汽车中控系统智能化发展研究

李普超，丁首辰

汽车中控系统智能化发展研究

李普超，丁首辰

（中汽数据（天津）有限公司，天津 300300）

近年来，随着软件价值在整车中不断扩大，软件定义汽车的趋势也逐渐变为现实。然而由于安全的原因，导致车载软件发展相对迟缓。2014年，我国就将“智能网联汽车”纳入工信部发展规划之中，以数据驱动的车载软件正在成为定义汽车的显著特征。文章依托汽车智能化发展趋势，以汽车中控作为研究重点对象，针对其发展进程、电子电气架构、车载OS等方面分别展开研究。最后结合未来发展趋势，做出总结与建议。

软件定义汽车；信息娱乐系统（IVI）；电子电气架构（E/EA）；车载OS

前言

汽车中控是车舱内附加功能的操作区域，也是人车交互的主体。其功能性、美观性以及便捷性在一定程度上决定着车型的销量。传统中控主要以车辆信息系统、车载信息娱乐系统、车载空调系统、流媒体系统以及空气净化系统为主，布局相对松散，且操作区域并不集中，且各模块都有自己独立的集成系统。而在各大模块中，最能够直观提升驾驶体验的当属作为人机交互中心的IVI系统。

目前越来越多的主机厂正将ADAS系统与IVI系统融合，建立智能中控系统，并开始将中控智能化作为战略布局方向。目前市场中的中控系统多以大屏以及娱乐功能来吸引消费者，但车载芯片、E/EA以及系统操作OS的自主开发技术才是中控系统智能化发展的核心。然而这些技术仍然被博世等一级供应商所掌握，长期掣肘主机厂，成为目前中控系统智能化进程缓慢的原因。

根据中汽数据显示，我国IVI系统供应商在2020年8月共配套国产乘用车72.9万辆，以德赛西威为首的头部企业共占据配套总额的57.1%，其中8家为外/合资企业。从数据中也能看出，我国IVI系统供应市场仍旧属于低集中寡占型（40%≤CR10<70%），竞争格局仍然存在。

为解决上述问题，以手机为核心的车机互联系统（例：CarPlay）被互联网企业推出，目前已有超过70余品牌，500多款车型实现前装。这类系统通过手机界面投射的方式，以最低学习成本让用户实现导航、语音以及三方应用等功能，满足其对智能中控的需求。然而这样的系统，不仅没有解决车企问题，还降低了中控的必要性，甚至出现取代趋势。

1 技术水平

车载中控系统可被拆解为E/EA以及软件系统开发，本节将针对其技术现状展开研究。

1.1 E/EA

E/EA是车内电子零部件与功能集之间实现互联的硬件结构与线束总成，是控制汽车功能的主要神经网络。E/EA主要架构可以总结如下：

1）分布式：在该架构中，主机厂将功能拆分成多个单芯片控制的单功能模块，并通过每个模块的对应供应商进行采购，并以ECU（电控单元）作为核心，接入标准统一的通讯总线。该架构虽便于功能复用以及通信协调，但随着车内电子功能不断丰富，该架构会使车内ECU数量因算/储力的局限而迅速上升，而大量ECU同时运行不仅会出现操作响应延迟，还会增加通讯总线的长度，使软硬件间耦合。同时车内功能优化也要通过召回实现，效率较低。

2）DCU（域控制）：为解决上述问题，DCU架构应运而生。该架构将动力、ADAS、IVI、HMI等不同功能打包成域，并在各域中安装取代各ECU的大部分算力的DCU。该架构通过DCU域集成来减轻车身总重，同时也为多系统融合打下算力基础，以系统OS为载体集中呈现在中控中。

3）CCM（中央控制）：CCM是特斯拉在DCU基础上衍生出的更加聚合的架构。该架构将核心域功能整合在CCM芯片中，外加左右车身（负责车身便利、底盘安全、动力传动）组成三大控制模块。此外，特斯拉还对IVI域进行了算力升级，保障三大模块流畅通讯的同时，也为功能升级做算力准备。

1.2 车载OS

车载OS作为人机交互软件平台，具有软硬件资源管理功能。目前主流车载OS主要基于WinCE、QNX、Linux以及Android等四大原生系统进行深度定制开发，其各自特点总结如下：

