Ein Artikel mit einer Bestandsaufnahme der Entwicklungstrends und Mainstream-Technologien von Smart Cars

Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Elektrifizierung, Intelligenz, Vernetzung und des Teilens von Autos sind immer mehr neue Technologien und neue Produkte entstanden. Der Grund, warum im Bereich der intelligenten Autos mittlerweile hunderte Blumen blühen Phänomen ist die kontinuierliche Weiterentwicklung der Technologie, die einfach die Ermächtigung der Technologie darstellt.

Wenn wir wissen wollen, warum Autos autonom fahren können, müssen wir zunächst die Bedeutung von Fused Sensing, Fahrzeug-Straßen-Kollaboration, großen Rechenleistungschips, hochpräzisen Karten und anderen Technologien verstehen; Obergrenze der Batterielebensdauer von Elektrofahrzeugen, nur Zunächst müssen wir uns ansehen, wo die Batterietechnologie angekommen ist, wie z. B. 4680-Batterien, kobaltfreie Batterien, Festkörperbatterien, CTP/CTC, Blade-Batterien, 800-V-Plattformen usw.; darüber hinaus sind Dinge wie die elektronische und elektrische Architektur des Fahrzeugs, die Informationssicherheit, das Wärmemanagementsystem, riesige und komplexe Technologien wie Hybridtechnologie und Brennstoffzellentechnologie wie die zugrunde liegende Grundlage, die den Aufbau zukünftiger intelligenter Autos bestimmt.

Wenn wir uns auf die neuen Entwicklungen in der Automobilindustrie im Jahr 2022 freuen, könnten wir genauso gut eine Bestandsaufnahme und Analyse rund um drei Schlüsseltechnologien durchführen: Bei der einen handelt es sich um große Rechenleistungschips, bei der anderen um die 800-V-Hochspannungs-SiC-Plattform. Die dritte ist die konvergente zentrale Computerarchitektur mit mehreren Domänen. Diese drei Inhalte sind die Schlüsseltechnologien, die eine starke Entwicklung und eine groß angelegte Markteinführung im Jahr 2022 einleiten werden. Lassen Sie uns nacheinander über sie sprechen.

1 Die große Rechenplattform mit 1000TOPS-Rechenleistung läutete das erste Jahr der Massenproduktion und -installation ein

In diesem Jahr scheinen wir oft den Begriff Rechenleistung TOPS zu hören, und Chiphersteller zerbrechen sich den Kopf, um die Rechenleistung zu verbessern In Bezug auf ihre Produkte prahlen verschiedene Automobilhersteller auch ständig damit, dass ihre Autos mit weniger Rechenleistung als das gesamte Fahrzeug Leistung erzielen können. Es scheint, dass auch die Leistung eines Autos nicht mehr das einzige Kriterium ist Im Zeitalter intelligenter Autos außer Kontrolle geraten. Was genau ist Rechenleistung?

Tatsächlich beschreibt die Rechenleistung einfach die Rechenleistung eines Chips. 1TOPS bedeutet, dass der Prozessor eine Billion Operationen pro Sekunde ausführen kann (10^12). . Tatsächlich können wir es mit dem menschlichen Gehirn vergleichen. Je mehr Neuronen, desto intelligenter ist es. Wenn das Auto den Menschen ersetzen will, muss es über eine leistungsfähigere Rechenleistung verfügen Wir erkennen und antizipieren die unvorhersehbare Umgebung auf der Straße und verbessern unsere Fahrsicherheit. Je größer also die Rechenleistung des Chips ist, desto mehr Szenarien und Funktionen kann er bewältigen und auf sie reagieren und desto stärker ist seine Fähigkeit, uns in Notfällen und komplexen Szenarien zu helfen.

Der Salon Mecha Dragon, der Ende letzten Jahres auf der Guangzhou Auto Show vorgestellt wurde, hat eine Rechenleistung von 400 TOPS;

NIOs ET7/ET5 ist mit 5-Millimeterwellenradaren, 12 Ultraschallradaren und 1 Ultra ausgestattet -33 Hochleistungssensoren mit großer Reichweite, einschließlich hochpräzisem Lidar, mit Unterstützung von vier NVIDIA Drive Orin-Chips, verfügen über eine Gesamtrechenleistung von bis zu 1016 TOPS

Das ist noch nicht vorbei, Great Wall WEY; Mocha wurde gemeinsam von Haomo Zhixing und Qualcomm entwickelt. Mit dem Segen von „Little Magic Box 3.0“ wird die Rechenleistung erstaunliche 1440 TOPS erreichen.

