范首要有两个，别离是由美国高速公路安全办理局（NHTSA）和世界主动机工程师学会（SAE）提出。我国于 2020 年参阅 SAE 的 0-5 级的分级结构发布了我国版《轿车驾驭主动化分级》，并结合我国当时实际情况进行了部分调整，大体上也 将主动驾驭分为 0-5 级。

  L3 等级是轿车主动化路途的一次跃升。从法规和技能两个维度来看，L3 等级主动驾驭都是轿车主动化路途上的一大跃升。从法规来看，SAE 和我国《轿车主动化分级》规则 L0-L2 等级均是人类主导驾驭，车辆只做辅佐，L0、L1 和 L2 之间的差异首要在于搭载的 ADAS 功用的多少，而 L3 开端，人类在驾驭操作中的效果快速下降，车辆主动驾驭体系在条件许可下可以完结一切驾驭操作（效果不亚于驾驭员），驾驭员在体系失效或许超越规划运转条件时对毛病轿车进行接纳；从技能来看，L0-L2 首要运用的传感器有摄像头、超声波雷达和毫米波雷达，L3 及之后原有传感器配套数量上升，一起高本钱的激光雷达计划难以避开，传感器之间的协同要求进步，多传感器交融算法益发杂乱，所需操控器芯片算力大幅进步。

  2020 年是 L3 等级车型量产年。奥迪 A8 是最早完结搭载了 L3 等级硬件的量产车型，尽管因为法令监管的束缚 A8 一直无法向顾客完结 L3 等级功用落地，但其2017 年推出的 5 摄像头+12 超声波雷达+4 毫米波雷达+1 激光雷达的量产硬件计划，一直是职业的先驱者之一。奥迪之后，全球大都车企纷繁计划在 2020-2021 年开端正式量产 L3 等级车型，如宝马 iNEXT、奔驰全新 S/C 级等车型。

  域操控器自 L3 始进入市场。因为 L3 等级“人车共驾”带来的传感器数量和交融算法的添加，现有广泛运用的传统散布式电子电气架构面对 ECU 数量添加冗余本钱进步、传感器数据耦合困难、布线杂乱度进步、线束本钱进步等问题，难以支撑车辆L3 功用的完结，【跨】域会集的电子电气架构自 L3 起进入舞台。该架构下的中心处理模块——域操控器开端进入市场。接下来的篇幅咱们将环绕域操控器的界说、效果、原理、分类、结构以及产业链进行打开。

  中心：以博世经典的五域分类拆分整车为动力域（安全）、底盘域（车辆运动）、座舱域/智能信息域（文娱信息）、主动驾驭域（辅佐驾驭）和车身域（车身电子）， 这五大域操控模块较为齐备的集成了L3 及以上等级主动驾驭车辆的一切操控功用。

  1、动力域（安全）动力域操控器是一种智能化的动力总成办理单元，凭借 CAN/FLEXRAY 完结变速器办理、引擎办理、电池监控、沟通发电机调理。其优势在于为多种动力体系单元（内燃机、电动机发电机、电池、变速箱）核算和分配扭矩、经过预判驾驭战略完结 CO2 减排、通讯网关等，首要用于动力总成的优化与操控，一起兼具电气智能毛病诊断、智能节电、总线通讯等功用。

  2020 年 1 月 16 日，由合众轿车工程研讨院副院长邓晓光带领团队开发的动力域操控器搭载哪吒轿车成功，并成功一次经过搭载车辆测验，标志着合众 PDCS（Powertrain Domain Control System）动力域操控器正式进入量产运用阶段。合众动力域操控器体系选用英飞凌（Infineon）多核处理器 200MHz 主频，具有DSP 数字信号处理及浮点运算才能，是 Hozon PDCS 的高速处理器。一起，Hozon PDCS 三核并带锁步核的主芯片完结更高功用安全，依照 ASIL C 功用安全等级开发，仅次于飞机的 D 级，有用确保用户出行安全。V 模型开发，每一步可验证， 软件失功率低于 0.3%，兼具 AUTOSAR 架构+MBD 建模与操控，有用进步软件牢靠性。可实时监控电控体系，智能和谐及监控动力输出，进步驾控性能及安全。一起维护电池安全，依据体系需求，同步优化能量分配、添加续航路程。

