汽車中控系統智能化發展研究

李普超，丁首辰

汽車中控系統智能化發展研究

李普超，丁首辰

（中汽數據（天津）有限公司，天津 300300）

近年來，隨著軟件價值在整車中不斷擴大，軟件定義汽車的趨勢也逐漸變為現實。然而由于安全的原因，導致車載軟件發展相對遲緩。2014年，我國就將“智能網聯汽車”納入工信部發展規劃之中，以數據驅動的車載軟件正在成為定義汽車的顯著特征。文章依托汽車智能化發展趨勢，以汽車中控作為研究重點對象，針對其發展進程、電子電氣架構、車載OS等方面分別展開研究。最后結合未來發展趨勢，做出總結與建議。

軟件定義汽車；信息娛樂系統（IVI）；電子電氣架構（E/EA）；車載OS

前言

汽車中控是車艙內附加功能的操作區域，也是人車交互的主體。其功能性、美觀性以及便捷性在一定程度上決定著車型的銷量。傳統中控主要以車輛信息系統、車載信息娛樂系統、車載空調系統、流媒體系統以及空氣凈化系統為主，布局相對松散，且操作區域并不集中，且各模塊都有自己獨立的集成系統。而在各大模塊中，最能夠直觀提升駕駛體驗的當屬作為人機交互中心的IVI系統。

目前越來越多的主機廠正將ADAS系統與IVI系統融合，建立智能中控系統，并開始將中控智能化作為戰略布局方向。目前市場中的中控系統多以大屏以及娛樂功能來吸引消費者，但車載芯片、E/EA以及系統操作OS的自主開發技術才是中控系統智能化發展的核心。然而這些技術仍然被博世等一級供應商所掌握，長期掣肘主機廠，成為目前中控系統智能化進程緩慢的原因。

根據中汽數據顯示，我國IVI系統供應商在2020年8月共配套國產乘用車72.9萬輛，以德賽西威為首的頭部企業共占據配套總額的57.1%，其中8家為外/合資企業。從數據中也能看出，我國IVI系統供應市場仍舊屬于低集中寡占型（40%≤CR10<70%），競爭格局仍然存在。

為解決上述問題，以手機為核心的車機互聯系統（例：CarPlay）被互聯網企業推出，目前已有超過70余品牌，500多款車型實現前裝。這類系統通過手機界面投射的方式，以最低學習成本讓用戶實現導航、語音以及三方應用等功能，滿足其對智能中控的需求。然而這樣的系統，不僅沒有解決車企問題，還降低了中控的必要性，甚至出現取代趨勢。

1 技術水平

車載中控系統可被拆解為E/EA以及軟件系統開發，本節將針對其技術現狀展開研究。

1.1 E/EA

E/EA是車內電子零部件與功能集之間實現互聯的硬件結構與線束總成，是控制汽車功能的主要神經網絡。E/EA主要架構可以總結如下：

1）分布式：在該架構中，主機廠將功能拆分成多個單芯片控制的單功能模塊，并通過每個模塊的對應供應商進行采購，并以ECU（電控單元）作為核心，接入標準統一的通訊總線。該架構雖便于功能復用以及通信協調，但隨著車內電子功能不斷豐富，該架構會使車內ECU數量因算/儲力的局限而迅速上升，而大量ECU同時運行不僅會出現操作響應延遲，還會增加通訊總線的長度，使軟硬件間耦合。同時車內功能優化也要通過召回實現，效率較低。

2）DCU（域控制）：為解決上述問題，DCU架構應運而生。該架構將動力、ADAS、IVI、HMI等不同功能打包成域，并在各域中安裝取代各ECU的大部分算力的DCU。該架構通過DCU域集成來減輕車身總重，同時也為多系統融合打下算力基礎，以系統OS為載體集中呈現在中控中。

3）CCM（中央控制）：CCM是特斯拉在DCU基礎上衍生出的更加聚合的架構。該架構將核心域功能整合在CCM芯片中，外加左右車身（負責車身便利、底盤安全、動力傳動）組成三大控制模塊。此外，特斯拉還對IVI域進行了算力升級，保障三大模塊流暢通訊的同時，也為功能升級做算力準備。

1.2 車載OS

車載OS作為人機交互軟件平臺，具有軟硬件資源管理功能。目前主流車載OS主要基于WinCE、QNX、Linux以及Android等四大原生系統進行深度定制開發，其各自特點總結如下：

1）Windows CE：多任務鑲入系統，早期在導航與IVI方面具有強大實力。但隨著系統功能更多元、開發更簡易的趨勢發展逐漸被超越；

2）Quick Unix：基于分布式架構的實時操作系統，單機授權費較低，開發支持較好，受主流車企青睞，蘋果車機互聯系統也與QNX有深度合作。然而該系統較Linux以及Android 系統來說，應用生態相對匱乏；

3）Linux：免費開源操作系統，雖然定制開發難度大，且周期與成本高，但穩定性與處理效率十分優異，自定義程度高。特斯拉等具備自主研發能力的主機廠多以此系統作為基礎進行定制開發；