Aber es muss klargestellt werden, dass sich die Rechenleistung von Tausenden von TOPS nicht auf einen einzelnen Chip bezieht, sondern auf eine sehr große Rechenleistungsplattform, die durch mehrere Chips integriert ist. Oben haben wir erwähnt, dass NIOs Supercomputing-Plattform ADAM 1016TOPS erreicht hat Es gibt vier Orin-Chips mit einer einzelnen Chip-Rechenleistung von 254 TOPS. Daher haben wir auch eine statistische Zusammenfassung der Chip-Rechenleistung im aktuellen Mainstream-Chip-Bereich erstellt, um zu sehen, welches Niveau jeder Chip erreicht hat:

Durch die In der statistischen Tabelle können wir feststellen, dass der Orin-Chip von NVIDIA die größte Rechenleistung unter den inländischen Marken hat. Der Huashan 2 A1000Pro hat eine Einzelchip-Rechenleistung von 196 TOPS erreicht Intelligent COM Yang Yuxin sagte einmal: „Die Prämisse von softwaredefinierten Autos ist, dass die Hardware an erster Stelle steht. Nur wenn die Leistung und Rechenleistung der Hardware vollständig vorbereitet sind, können nachfolgende Software schnell iterative Upgrades und erweiterte Funktionsanwendungen realisieren.“ Daher besteht die Entwicklungsstrategie von Black Sesame darin, die Hardware an die erste Stelle zu setzen und so viel Rechenleistung wie möglich zu verteilen. Genau wie bei vielen Leistungsbegeisterten, die die Anzahl der Zylinder und die Leistung anstreben, ist die Leistung möglicherweise nicht verfügbar, aber sie muss verfügbar sein. Aber alles hat zwei Seiten. Obwohl der reservierte Rechenleistungsraum ausreicht, werden die Kosten zwangsläufig steigen. Es hängt davon ab, ob die Autohersteller und Verbraucher bereit sind, für diesen Teil der reservierten Rechenleistung zu zahlen.

Natürlich ist auch die inländische Chipfabrik Horizon sehr gut. Der im letzten Jahr veröffentlichte Journey 5-Chip erreichte 128TOPS, und Horizon-CEO Yu Kai hat oft gesagt, dass Horizon nicht nur nach physischer Rechenleistung, sondern nach Werten strebt ​Deep Neural Networks haben mehr Rechenleistung auf dem Chip, also FPS (Frames Per Second). Es scheint ein wirtschaftlicherer Ansatz zu sein.

Darüber hinaus ist die Stärke der drei ausländischen Giganten NVIDIA, Qualcomm und Intel Mobileye im Bereich autonomer Fahrchips nicht zu unterschätzen. Auf der CES 2022 haben diese drei Unternehmen auch ihre besonderen Fähigkeiten unter Beweis gestellt Unternehmen werden die offene DRIVE Hyperion-Plattform übernehmen, beispielsweise die High-End-Marken Polestar, NIO, Xpeng, Li Auto, R Auto und Zhiji Auto von Volvo, die DRIVE Hyperion bereits eingeführt haben.

Die Plattform umfasst Hochleistungsrechner und Sensorarchitektur, um den Sicherheitsanforderungen vollständig autonomer Fahrzeuge gerecht zu werden. Die neueste Generation von DRIVE Hyperion 8 ist mit einem redundanten NVIDIA DRIVE Orin System-on-Chip, 12 Surround-Kameras, 9 Radargeräten, 12 Ultraschallmodulen, 1 nach vorne gerichteten Lidar und 3 internen Wahrnehmungskameras ausgestattet.

Dieses System verfügt über eine starke Sicherheitsredundanz. Selbst im Falle eines Computer- oder Sensorausfalls kann die Backup-Ausrüstung sicherstellen, dass das selbstfahrende Auto die Passagiere sicher an ihr Ziel bringt.

Qualcomm hat die Snapdragon Ride-Plattform im Bereich des autonomen Fahrens auf den Markt gebracht, die die Anforderungen des autonomen Fahrens der Stufen L2+/L3 erfüllen kann. Qualcomm hat kürzlich auch eine Reihe von Kooperationsentwicklungen angekündigt, darunter die Unterstützung von General Motors beim Bau des Cadillac LYRIQ und die Unterstützung von BMW beim Aufbau seiner Plattform für autonomes Fahren. Gleichzeitig gab Qualcomm auf der Messe bekannt, dass es sein Technologieportfolio erweitert, um auf die sich ändernden Anforderungen im Bereich des autonomen Fahrens zu reagieren.