  2、底盘域（车辆运动）底盘域是与轿车行进相关，由传动体系、行进体系、转向体系和制动体系一起构成。传动体系担任把发动机的动力传给驱动轮，可以分为机械式、液力式和电力等，其间机械式传动体系首要由离合器、变速器、万向传动装置和驱动桥组成、液力式传动体系首要由液力变矩器、主动变速器、万向传动装置和驱动桥组成；行进体系把轿车各个部分连成一个全体并对全车起支承效果,如车架、悬架、车轮、车 桥都是它的零件；转向体系确保轿车能按驾驭员的志愿进行直线或转向行进；制动体系迫使路面在轿车车轮上施加必定的与轿车行进方向相反的外力，对轿车进行必定程度的强制制动，其功用是减速泊车、驻车制动。

  智能化推进线控底盘开展。跟着轿车智能化开展，智能轿车的感知辨认、决议计划规划、 操控履行三个中心体系中，与轿车零部件职业最靠近的是操控履行端，也便是驱动操控、转向操控、制动操控等，需求对传统轿车的底盘进行线控改造以适用于主动驾驭。线控底盘首要有五大体系，别离为线控转向、线操控动、线控换挡、线控油门、线控悬挂，线控转向和线操控动是面向主动驾驭履行端方向最中心的产品，其 中又以制动技能难度更高。

  （1）线操控动是未来轿车制动体系的开展趋势。轿车制动体系阅历了从机械到液压再到电子（ABS/ESC）的开展进程，未来将向线 年代的线操控动可以分为燃油车、混动、纯电三大类，燃油车根本都选用 ESP(ESC)做线操控动。混动车根本都选用高压蓄能器为中心的直接型EHB（电液压制动）。纯电车根本都选用直接型 EHB，以电机直接推进主缸活塞。在轿车智能化的趋势下，考虑到对L3 及以上等级主动驾驭轿车来说制动体系的呼应时刻十分要害，而线操控动履行信息由电信号传递，呼应相对更快，刹车间隔更短，是未来轿车智能化的长期趋势。

  线操控动体系可以分为液压式线操控动 EHB、机械式线操控动 EMB 两种类型。EHB 体系因为具有备用制动体系，安全性较高，因而承受度更高，是现在首要推行量产的计划。因为短少备用制动体系且短少技能支撑，短期内很难大批量运用，是未来开展的方向。

  线操控动是轿车技能门槛较高的范畴，全球首要的线操控动厂家是博世、大陆、 采埃孚等零部件企业。EHB 国外厂商技能开展现已比较老练，但严厉含义讲还不适应于 L4 主动驾驭，国内此项技能在尽力追逐；EMB 还处在研讨阶段，现在看较难有打破。其间，博世的 iBooster 是典型的直接型 EHB。iBooster 一般与 ESP 配套运用，ESP 在iBooster 失效时顶上。不过因为 ESP 也是一套电液压体系，也有或许失效，且 ESP 在规划之初仅仅为 AEB 类紧急制动场景规划的，不能做惯例制动，所以博世在第二代 iBooster 推出后，着手针对 L3 和 L4 规划了一套线操控动体系，这便是 IPB+RBU。

  （2）智能化的开展敦促线控转向的发生。转向体系从开端的机械式转向体系（MS）开展为液压助力转向体系（简称 HPS），之后是电控液压助力转向体系（EHPS）和电动助力转向体系（EPS）。现在乘用车上以EPS 为干流，商用车以HPS 为干流，EHPS 在大型 SUV 上比较常见，其他范畴比较罕见。智能化的趋势下，L3 及以上等级智能轿车要求部分或全程会脱离驾驭员的操控，关于转向体系操控精确度、牢靠性要求更高高，敦促线控转向（Steering By Wire, SBW）的发生。线控转向（SBW）体系是指，在驾驭员输入接口（方向盘）和履行机构（转向轮）之间是经过线控（电子信号）衔接的，即在它们之间没有直接的液力或机械衔接。线控转向体系是经过给助力电机发送电信号指令，然后完结对转向体系进行操控。SBW（steering by wire）的开展与 EPS 一脉相承，其体系相关于EPS 需求有冗余功用。