1）Windows CE：多任务镶入系统，早期在导航与IVI方面具有强大实力。但随着系统功能更多元、开发更简易的趋势发展逐渐被超越；

2）Quick Unix：基于分布式架构的实时操作系统，单机授权费较低，开发支持较好，受主流车企青睐，苹果车机互联系统也与QNX有深度合作。然而该系统较Linux以及Android 系统来说，应用生态相对匮乏；

3）Linux：免费开源操作系统，虽然定制开发难度大，且周期与成本高，但稳定性与处理效率十分优异，自定义程度高。特斯拉等具备自主研发能力的主机厂多以此系统作为基础进行定制开发；

4）Android：免费开源、开发简单、海量应用且具有成熟触屏兼容技术，在厂商降本增效的同时，使消费者用最低的学习成本上手操作。然而该系统最大的问题在于稳定性较差，且迭代频率较高，会在行车安全方面造成一定隐患。

随着软件定义汽车的发展趋势逐渐明朗，未来中控操作系统将会成为吸引消费者的又一核心。而主机厂作为汽车生产提供商，对于中控操作系统开发的布局也将决定着产品在市场中的销售表现。

2 未来趋势

在汽车行业“新四化”趋势之下，以特斯拉为代表的造车新势力正在为车载中控系统赋予更多功能，软件定义汽车的方向逐渐明亮。而中控系统则成为该趋势下的首要抓手。

目前中控系统的发展趋势主要以消除物理按键为主，运用大屏+智能OS的形式呈现，从而集中完成车内娱乐以及驾驶辅助等功能的操作。除特斯拉之外，市场中还存在多屏的布局形式，例如奥迪在A6L及以上车型中使用仪表外加上下双屏布局，并搭载智能OS、AI语音交互以及ADAS等功能，在带来便捷操作的同时，也将多块屏幕的内容合而为一，做到车内信息的有序共享。然而由于开发与采购的成本较高，该类型中控多用于高端豪华车型，并不适合在所有车型中普及。例如奥迪在A3、Q3等亲民车型中，多以大屏搭载车机互联系统来降低智能中控的成本。

未来，随着整车厂在软件开发以及E/EA架构方面的技术不断精进，成本方面的压力将会逐渐优化，更加智能的中控将会在各级别车型中普及。同时随着车载软件应用不断发展、自动驾驶技术以及相关规章制度的不断成熟，人车交互的形式将会进一步提升。

3 总结建议

综上所述，汽车行业目前已经迈入迭代阶段，曾经软件定义手机的趋势也将出现在汽车行业。然而无论是系统软件智能化发展，还是电子电气架构信息化升级，车载智能中控都将成为其承载的核心平台。

对于行业决策者来说，顺应政策导向与市场潮流将是核心发展方向，而在潮流中站稳脚跟，或许可以从以下几个方面来考虑：

3.1 夯实现有产业资源

目前汽车行业虽然进入发展迭代阶段，但人们对于汽车的基本需求不会发生本质性改变，而汽车产品的价格依旧是消费者决策的根本因素。2020年1-8月，乘用车销量依旧以朗逸、轩逸等价格实惠但智能化程度不高的车型占据。因此固本培元，牢握迭代阶段的重点交替期十分关键。

3.2 提升软件开发实力

传统中控厂商主要以电子硬件作为核心产品，而随着改革的推进，电子硬件的定位将逐渐成为软件的载体或呈现形式，如同手机的硬件功能、体积逐渐被压缩一样，而软件的功能则被不断放大。因此对于传统厂商来说，将重心向软件方向倾斜，不断提升完善自身软件实力，将会在软件定义汽车的浪潮中获得一席之地。

3.3 软硬件开发相互分离

对主机厂商来说，从繁杂的功能控制单元架构转向域功能控制架构，能够将软件系统与硬件进行剥离开发，同时运用CCM将各大域功能进行连接，再将半成软硬件进行整装。这样不但能缩短软硬件开发时间，还能将汽车软件功能作为主导，在不考虑硬件结构的情况下通过OTA技术升级功能。

3.4 软硬件信息相互融合

在软件定义汽车的未来，硬件将会成为产业链的底层，而E/EA则会成为产业链的中层，用于承载上游提供内容、体验以及服务应用的软件系统OS。任何层次的不兼容都将对汽车产品造成严重地影响，因此软硬件之间的深度融合，是软件定义汽车行业发展的关键。

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，就职于中汽数据（天津）有限公司。