Intels Mobileye hat drei Chips in Folge herausgebracht, nämlich EyeQ Ultra, EyeQ 6L und EyeQ 6H. Es kann als Fanfarenaufruf zum Gegenangriff angesehen werden.

In Zukunft wird die Rechenleistung von Chips der Grundstein für die Entwicklung intelligenter Autos sein. Nur mit kontinuierlichen Durchbrüchen in der Rechenleistung kann die Obergrenze der Intelligenz intelligenter Autos erhöht werden.

2 Die 800-V-Hochspannungs-SiC-Plattform wird zu einer magischen Waffe für Automobilhersteller

Wir haben bereits erwähnt, dass die Rechenleistung des Chips den Intelligenzgrad eines Autos bestimmt, also die Technologie, über die wir sprechen werden Als nächstes geht es um die Technologie, die ein Elektroauto ausmacht: Die Fähigkeit, schnell und langsam aufzuladen.

Sie müssen wissen, dass langsames Laden für viele Benutzer von Elektrofahrzeugen zu einem großen Problem geworden ist und auch der Übeltäter ist, der viele Benutzer davon abhält, Elektrofahrzeuge auszuprobieren. Obwohl es derzeit Batteriewechseltechnologien gibt, die die Energieauffüllungseffizienz erheblich verbessern können, Aufgrund der Kostengründe wie hohe Kosten und Schwierigkeiten bei der Förderung schränken seine Entwicklung ein. Daher ist Schnellladen derzeit die Lösung mit dem größten Entwicklungspotenzial und der größten Wahrscheinlichkeit, sich durchzusetzen.

Zuallererst müssen wir wissen, dass die Ladegeschwindigkeit durch die Ladeleistung bestimmt wird. Dann erinnern wir uns an das Physikwissen in der High School, Leistung = Spannung × Strom, also P = U*I Es gibt nur zwei Möglichkeiten, die Ladeleistung zu erhöhen: entweder die Spannung erhöhen oder den Strom erhöhen.

So wurden zwei technische Routen entwickelt, eine ist die Hochspannungsschule, vertreten durch Tesla und Ji Krypton, und die andere ist die Hochspannungsschule, vertreten durch Porsche und unterstützt von vielen anderen Herstellern. Lassen Sie uns kurz über die Hochstromschule sprechen. Wir führen auch die Heizformel ein: Q=I^2Rt. Es ist ersichtlich, dass die Wärme exponentiell ansteigt Wenn der Strom zunimmt, ist die Wärmeableitung beispielsweise zu einem Entwicklungsproblem geworden. Beim Laden an einem V3-Kompressor mit einer Leistung von 250 kW kann die Wärmeerzeugung bis zu 600 A betragen Man hätte es sich vorstellen können, aber Tesla verwendet eine wassergekühlte Ladepistole und verschiedene Wärmemanagementlösungen ermöglichen die Lösung dieses Problems. Darüber hinaus liegt der Grund, warum Tesla Hochstrom als Entwicklungsrichtung wählt, in Kostenkontrollproblemen, da die Komponenten der Hochspannungsplattform die Kosten des gesamten Fahrzeugs erhöhen. Aus den aktuellen Preissenkungen von Tesla für Hochspannung geht hervor ist offensichtlich etwas gegensätzlich zur Situation.

Dann kommen wir zurück zum Thema Hochvoltplattformen. Die herkömmliche Spannungsplattform beträgt im Allgemeinen 400 V. Die Hochspannung kann das Erwärmungsproblem großer Ströme effektiv lösen Adaptionslösungen auf der Fahrzeugseite.

Ladeterminal: Ladepistolen, Schütze, Kabelbäume, Sicherungen und andere Komponenten müssen ausgetauscht und auf hochspannungsbeständige Materialien umgerüstet werden.

Fahrzeugende: Die fahrzeugeigene Leistungsbatterie, der Klimakompressor, der Elektroantrieb, PTC, OBC, DC/DC und andere Hochvolt-Plattform-orientierte Komponenten müssen neu konzipiert und an die neue Hochspannung angepasst werden Plattform.

Die Aufrüstung des Ladeterminals ist leicht zu sagen, aber die Komponentenaufrüstung des Fahrzeugterminals erfordert die Realisierung neuer technischer Unterstützung. Es wurde bereits erwähnt, dass das Problem des Hochstroms das Problem der Wärme ist. Daher ist der begrenzende Faktor der Hochspannung die aktuelle Automobilkomponente IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), also ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate.