4）Android：免費開源、開發簡單、海量應用且具有成熟觸屏兼容技術，在廠商降本增效的同時，使消費者用最低的學習成本上手操作。然而該系統最大的問題在于穩定性較差，且迭代頻率較高，會在行車安全方面造成一定隱患。

隨著軟件定義汽車的發展趨勢逐漸明朗，未來中控操作系統將會成為吸引消費者的又一核心。而主機廠作為汽車生產提供商，對于中控操作系統開發的布局也將決定著產品在市場中的銷售表現。

2 未來趨勢

在汽車行業“新四化”趨勢之下，以特斯拉為代表的造車新勢力正在為車載中控系統賦予更多功能，軟件定義汽車的方向逐漸明亮。而中控系統則成為該趨勢下的首要抓手。

目前中控系統的發展趨勢主要以消除物理按鍵為主，運用大屏+智能OS的形式呈現，從而集中完成車內娛樂以及駕駛輔助等功能的操作。除特斯拉之外，市場中還存在多屏的布局形式，例如奧迪在A6L及以上車型中使用儀表外加上下雙屏布局，并搭載智能OS、AI語音交互以及ADAS等功能，在帶來便捷操作的同時，也將多塊屏幕的內容合而為一，做到車內信息的有序共享。然而由于開發與采購的成本較高，該類型中控多用于高端豪華車型，并不適合在所有車型中普及。例如奧迪在A3、Q3等親民車型中，多以大屏搭載車機互聯系統來降低智能中控的成本。

未來，隨著整車廠在軟件開發以及E/EA架構方面的技術不斷精進，成本方面的壓力將會逐漸優化，更加智能的中控將會在各級別車型中普及。同時隨著車載軟件應用不斷發展、自動駕駛技術以及相關規章制度的不斷成熟，人車交互的形式將會進一步提升。

3 總結建議

綜上所述，汽車行業目前已經邁入迭代階段，曾經軟件定義手機的趨勢也將出現在汽車行業。然而無論是系統軟件智能化發展，還是電子電氣架構信息化升級，車載智能中控都將成為其承載的核心平臺。

對于行業決策者來說，順應政策導向與市場潮流將是核心發展方向，而在潮流中站穩腳跟，或許可以從以下幾個方面來考慮：

3.1 夯實現有產業資源

目前汽車行業雖然進入發展迭代階段，但人們對于汽車的基本需求不會發生本質性改變，而汽車產品的價格依舊是消費者決策的根本因素。2020年1-8月，乘用車銷量依舊以朗逸、軒逸等價格實惠但智能化程度不高的車型占據。因此固本培元，牢握迭代階段的重點交替期十分關鍵。

3.2 提升軟件開發實力

傳統中控廠商主要以電子硬件作為核心產品，而隨著改革的推進，電子硬件的定位將逐漸成為軟件的載體或呈現形式，如同手機的硬件功能、體積逐漸被壓縮一樣，而軟件的功能則被不斷放大。因此對于傳統廠商來說，將重心向軟件方向傾斜，不斷提升完善自身軟件實力，將會在軟件定義汽車的浪潮中獲得一席之地。

3.3 軟硬件開發相互分離

對主機廠商來說，從繁雜的功能控制單元架構轉向域功能控制架構，能夠將軟件系統與硬件進行剝離開發，同時運用CCM將各大域功能進行連接，再將半成軟硬件進行整裝。這樣不但能縮短軟硬件開發時間，還能將汽車軟件功能作為主導，在不考慮硬件結構的情況下通過OTA技術升級功能。

3.4 軟硬件信息相互融合

在軟件定義汽車的未來，硬件將會成為產業鏈的底層，而E/EA則會成為產業鏈的中層，用于承載上游提供內容、體驗以及服務應用的軟件系統OS。任何層次的不兼容都將對汽車產品造成嚴重地影響，因此軟硬件之間的深度融合，是軟件定義汽車行業發展的關鍵。

Research on Intelligent Development of Automobile Control System

Li Puchao, Ding Shouchen

（China Auto Data (Tianjin) Co., Ltd, Tianjin 300300）

Since the software value in vehicles are continuously expanding, the trend of SDV has gradually become reality in recent years. However, due to the reason of safety, the development of vehicle software is relatively slow. China has already brought "Intelligent Connected Vehicle" into the development plan of the Ministry of Industry and Information Technology in 2014, and the data-driven vehicle software is becoming a significant feature of the SDV. Based on the development trend of automobile intelligence, this paper focuses on the development process, E/EA, vehicle OS and provide summaries and suggestions basing on future trend in the end.

Software definition vehicle; Information entertainment system(IVI); Electronic and electrical archite -cture(E/EA); Vehicle OS

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.03.062

U463

A

1671-7988(2021)03-196-03

U463

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1671-7988(2021)03-196-03

李普超，就職于中汽數據（天津）有限公司。