“硬件可扩展,软件可迭代;域控制向集中控制演进,云化;高性能,高带宽,高算力;强化功能安全和网络安全。”2020年12月3-4日,由今日汽车主办的“2020中国汽车动力总成电气化国际峰会”在上海召开。会上,华为技术有限公司数字能源产品线车载电源领域副总裁彭鹏提出了自己对下一代电驱动电力电子架构的思考。

在彭鹏看来,“臻智归一,‘架’‘域’未来”,只有自主掌握核心技术,才能在下一个汽车百年中占据先机。而华为希望通过对下一代电驱动电力电子架构等技术的研发,在未来引领整个行业趋势,最终把数字世界带入每一辆车。

华为技术有限公司数字能源产品线车载电源领域副总裁彭鹏

智能化浪潮袭来,电驱动系统变革在即

近年来,随着智能化浪潮来袭,汽车产业正在发生巨变。

2018年以前,电动车是以车为中心的功能车,主机厂更专注于功能的满足,对于用户来说则是所买即所得,售出即结束;2018年至2023年间,电动车更多是以人为中心的智能车,用户体验感被提升至更高的位置,为此也衍生出一系列个性化差异服务;2023年至2030年,车的价值更多变成以人为中心的移动空间,它会变成移动商店、医院、交流社区等,商业模式也会更加丰富。

站在未来看今天,当下电力电子驱动系统能否迎接未来发展的趋势要求?答案显然是否定的。

从电力电子架构来看,传统E/E架构软硬件紧密耦合,难以升级演进,总线式控制呈现高度绑定、高度定制、无法标准化接口;从开发模式来看,也无法满足快速迭代要求,以德系、日系车企为例,设计开发一款车大概需要四至五年时间,而电力电子产品一般遵循摩尔定律发展规律,要求更新速度飞快,这也意味着目前开发模式和开发平台都无法满足电动化、智能化的要求。

对标尖端,传统车企动力域智能化及新商业模式任重道远

一边是传统电驱动系统无法满足行业快速发展需求,另一边还有新造车企的强势出击。今年初,特斯拉通过OTA将Model S 和Model X 的续航里程分别提升4.6%和7%,升级后的续航里程分别达到628 和 565公里。此外,其还通过OTA完成了扩大功率、缩短刹车的路径、更新软件功能等一系列动作。这使得动力域智能化已经不再只是一个故事,而是已有实际产品。

在此之下,对于中国传统车企及上下游企业来说,改变迫在眉睫。

打破垄断,零部件企业更需掌握核心技术

除了产品的快速迭代,随着汽车产业向电动化、智能化转型,安全问题被更广泛的关注。

电气化过程中,由于电力电子部件的增多,涉及到了更多的诸如高压安全、转矩安全等原本传统燃油车没有的话题。包括:电力电子器件增多带来的扭矩安全可靠风险增加;动力系统高压化带来电气安全风险增加;关键零部件的电气化带来热安全风险增加;网联化+多外部接口带来网络安全风险增加;高压电气系统带来电磁辐射风险增加;非车规级部件应用带来整车可靠性风险增加;核心器件被国外巨头垄断带来供应风险增加等。

目前我国汽车产业"四基" 依然薄弱,影响产业安全健康发展

正如中国工程院院士、中国汽车工程学会理事长李骏所言,当前我国汽车产业"四基"依然薄弱,基础软件、元器件等多个短板尚待补齐,威胁产业安全健康发展;部分关键基础材料尚待突破,阻碍产品技术水平快速提升;部分基础工艺尚有瓶颈,影响技术创新从研发到产业化的有效实施;部分关键零部件对进口依赖严重,难以达成产业链的安全可控。数据显示,目前我国汽车产业三电部件核心器件全部依赖于国外巨头供应,半导体市场国产器件占比仅5%。