  现在SBW 体系有两种方法：1）撤销方向盘与转向履行机构的机械衔接，经过多个电机和操控器来添加体系的冗余度；2）在方向盘与转向履行机构之间添加一个电磁离合器作为失效备份，来添加体系的冗余度。

  从厂商视点看，全球 EPS 厂家以博世、捷太格特、NSK、耐世特等世界巨子为主， 其间日本厂家多以精细轴承发家，向下流拓宽到 EPS 范畴；美国厂家则是 tier 1厂家，横向扩展到 EPS 范畴；欧洲厂家相似美国厂家，可是在上游的精细机械加工范畴远比美国要强。相比之下国内企业首要有三家，包括株洲易力达、湖北恒隆和浙江世宝，可是规划都比较小，技能较落后。

  线控转向体系（SBW）因为技能、本钱、安全等各方面的要求高，技能根本把握在海外的零部件巨子手中，进入壁垒十分高。现在联创电子、浙江万达等国内企业开端进入 SBW 范畴，国内企业未来有望开辟 SBW 新事务。

  3. 座舱域/智能信息域（文娱信息）传统座舱域是由几个涣散子体系或独自模块组成，这种架构无法支撑多屏联动、多屏驾驭等杂乱电子座舱功用，因而催生出座舱域操控器这种域会集式的核算渠道。智能座舱的构成首要包括全液晶外表、大屏中控体系、车载信息文娱体系、昂首显现体系、流媒体后视镜等，中心操控部件是域操控器。座舱域操控器（DCU）经过以太网/MOST/CAN，完结昂首显现、外表盘、导航等部件的交融，不只具有传统座舱电子部件，还进一步整合智能驾驭 ADAS 体系和车联网 V2X 体系，然后进一步优化智能驾驭、车载互联、信息文娱等功用。智能驾驭辅佐体系的构成首要包括感知层、决议计划层和履行层三大中心部分。感知层首要传感器包括车载摄像头、毫米波雷达、超声波雷达、激光雷达、智能照明体系等，车辆本身运动信息首要经过车身上的速度传感器、视点传感器、惯性导航体系等部件获取。而经过座舱域操控器，可以完结“独立感知”和“交互方法晋级”。

  一方面，车辆具有“感知”人的才能。智能座舱体系经过独立感知层，可以拿到满意的感知数据，例如车内视觉（光学）、语音（声学）以及方向盘、刹车踏板、油门踏板、档位、安全带等底盘和车身数据，运用生物辨认技能（车舱内首要是人脸辨认、声响辨认），来归纳判别驾驭员（或其他乘员）的生理状况（人像、脸部辨认等）和行为状况（驾驭行为、声响、肢体行为），随后依据详细场景推送交互恳求。另一方面，车内交互方法从仅有“物理按键交互”晋级至“触屏交互”、“语音交互”、“手 势交互”并存的状况。此外，多模交互技能经过交融“视觉”、“语音”等模态的感知数据，做到更精准、更智能、更人性化的交互。

  座舱电子域操控器范畴，选用伟世通 Smart Core 计划的厂家最多，其次便是Aptiv的ICC（Integrated Cockpit Controller）计划。其间伟世通的 Smart Core 旨在集成信息文娱、外表板、信息显现、HUD、ADAS 和网联体系。据伟世通称，它具有很高的扩展性和网络安全的程度，可完结独立的功用域。而Aptiv 的集成驾驭舱操控器（Integrated Cockpit Controller，ICC）运用最新的英特尔轿车处理器系列，可支撑到四个高清显现器，可扩展，而且可以从入门级掩盖到高端产品。ICC 在图形（10x）和核算才能（5x）方面供给了实质性的改善，ICC 运用单芯片中心核算渠道驱动多个驾驭舱显现器，包括外表、HUD 和中心仓库等。

