三、软件合作模式:灵活丰富的合作开发模式
继开创“软件定义汽车”的特斯拉风生水起后,一时“软件定义汽车”的妖风四起,在大众成立软件开发独立部门之后,丰田也正式成立软件子公司-Woven Planet Holdings,专注于开发自动驾驶、新的汽车操作系统以及高清地图等软件业务。国内上汽等主机厂也纷纷成立自己的软件中心,例如上汽的零束,都想在这次变革中掌握软件开发的主动权。
传统开发模式为,整车厂提供需求,供应商负责实现软硬件,类似BOSCH、大陆等这些跨国500强,在这些零部件的软硬件开发上经验丰富,产品迭代了几十代,无论从成本还是稳定性,相比整车厂自己开发的软件可以说是碾压的存在,而且还有专利加持,整车厂转型软件可以说是举步维艰,就拿 ESP 车身稳定系统来说,日系的厂家开发出了同样的功能,但是由于专利限制,甚至连 ESP 的名字都不能叫,改名 VSC ,可想而知其在开发阶段为了规避专利风险,到底饶了多少弯路。这些对于要转型软件开发的整车厂也是一样的,行业壁垒不是那么容易破除。再有就是实实在在的高端软件人才吸引能力,汽车属于典型的重资产行业,要造车的话需要买地建厂买设备建产线,而当前火热的软件开发IT 行业,人的工资就是最大的投资成本,说白了,汽车行业软件从业人员的公司,和互联网无法站在同一竞技擂台上进行比对,所以整体上是缺少高端软件人才的,这样造成了当前整车厂软件开发的转型困境。
基于如上几点,整车厂已经发现软件开发不在是传统的单个工厂物料而已,很快就会成为自家公司的核心竞争力,所以开始下重力气建立软件研发团队,进行核心软件开发。尤其目前智能化、网联化和电动化的趋势下,使大家最大程度的站在了同一起跑线下,因此整车厂想从之前的“组装厂”模式开始研发和生产自己的软硬件,并自己进行产品的改进和价值创造。因此在这种趋势下,以前供应商全包的模式将逐渐弱化,而是与OEM合作开发的模式,比如供应商仅提供硬件,主机厂进行软件的开发。
首先需要承认整车厂想把握主动权并进行自身软硬件能力的提升是正确的,而且软件合作开发模式将成为以后的一种主流,但真正做好真的还任重道远,为啥呢?
跑在汽车上的软件,第一要义就是稳定可靠,而且在高震动,复杂电磁环境,大温差的前提条件下,能保证百万级的量产车不能出现严重软件bug,每辆车数十甚至上百的控制器,要保证亿数量级的产品稳定,这还是基本盘。可以看下由于软件bug造成的历史著名事件,丰田刹车门,手机电脑可以死机,汽车别说死机,就是一个小小的位反转,都有可能丧失生命,汽车电子软件工程本身是复杂度和高可靠性要求集合。
汽车电子软件开发发展到今天,已经形成了完整的行业规范流程和功能安全等级验证,可以参考部分法律执行,不仅要求结果正确,还要求程序正义。在这一行,可以说不仅要求开发出的软件满足所需功能和需求,以及功能安全网络安全要求,还要满足开发过程遵循 ASPICE ,有完整的过程文档记录和追溯,甚至会细化到开会评审的记录文档,如果有个别楞头,就是说我们软件很优秀,管你这个流程那个要求,放车上跑就完事了。对于这种,被使用的资质都没有更不用说在量产车上用了。所以现阶段汽车上跑的软件,从源头上就不存在个人小作坊开发,都是公司里正规军团队经历很长时间才能完成。
四、汽车总线基于SOA的需求将逐渐采用以太网为主干网,多种总线共存的状态
汽车上的总线技术包括:LIN、CAN、CAN FD、FlexRay、MOST及Ethernet。就目前汽车上的应用情况,成本低、可靠性高、应用普遍的有Lin、CAN通讯,CAN FD也是最近几年才逐渐得到应用,CAN FD是对传统CAN总线的一种扩展和过渡,其目的就是Make CAN Fast,首先其不会对原有的整车网络带来大的变更,具备很好的兼容性又具有可观的传输速率。在开发迁移量、时间成本、硬件成本等方面的考虑下,CAN FD在当前阶段是很好的过渡方案。
但随着汽车电子电器架构复杂度的提升尤其当前辅助驾驶系统、无人驾驶技术的快速发展,传统的LIN、CAN总线已不堪重负且无法满足未来高带宽的要求,例如无人驾驶技术涉及摄像头、激光雷达等传感器及不同控制器之间大量数据的采集、传输和处理。当同时考虑X-By-Wire应用场景和更高的带宽要求时,CAN FD可能也无法满足,因此对于线控应用场景,FlexRay是一种不错的方案,因FlexRay是专为车内局域网设计的一种具备故障容错的高速可确定性车载总线系统,采用了基于时间触发的机制且具有高带宽、容错性好等特点,在实时性、可靠性及灵活性方面都有很大的优势,非常适用于安全性要求较高的线控场合及带宽要求高的场合。但FlexRay的应用对OEM的能力要求相比CAN会提高很多,同时全部升级为FlexRay会带来开发迁移量、时间成本、硬件成本等方面的同步提升(所有节点必须升级为FlexRay节点)。此外,就我个人观点而言,FlexRay后续得到普遍应用的可能性不是很大,首先成本方面与车载以太网差不多而通讯速率又远低于它,而车载Ethernet在未来得到推广的可能性要比FlexRay高很多。需要注意的是CAN FD在市场推广实施还没有几年,第三代CAN总线-CAN XL也即将登场,CAN XL传输速率将达到10Mbit/s,可填补CAN FD和百兆车载以太网(100BASE-T1)之间的鸿沟,从这点也可以看出车载通讯的快速发展及对通讯带宽的越来越高的要求。
当然所有总线的应用都是分所在的域和场景的,例如对于安全要求很高的场合,采用了基于时间触发机制的FlexRay因实时性和确定性更高可能更合适,再比如在后续基于SOA的高带宽数据传输应用场景,车载以太网则更适合。而对于一些动力域控制器本来就可通过CAN满足需求的何必花精力和额外的成本去用其他总线技术取代。因此相比说要取代,我认为更应该是并存,每种总线技术都有其存在的价值,在满足要求的前提下,采用成本低、成熟的总线技术肯定是首选。