Es hat eine unzureichende Hochdruckbeständigkeit, daher ist es notwendig, ein neues hochdruckbeständiges Material zu wählen, um bestehende Komponenten zu ersetzen. Dieses neue Material ist SiC-Siliziumkarbid.

Die Betriebstemperatur von SiC-Geräten liegt über 200 °C, die Betriebsfrequenz liegt über 100 kHz und die Spannungsfestigkeit kann 20 kV erreichen Ein Drittel des gesamten IGBT, das Gewicht beträgt 40 % bis 60 %. Unter verschiedenen Arbeitsbedingungen von Elektrofahrzeugen können SiC-Geräte 60 % bis 80 % verbrauchen. weniger Leistung als IGBT, und der Wirkungsgrad kann um 1 % bis 3 % verbessert werden.

Aber es sollte auch beachtet werden, dass IGBT etwa 7–10 % der Kosten von Elektrofahrzeugen ausmacht und damit nach Leistungsbatterien das zweitteuerste Zubehör für Elektrofahrzeuge ist. Wenn SiC verwendet wird, betragen die aktuellen Kosten für SiC-MOSFETs auf demselben Niveau etwa das 8- bis 12-fache der Kosten für IGBTs, und der Verlust ist auch größer als bei IGBTs. Wenn daher eine Hochspannungsplattform zum Einsatz kommt, wird die Kostenkontrolle auch für Automobilhersteller zu einem großen Problem.

Neben dem bereits erwähnten Porsche Taycan, der bereits eine 800-V-Hochspannungsplattform nutzt, beschleunigen auch viele inländische Marken ihr Layout. Beispielsweise wird der neu veröffentlichte Xpeng G9 mit einer 800-V-SiC-Plattform und einer 480-kW-Hochspannungs-Aufladesäule ausgestattet sein.

Der Great Wall Salon Mecha Dragon unterstützt auch Hochspannungsplattformen. Darüber hinaus werden viele Marken wie BYD, Dongfeng Lantu, Geely Automobile, GAC Aian, Li Auto, BAIC Jihu und andere dem Camp beitreten von Hochspannungsplattformen.

Sowohl Hochstrom als auch Hochspannung sollen die Effizienz unserer Energieauffüllung verbessern, aber derzeit wird erwartet, dass sich die 800-V-SiC-Hochspannungsplattform zum Mainstream durchsetzt, und viele Automobilhersteller werden diese Plattform auch in ihren Fahrzeugen nutzen Autos, daher wird es in diesem Jahr auch das erste Jahr der Entwicklung der 800-V-SiC-Hochspannungsplattform sein. Obwohl noch viele Schwierigkeiten zu lösen sind, sehen wir, dass die Marktaussichten sehr gut sind.

3 Die Automobilelektronik- und Elektroarchitektur entwickelt sich von einer verteilten Architektur zu einer Multidomänenintegration

Wenn wir über dieses Thema sprechen, müssen wir zuerst um zu verstehen, was elektronisch und elektrisch ist. Die Architektur wird auch E/E-Architektur genannt. Diese Architektur bezieht sich auf den Gesamtlayoutplan des elektronischen und elektrischen Systems des Fahrzeugs, der verschiedene Sensoren, Prozessoren, Kabelbaumverbindungen, elektronische und elektrische Verteilungssysteme integriert. sowie Software und Hardware im Fahrzeug, um die gesamten Fahrzeugfunktionen, -abläufe, -leistung und -energieverteilung zu realisieren.

Generell ist die Realisierung von Funktionen wie Allradantrieb, Airbags, Antiblockiersystem, Hebefenster und Radio-Car-Entertainment-System erforderlich Unsere Fahrzeuge basieren auf dieser Architektur und steuern jede Funktion über eine Komponente, die als „ECU“ bezeichnet wird. Die Funktion eines Steuergeräts ist im Grunde relativ einfach Sie können sich also vorstellen, dass in unseren Autos Dutzende von Steuergeräten erforderlich sind, um sie zu steuern. In der frühen E/E-Architektur war jedes Steuergerät über CAN- und LIN-Busse miteinander verbunden Aufgrund der zunehmenden Beliebtheit von Cockpits wird die Verwendung verteilter Steuergeräte zur Steuerung des Autos große Probleme hinsichtlich der Anzahl der Chips, der Fahrzeugkosten und der Sicherheit mit sich bringen. werden zur Steuerung des Steuergeräts und der Sensoren des gesamten Fahrzeugs verwendet. Es entstand die Architektur DCU (Domain Control Unit), also der Automotive Domain Controller.