实际上,经过多年发展,我国已经拥有了全球最大的汽车市场规模,但核心零部件始终是发展短板。新能源汽车要真正获得竞争力、向高端化发展,必须进行产业升级。

因此,近日发布的《节能与新能源汽车技术路线图(2.0版)》中特别指出,未来汽车发展目标是将人工智能、云计算等与数字经济相结合,使得产业向更加智能的方向发展,实现软硬件独立自主,增强我国汽车工业实力。

这意味着,不止整车,每一个零部件的设计、工艺都需加速升级。

DriveONE支撑,华为"软件定义汽车"理念落地

基于对汽车产业现状了解及市场判断思考,华为做出了成为智能网联汽车的增量部件提供商的决定。华为在车载领域布局是从2014年开始的,以mPower(多形态电驱、充电及电池管理系统)起步,该业务已于2019年实现规模化商用。

为了迎接汽车产业未来的趋势要求和挑战,2020年9月,北京车展期间,华为又推出多合一电驱动系统DriveONE,为业界首个超融合电源与解决方案,可提供开放平台与跨代技术,助力车企造好车。

“O”为Open Platform(开放平台),包括软件平台AutoSar架构、硬件平台 CCA架构、数字化开发平台PDDP;“N”为New Generation(跨代技术),包括第一代多部件方案、第二代融合方案、第三代动力域方案;“E”则是Excellent Experience(卓越体验),致力于融合极简、安全可靠、AI云智等。实际上,“ONE”还有另外一层含义,把产品做到融合极简。华为希望把复杂留给自己,简单交给客户,给客户带来价值。

华为DriveONE可提供开放平台与跨代技术,助力车企造好车

具体来看,软件开发平台AutoSar为华为100%全自研产业,无需依赖第三方软件工具,帮助车企实现硬件和软件的解耦。目前这一部分国外垄断企业的收费非常贵,开发一个模块需要五百万美金,且纯利润极高,同时也给车企开发造成了巨大的负担。而华为AutoSar平台旨在帮助车企打破垄断,降低开发成本。

硬件平台CCA架构则可以实现软硬件解耦,车云一体化,支撑软件定义汽车落地。目前华为可提供三大操作系统,包括鸿蒙座舱操作系统HOS、智能驾驶操作系统AOS,以及智能车控操作系统VOS,此外域控制器领域还包括CDC、VDC和MDC。通过核心技术和域外控制,再到云的传播路径,来支撑未来软件定义汽车的落地,以及动力域的常用常新。

电动数字化开发平台PDDP则旨在通过AI与大数据加持,解放现有开发模式。目前汽车行业开发模式是车企提供设计,并完成生产上市,未来华为希望能够实现车企和用户互动,共同设计和开发新车,并通过云平台、AI平台实现设计规划的落地,而不是将一款车完全生产出来后,再进行一系列验证,这将会大大简化和缩短开发流程。

New Generation讲究臻智归一,关注发展电、热、云跨代技术

事实上,基于华为30多年在电力电子领域的积累,其平台上拥有丰富的大数据资源。如通过长期服务各国基站得到的电网数据等。这些数据可以为电动车、充电桩的测试和应用提供服务。华为基于此开发了第一代多部件方案,并朝着第二代融合方案发展中。相比第一代,第二代方案将电力电子、热处理等技术融合,可实现系统上云。未来随着第三代技术的实现,动力域控制会更加集中,大数据、人工智能合作也会更加紧密和稳定。

大道至简。动力域走向高度集中化,将使得整车布置演进更简单。而融合架构下创新的功能安全设计,可以使得从部件到系统的融合更高集成度,更安全;从单机模拟到场景验证更智能、更安全。华为希望通过DriveONE专属网络安全硬件,以及STRIDE华为独有网络安全模型,为企业构建三横五纵深层网络安全防御体系;通过集中扁平式OTA架构,简单快速升级,把优质体验带给客户,最终实现“把数字世界带入每一辆车”。