智能网联汽车E/E架构发展趋势解读【附原版PDF参考资料下载】

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未来汽车发展的四大趋势
趋势一.  自动驾驶
  • 从驾驶辅助 到半自动驾驶,最终实现全自动驾驶

  • 全世界都在为实现“0事故“而努力

趋势二.  电动化出行
  • 强制减少二氧化碳排放量必然使动力总成电气化

趋势三.  高级信息安全
  • 随着汽车互联性的增强和软件的增加,被黑客攻击的风险也在上升

  • 车内/外互联必须进行信息安全防护

趋势四.  互联性
  • 通过将汽车融入互联网来推动车辆的高级互联性

  • 汽车将完全充分互联(V2I,V2V,车内互联)

图1. 未来汽车四大趋势

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自动驾驶汽车
2.1 自动驾驶系统组成框架
自动驾驶系统包括:
  • 感知模块

  • 数据处理和决策控制模块

  • 车辆动态控制模块

自动驾驶实现的关键 - 多系统和多学科协作
图2. 自动驾驶系统组成框架
2.2  感知模块

驾驶员的感官将被各种技术的传感器所构成的“防护罩”所替代。

图3.环境感知传感器布置示意图

自动驾驶等级越高,需要的感知传感器越多,因此也需要更高级别的系统集成 - 更高级别的仿真模拟和数据训练。

图4. 不同级别自动驾驶的传感器需求
 互联汽车
互联汽车将会为我们提供很多应用场景,但汽车从封闭系统转向开放系统也会带来多重风险。

应用场景:

  • 电子不停车收费系统

  • 交通拥堵探测

  • 事故避免

  • 紧急服务的优先级控制

图5. 车联网使车辆由封闭走向开放

2.1 互联汽车信息安全威胁

信息安全不仅仅是现代汽车的一个特征,信息安全与传统安全也有着内在的联系。传统安全或信息安全漏洞都可能导致同样的后果:生命受到威胁。
  • 传统安全 - 由危害车辆安全运行的偶然性错误造成

  • 信息安全 - 因蓄意攻击系统和软件的行为引起

图6. 传统安全与信息安全
2.2  互联汽车安全信息安全防护
一个防火墙是不够的!在构建安全体系结构的过程中,必须添加各种安全工具。
  • 安全的车载通信

  • 沙盒技术

  • 防火墙&网关

  • 单个ECU的基本防护(防盗&访问)

图7. 车辆信息安全防护

防护措施:
1)信任锚 - 受保护的执行环境托管

→  密钥存储及相关加密操作

→  信息安全应用程序

2)MCU集成

→  高速率

→  信息安全车载通讯

→ 逻辑信息安全

3)离散安全控制器

→ 外部通讯

→ 保护高价值数据信息

→ 通过认证的硬件安全性

 未来汽车E/E架构的趋势

3.1 智能网联汽车对E/E架构的需求

1)360毫米波雷达需要一种新型的传感器、总线以及处理架构。

图8. 传感器对E/E架构的需求

2)中央计算机的引入触发了对高性能,失效-可运行的微控制器(MCUs)的需求。
图9. MCU的需求

3)传感器网络和V2X数据量需要更高的计算性能和新的域架构。

图9. 传感器网络和V2X的需求

3.2  未来E/E架构的发展趋势

1)智能网联汽车对E/E架构需求:
  • 自动驾驶需要E/E架构也按相应的功能等级进行设计

  • 新/先进功能带来的管理复杂性

  • 解决不断增加的常规安全和网络信息安全要求

  • 增加灵活性并实现“可升级性(SOTA)

  • 优化系统成本,并保持低功耗

不同主机厂采用不同的方法(进化性的或破坏性的)来改进E/E架构,这些方法可以分为以下几类:

  • Domian Control - 域控制

  • Domain Integration  - 域集成

  • Zone Architecture  - 区域性架构

  • Car Computer  - 车载计算平台

2)主机厂E/E架构路线图
E/E架构开始向 基于区域性形式的架构演进。

图10. 主机厂E/E架构路线

参考资料:

1. Semiconductors enabling Automated Driving

2. Semiconductor enabling a connected and automated car

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