赵红宇:服务化EEA架构加速电动车智能化发展

发布日期:2023-07-26

2023年7月5日-7日,由中国汽车工业协会主办的第13届中国汽车论坛在上海嘉定举办。本届论坛以“新时代 新使命 新动能——助力建设现代化产业体系”为主题,设置“1场闭门峰会+1个大会论坛+16个主题论坛+N场发布”共18场会议及若干发布、展示、推广等活动,旨在凝聚各方力量,形成发展共识,为建设现代化产业体系贡献汽车行业的智慧和力量。其中,在7月7日下午举办的“主题论坛十三:聚能共创,加速构建软件定义汽车新生态”上,华为智能汽车解决方案BU智能车控领域副总经理赵红宇发表精彩演讲。以下内容为现场演讲实录:

各位中汽协的领导、同仁、及嘉宾:

大家下午好!

我是来自华为智能汽车解决方案BU智能车控领域的赵红宇,同时也代表SDV工作组组长单位。我今天要分享的题目是《服务化EEA架构加速电动车智能化发展》。

我们知道新能源汽车的发展分为两个阶段,上半场被誉为是电动化时代;下半场则是智能化时代。

对于上半场的电动化时代我这里有一组发展数据供参考,从2017年开始到2020年,用了三年多时间电动汽车跨越低谷,渗透率达到了5.8%,去年2022年电动车渗透率已经达到了27%,今年2023年预测电动车渗透率将会超过30%,将提前完成国家2025年规划目标。

但是相比于发展迅速的电动化时代,智能化的发展处于较落后的状态。智能车被认为是带着轱辘的大手机,我们反观下终端智能应用的发展情况,当前中国市场智能化应用已经达到800万,这里还不包括没有进入中国市场的将近300万智能应用,整个应用达到1000万级以上。其中中文本土应用实际上已经接近600万,占比超50%。但是智能座舱的智能化应用与之相比,还处于百位数级别,而且每个智能应用的上车都要经过南北向接口的复杂适配,发展速度和适配难度明显落后于智能终端的智能应用,究其原因,汽车智能化时代需要一个更加开放的跨域共享服务化平台来加速电动车智能化时代的发展。

当前可以预见的智能化发展需要具备的几个条件。智能化首先要实现跨域的融合,将涵盖包括智能座舱、智能驾驶和智能车控等多域融合,类似的智能驾驶除了对车控域的控制还要同时实现跨越座椅、车灯等部件的联动。

另一个条件需要支持多种开发场景,无论是OEM厂家,第三方开发者,还是终端用户,都具备开发能力和开发需求,这些都需要EEA架构具备更加开放的跨域共享服务化能力,这个能力具体体现在:

第一、要支持新硬件的快速适配。

第二、软件要能实现持续迭代和快速的复制。

第三、安全性上,对于不同的开发者要有安全管理的按需开放能力。

我们可以看一下当前业界EEA架构服务化的发展现状,整体呈现三种模式:

1.STS模式。这个模式就是传统的单ECU开发模式进行简单服务化包装,这个模式的特点,没有实现软硬件解耦。另外在智能应用的开发上实际是强耦合,任何一个变化都会带来整个系统级变化。举个例子,我们曾经跟一个知名JV车厂合作,准备在现有车型上开发一个一键式休憩功能,经过论证发现要跨越多个ECU供应商进行协调,还要总部做架构调整,整个开发周期甚至超过半年,只能在改款车上去做,所以这件事情就“流产”了。

2.半服务化模式。半服务化模式最大的进步实现了软硬件解耦,硬件的变化比如说从12向电机座椅变成16向电机座椅,只需要底层驱动变化,对应用来说几乎没有影响。但是对于智能应用开发因为应用和基础功能混合打包,基础功能未分层正交设计,导致持续集成和迭代会很困难。

3.全服务化模式。这种模式实现了软硬件解耦,硬件变化不会影响到软件,在应用层实现了分层解耦设计,原子服务被分解为最小粒度垂直正交的基础功能块,这样可以方便地实现软件快速复用和持续迭代。

要实现软件定义汽车,不同车型的快速复制,智能应用功能的快速迭代,需要EEA架构具备分层解耦的全服务化能力和足够的灵活度,智能化时代的EEA架构需要具备:

第一、.南向接口支持快速适配。硬件的变化不会引起软件系统变化。

第二、应用层要实现分层解耦,功能之间要实现原子粒度的垂直正交,有效支撑软件的快速复用和持续迭代。

第三、对安全性来说,要根据不同的用户类型不同的功能开发能够实现不同粒度的安全等级细分。

架构增强了灵活性,相应会带来性能挑战,所以如果要实现支撑智能化发展的全服务化平台,面临着三个重要的挑战:

第一、基础性能挑战:灵活性带来性能下降,怎么能保证基础的性能?对性能的要求体现在三个方面:

(1)开放稳定可灵活扩展的系统架构。

(2)高带宽低时延的通信网络;

