一文解析智界S7之E/E架构

汽车   2024-09-28 08:40   江苏  
2024年4月,智界S7小改款,智界S7的售价区间依然是24.98万元-34.98万元,但与首次上市发布会相比,Max后驱长航智驾版、Max+后驱超航智驾版和Max RS四驱性能版的售价,均下调了2万元;与问界比,智界也是亲儿子,不过问界主打SUV,智界主打轿车。在E/E架构方面,只是加强了智能驾驶和座舱,整体E/E架构还是不如全新设计的问界先进。

智界S7
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智界S7与小米SU7定为高度重合。

智界S7的智能驾驶摄像头部分
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智界S7的智能驾驶摄像头部分,11个摄像头,其中4个360环视,前视有长短两个摄像头,车身两侧4个摄像头,车后一个中距离摄像头。还有三条CAN线与底盘系统连接。

智界S7惯导、激光雷达和区域控制器
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智界S7有独立的惯导天线,惯导系统同时也通过CAN与底盘系统连接,智能驾驶域控制器再与左区域控制器连接,是最先进的交叉域控制器,且带宽1000M,比大多数新兴造车的100M要高不少。

智界S7智能驾驶的毫米波雷达部分
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智能驾驶的毫米波雷达部分使用了CAN-FD网络。如果是4D毫米波雷达,最好使用以太网。

智界S7座舱域控制器框架
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上图是智界S7座舱域控制器框架,组合仪表或许可以再输出HUD一路视频。

智界S7座舱域控制器
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显然座舱域不负责360环视,座舱域的输入摄像头有两个,一个是DMS,驾驶员状态监控,另一个是OMS,乘员状态监控。左右区域控制器都有连接座舱域。麦克风有4个,通过A2B总线连接。T-BOX负责紧急呼叫,有一路音频输入与座舱域连接。

智驾S7 T-Box系统框架图
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T-BOX显然是在室内顶灯的位置,因此也加入了室内顶灯控制,但T-BOX该有的以太网系统却被CAN-FD代替,或许是出于成本的原因亦或者是老旧的E/E架构不愿改动太多,但所有新兴造车都是使用以太网系统,这样OTA和通讯的速度会远远高于CAN-FD系统。

智界S7动态控制系统框架
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这个动态控制系统似乎是网关和底盘域控制系统的结合,这里图上有两个左区域控制系统,似乎是写错了,其中一个应该是后区域控制系统,几个域控制系统之间应该用高速以太网连接,似乎还是为了成本,依旧采用了低速率的CAN-FD网络。诊断系统居然还是CAN网络,这是很老旧的设计,即便是99%的传统车厂都是采用高速以太网。

智界S7的底盘网络
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智界S7的信息娱乐、主动悬架、动力、智能驾驶、数字钥匙均采用了比传统CAN网络带宽略高一点的CAN-FD系统,当然这与以太网比是天壤之别,以太网带宽是CAN-FD的百倍以上。

智界S7的电驱动系统
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智界S7的电驱动系统还是CAN-FD网络。

智界S7的高压系统
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智界S7的电气系统的保险丝似乎大多采用电子保险丝(因为都标注了EF,即电子保险丝的缩写),这点给予好评,电子保险丝是串联到主电源轨并由逻辑电路进行控制的低电阻开关,用于保护负载和电源。与传统的熔断器或聚合物PTC相比,电子保险丝体积更小、速度更快、效率更高,它可以检测过电流和过电压情况,对其做出反应,并且在故障事件之后无需更换。
传统保险丝基于导体在过载条件下会过热和熔化的原理,与之不同的是,电子保险丝仅钳制输出电压和/或限制通过电流,从而允许在最终断开保险丝之前正确地为设备供电,如果发生持续故障,最终将断开负载。这样就可以避免负载和电源损坏,同时避免瞬态条件引起的误触发。此外,在由DC总线供电的应用中,电子保险丝减轻了负载故障所引起的总线压降,从而避免了扰动或欠压传递到连接同一总线的其他负载上。特斯拉最早使用电子保险丝,当然主要的推动者还是电子保险丝产品厂家意法半导体和德州仪器。
智界S7的继电器数量很少,也给予好评,继电器多了功耗会增加,安全性和可靠性也不如半导体供电,目前也有用半导体取代继电器的趋势。
最后再来说说为什么以太网要比CAN先进。CAN与以太网通讯最大的区别不仅仅是带宽速率的百倍差异,还在于两者有着本质不同,CAN是面向信号的,以太网是面向服务的。面向信号的通信方式(Signal-Oriented Communication)是为了将信号进行传输,比如节点B需要节点A的某一个信息(即一个信号值),节点A就直接把这个信号同其他信号一起,打包成报文丢到总线上,节点B收到之后就能够获得该信号了。
通讯协议的七层OSI标准,CAN比较简单,只有物理层和链路层。在这种传输情况下最核心的就是通信矩阵,在通信矩阵中以信号作为主要对象,体现出信号被封装到哪条报文中,信号被哪个节点发送,被哪个节点接收。目前用的最多的是将通信矩阵做成数据库的方式,在仿真、代码实现、测试等阶段都能够使用,也就是诸如*.dbc文件的CAN总线数据库。DBC是要提前预设好规则和内容的,每一个功能或应用的添加和修改,DBC也要做出对应的修改,然后写入MCU。这就导致CAN网络系统开发周期长,升级困难,一般要基于原型ECU开发。
以太网是基于服务的,也是SOA面向服务软件架构的基础,也是SDV软件定义汽车的基础。没有以太网就没有先进性。
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以太网具备完整的OSI七层模型,车载以太网目前基本上都是以SOME/IP为中间件的,SOME/IP是Scalable service-Oriented MiddlewarE over IP的缩写,表示“运行于IP之上的可扩展的面向服务的中间件”,最早由宝马提出,目前是AUTOSAR标准的一部分,车载以太网当然也支持DDS这类高安全性工业类型的中间件。应用层与底层完全解耦脱离,可以基于虚拟ECU开发,当然无需提前设定任何信息标准和应用规则。基于CAN系统的开发周期是月,基于IP的开发周期是小时。
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今天大部分E/E架构还是基于传统的CAN,主要是车载以太网增加了较多物理层和交换器芯片,硬件成本略高,再加上传统车企工程师完全不熟悉基于以太网的开发流程,需要重头学起,因此传统的CAN网络目前还是占据主导地位,只在座舱域、智能驾驶、T-BOX和诊断域有应用车载以太网。新兴造车没有历史包袱,工程师也多是从IT领域跨界而来,自然是比较胜任车载以太网。

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