  4、主动驾驭域（辅佐驾驭）运用于主动驾驭范畴的域操控器可以使车辆具有多传感器交融、定位、途径规划、决议计划操控的才能，一般需求外接多个摄像头、毫米波雷达、激光雷达等设备，完结的功用包括图画辨认、数据处理等。不再需求搭载外设工控机、操控板等多种硬件，并需求匹配中心运算力强的处理器，然后供给主动驾驭不同等级的核算才能的支撑，中心首要在于芯片的处理才能，终究目标是可以满意主动驾驭的算力需求，简化设备，大大进步体系的集成度。算法完结上，主动驾驭轿车经过激光雷达、毫米波雷达、摄像头、GPS、惯导等车载传感器来感知周围环境，经过传感器数据处理及多传感器信息交融，以及恰当的作业模型拟定相应的战略，进行决议计划与规划。在规划好途径之后，操控车辆沿着希望的轨道行进。域操控器的输入为各项传感器的数据，所进行的算法处理涵盖了感知、决议计划、操控三个层面，终究将输出传送至履行机构，进行车辆的横 纵向操控。

  因为要完结很多运算，域操控器一般都要匹配一个中心运算力强的处理器，可以供给主动驾驭不同等级算力的支撑，现在业界有 NVIDIA、华为、瑞萨、NXP、TI、Mobileye、赛灵思、地平线等多个计划。但中心也会有一些共性,比如在主动驾驭体系中，算力需求最高的当属图画辨认部分，其次是多传感器的数据处理，以及交融决议计划。以奥地利 TTTech 公司的 zFAS（初次在 2018 款奥迪 A8 上运用）为例, 这款根据德尔福供给的域操控器规划的产品，内部集成了英伟达 Tegra K1 处理器、Mobileye 的EyeQ3 芯片，各个部分分处理不同的模块。Tegra K1 用于做4 路环视图画处理，EyeQ3 担任前向辨认处理。在主动驾驭技能快速开展布景下，国内外越来越多的Tier1 和供给商都开端进入主动驾驭域操控器。

  5、车身域（车身电子）跟着整车开展，车身操控器越来越多，为了下降操控器本钱，下降整车分量，集成化需求把一切的功用器材，从车头的部分、车中心的部分和车尾部的部分如后刹车灯、后位置灯、尾门锁、乃至双撑杆一致衔接到一个总的操控器里边。车身域操控器从涣散化的功用组合，逐步过渡到集成一切车身电子的根底驱动、钥匙功用、 车灯、车门、车窗等的大操控器。车身域操控体系归纳灯火、雨刮洗刷、中控门锁、车窗操控；PEPS 智能钥匙、低频天线、低频天线驱动、电子转向柱锁、IMMO 天线；网关的 CAN、可扩展CANFD 和FLEXRAY、LIN 网络、以太网接口；TPMS 和无线接纳模块等进行总体开发规划。

  车身域操控器可以集成传统 BCM、PEPS、纹波防夹等功用。从通讯视点来看，存在传统架构-混合架构-终究的 Vehicle Computer Platform 的演化进程。这里边通讯速度的改动，还有带高功用安全的根底算力的价格下降是要害，未来在根底操控器的电子层面兼容不同的功用渐渐有或许完结。车身域电子体系范畴不论是对国外仍是国内企业，都尚处于开荒期或生长初期。国外企业在如 BCM、PEPS、门窗、座椅操控器等单功用产品上有深沉的技能堆集，一起各大外国企业的产品线掩盖面较广，为他们做体系集成产品奠定了根底。而大大都国内企业出产的产品相对低端，且产品线单一，要从整个车身域从头布局和界说体系集成的产品就会有适当的难度。

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