Derzeit werden Domänencontroller typischerweise in fünf Hauptdomänen unterteilt: Antriebsstrang, Fahrwerkssteuerung, Karosseriesteuerung, autonomes Fahren und intelligentes Cockpit. Jede Domäne verfügt über ein Haupt-Hochleistungs-ECU, das für die Verarbeitungs- und Weiterleitungsfunktionen innerhalb der Domäne verantwortlich ist. Innerhalb einer Domäne wird im Allgemeinen ein Niedergeschwindigkeitsbus verwendet, und zwischen Domänen wird ein Hochgeschwindigkeitsbus oder die häufig verwendete Automotive-Ethernet-Verbindung verwendet.

Unter diesen Domänenkontrollen erregt die Domänenkontrolle für autonomes Fahren mehr Aufmerksamkeit. In der Vergangenheit erforderte ein ADAS-System die Implementierung mehrerer unabhängiger Steuergeräte. Zum Beispiel Spurhalte- und Verkehrserkennungs-ECU, Vorwärtskollisionswarn-ECU, Einparkhilfe-ECU und Totwinkel-Erkennungs-ECU. Einige verfügen auch über Steuergeräte für Panoramasicht, Steuergeräte für Heckkollisionswarnung usw. Da es nun einen Domänencontroller für autonomes Fahren gibt, kann eine Domäne alle Funktionen realisieren, was die Integration des Fahrgestells und die zentrale Steuerung der Funktionen erheblich verbessert.

Die zukünftige Entwicklung der E/E-Architektur wird sich in Richtung verteilter domänenzentrierter zentraler Datenverarbeitung entwickeln:# 🎜 🎜#

Verteilte Architektur: Unter dieser Architektur besteht eine entsprechende Beziehung zwischen dem Steuergerät und den implementierten Funktionen.

Domänenzentralisierte Architektur: Diese Architektur integriert ECU weiter und führt DCU (Domänencontrollereinheit, Domänencontroller) ein.

Zentrale Computerarchitektur: Diese Architektur integriert DCUs weiter, und alle DCUs sind in einen zentralen Computer integriert. Es gibt keine Übereinstimmung zwischen Funktionen und Komponenten; ein zentraler Computer steuert die Aktoren nach Bedarf.

Im Prozess der Domänenzentralisierung zum zentralen Computing gibt es eine weitere überzogene Form, die viele Automobilunternehmen derzeit erleben . Sie alle versuchen, Domänen zusammenzuführen. Derzeit gibt es zwei gängige domänenübergreifende Integrationslösungen: 1. Fusion nach Funktion 2. Fusion nach Standort.

Fusion nach Funktion: Drei-Domänen-Architektur. Die Drei-Domänen-Architektur unterteilt das gesamte Fahrzeug in drei Funktionsbereiche: Fahrzeugsteuerung (Vehicle Domain Controller, VDC), intelligentes Fahren (ADAS Domain Controller, ADC) und Smart Cockpit (Cockpit Domain Controller, CDC), um Fahrzeugfahren und Autonomie zu realisieren Fahr-, Infotainment- und andere Funktionen. Beispielsweise fallen die E3-Architektur der MEB-Plattform von Volkswagen, die iNEXT-Modellarchitektur von BMW und die CC-Architektur von Huawei alle in diese Kategorie.

Fusion nach Standort: Je nach physischem Raum des Autos ist das gesamte Auto in mehrere Bereiche unterteilt, z. B. den linken Körperbereich, den rechten Körperbereich, usw. Die Anzahl der Kabelbäume kann erheblich reduziert werden, wodurch mehr Platz frei wird. Tesla, Toyota usw. fallen alle in diese Kategorie.

Kurz gesagt, die zukünftige Entwicklungsrichtung muss in Richtung Reduzierung der Entropie gehen. Die Verteilung bedeutet Komplexität und hohes Chaos, und letztendlich wird eine einheitliche Verwaltung den Entropiewert verringern, was eine Kostensenkung und -steigerung bedeutet Effizienz bedeutet, dass mehr Funktionen erweitert werden können.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonEin Artikel mit einer Bestandsaufnahme der Entwicklungstrends und Mainstream-Technologien von Smart Cars. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!