(3)高效均衡的处理能力。

第二、工具链:传统的开发模式是单ECU开发模式;当前无论从架构设计、模型化开发还是仿真验证,每个阶段都有成熟的开发工具,但是这些工具在整个系统级开发过程中很难形成一个完整集成化开发环境的链条。之前介绍中也提到提升系统的集成能力和一体化开发能力,工具链将显得尤为重要。

第三、一个开放的系统,安全是必备的基础和保证。怎么保证在安全性前提下进行接口标准化并按需开放是我们面临的第三个挑战。

在高性能要求上我们总结出几个点:

1.高可靠性。建立在以太网协议栈基础上的通信网络,要达到“6个9”的高可靠性要求才能保证整车系统的可靠,才能确保支持全速率可靠传输,报文全速率传输无丢包、无震荡、无拥塞。

2.确定性软件通信时延。高性能软件协议栈调度引擎,提供稳定的通信数据处理性能时延,让整车控制更精准。

3.性能按需定义,在集中控制情况下,软件定义的高性能服务通信引擎,支持30KPPS服务数据通信性能按需配置,处理资源可以实现灵活分配。

4.操作系统上要实现轻量化和高效,操作系统要实现在无业务情况下底噪不高于10%,以便可以有更多的性能支持智能化应用。

在工具链方面,刚才提到了传统的开发工具仅支持单ECU开发,如何突破传统单ECU开发模式,实现E2E从架构设计,模型化开发,仿真验证的整车级开发工具成链,同时工具成链过程中还需要适应不同厂商的开发工具,在保持原有使用习惯的基础上提升整车开发效率;简单举个从功能设计到功能集成的例子,可以看到整个工具链中存在很多需要人工操作的断点,怎么能实现架构设计、模型化开发以及仿真验证整个工作流打通,这就需要我们建立一个全新EEA架构的作业平台,打通整个开发链条,使整个开发过程更加高效、实现代码同源、过程可视、问题可溯。

安全性上要求EEA服务化架构能支持多种开发类型用户,多种开发场景,面对不同的开发者,OEM、终端用户需要有不同的安全性要求,服务根据安全等级按需开放,确保全流程安全可控,要具备几个特点:

第一, 安全通道。

1、 车云通讯采用HTTPs,保证车外网络传输安全

2、车内通讯采用信任环,保证车内网络传输安全

第二,安全认证。

1、文件签名,防止伪造APP权限,越权调用

2、 通过挑战码,防止重放攻击。

第三,安全访问控制。

1、 域间采用API Auth,防止跨域非法调用

2、域内采用IAM,防止域内非法调用

第四,威胁防护

1、流量控制,提供分级流控,防控恶意流量攻击

第五,安全审计

通过安全日志、监控和告警等审计方案,提供客观依据进行追查和恢复

这里我想举一个原生应用的例子,这个应用非常具有代表性,它是一个典型跨域实现驾控协同的应用,由于涉及驱动、转向、制动、悬架等高安全部件,所以这个应用对安全性提出了很高的要求,同时它对跨域协同也提出了很高的挑战,为有效提升这个原生应用的体验,华为采用自研的三大核心技术:

1.高精度状态联合估计。

利用多传感器高度融合,毫秒级感知频率及厘米级运动估计

2.双前馈+反馈协同控制,实现被动控制与主动预控制有机结合;

3.6D车身的运动调整,实现XYZ三轴位移、角度协同调整。

下面大家看到的这个xMotion就是华为基于高性能、高可靠性EEA服务架构开发的多域协同的运动控制原生应用,在传统VCU车辆控制模块的基础上,对整车电驱动、制动、转向、悬架等服务化能力进行协同整合,基于多场景优化,让操控更容易、行车更安全、乘坐更舒适。下面让我们通过一段实际现场测试视频来体验一下这个应用带给大家的不同寻常的体验。

(视频)

“冰冻三尺非一日之寒,不积跬步无以至千里”。早在2020年成立SDV工作组开始,中汽协SDV工作组一直致力于整个软件定义汽车软硬件接口技术规范制定与推广工作,从2021年6月开始,就推出了车身域和热管理域的设备抽象及原子服务API接口征求意见稿,之后保持每个季度都在持续推送设备抽象及原子服务的API接口,截止到2022年年底,已经有120家成员单位参与,公开征集并吸纳意见100+条,累计发布原子服务API接口600+个,设备抽象API接口400+个。

在此我要对中汽协软件分会SDV工作组的前期取得的卓越工作成绩表示感谢!

在2023年工作组希望推动正式发布第一版规范。当前已经在2023年1月份完成了规范项目立项,并计划在7月份开始拟制整个规范,推动行业协同统一。年底争取第一版规范正式发布,启动基于规范的互联互通测试。在规范发布后,联合面向行业进行解读与宣贯;组织行业内基于API接口规范的互联互通测试;支撑车企引用API接口技术规范,在车型开发中使用相关规范;加强与其他行业组织之间的协同统一,提升接口规范的影响力。

最后我在这里倡议更多的产业伙伴能够共同制定并推动规范的发布与试行,聚力同行,持续增加全服务化数字架构土壤肥力,加速新能源汽车智能化快速发展。让我们一起合作、开放、共赢,共同开创中国软件定义汽车智能化的新时代。

谢谢大家!

(注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅)