“沃尔沃谢保军：沃尔沃汽车电子电气架构及中央计算介绍”

8月26日，由爱因斯坦汽车主办的“2021领域首届智能卡主控制器创新峰会”在上海汽车城瑞立酒店隆重举行。 这次会议持续了两天，包括智能汽车、智能驾驶域控制器、智能座舱域控制器、机箱和车身域控制器、智能驾驶计算平台、电子电气体系结构、软件 会议期间，沃尔沃研发中心软件和电子高级总监谢保军发表了《沃尔沃汽车电子电气结构和中央计算介绍》

以下是演讲的实录。

那么，这次介绍的文案主要有电子电气体系结构、中央计算平台、中央计算平台上的软件开发三个方面。 因为体系结构和中央计算平台在去年共享，所以这次我们将稍微关注一下软件开发的立场。

在讲电子电气架构之前我要特别证明，我们有很大的数字系统架构概念。 车、云、互联网、公司数字平台包括公司级数据中心、客户账户体系开通等。 这是一个整体概念。 当然，车的电子电气结构和基础软件平台是其中非常重要的一环。

快速回顾电子电气架构的发展趋势，集中化、中央化。 软件定义的汽车，soa被提到的很多，软件定义的汽车、SOA、集中化的电子电气体系结构

回顾一下沃尔沃电子电气架构的变革过程。 横轴是时间，纵轴是ecu的数量。 从90年代s80多个ecu开始，到了年中发售了xc90100多个ecu，随着功能的增加，、ecu的数量也为[/S2// ]

这是我们目前车上采用的spa1架构，年上市，是非常典型的域控制器架构。 什么是域？ 简单地说，就是将相近的、相关的功能集中在一起。 在这一代中有四个域，四个域域控制器，它们是 使用了最小的/ S2// S2// S2 /、S2// S2// S2// S2// S2/Lin

现有体系结构的系统多而复杂。 请看右边的照片。 块是ecu，线是ecu和ecu之间的通信，非常多且复杂。 随着功能的增加、ecu数量的增加，这种整体的研发效率不太可能持续。 需要变革。

纵观左边的总结，互联网结构多而复杂，容易成为新闻和数据孤岛。 为了实现功能迭代，继续增加ecu，国内团队近两年在这个框架中增加了3个ecu。 很多情况下，由不同的供应商开发，框架、软件无法联合复用，统一ota并不容易。 许多情况下，一个客户的功能分布在多个不同的ecu中，需要协调多个ecu/供应商才能更改/升级一个功能。 此外，巴士新闻也可能不支持。 ecu基本上是一个黑匣子，不容易支持硬件的快速迭代。

下一步怎么办？ 我们必须进行变革，必须建立新的框架，进行ecu的整合，进行中央计算。 ecu集成的利益包括降低成本、减重、提高整车能效、提高的开发效率等 ] ]。 (/s2 ) )我们自己在实践中有一个有趣的发现。 例如，说到降低成本，很容易理解，但是可以通过简化ecu、减少线束来优化价格。 而且，在实践中整合几个ecu，可以在物流和组装环节带来非常大的价格节约。

这就是我们正在开发的spa2架构。 主干网是以太网，核心是中央计算平台。 更具体地说，第一步是将域控制器和其他需要大量计算的ecu集中在中央计算上。 请看这张图。 主干网使用了以太网、千兆位、百万位。 三个网关模块、viu和核心简化主干网、简化ecu、将大量复杂的计算、客户功能和车辆功能集中在中央计算平台上，实现客户功能更新的中央计算平台

第二步网关，/ S2/]配电/S2 /，/ S2/] 第一个变化是将ad计算单元集成到中央计算平台，第二个变化是将网关、配电、机电控制ecu集中到区域控制器。 什么是区域控制器？ 简单来说，想要与域控制器进行比较的是将想要关闭的功能行业集中在一起，区域控制器直接出现在位置上，按位置进行配置。 主要集成了网关、配电和i/o控制。

我们将快速回顾我们的电子电气体系结构，并简要介绍其核心“中央计算平台”。

这是我们b样品在实验室拍的照片，水冷散热，典型的功耗为60-70瓦，右下方是今天c样品的状态。

中央计算平台的软件开发使用的是面向服务的体系结构( soa )。 简单来说，)/s2 ) )使用soa的好处是可以将设备集成抽象为各种服务。 (/s2 ) )/s2 ) )，使APP的革新能够反复进行)/s2 )。

对照右侧的系统架构图，可以轻松证明最上面是中央计算、以太网主干、viu是连接到网关、ecu还是直接连接到传感器和执行器。

中央计算中的软件分层就是这样的，最上面是APP应用，实现车辆功能和顾客功能是通过调用服务来实现的。 其次是hal层和设备代理.

这样做的好处第一有两个。

11，快速重复客户的功能，更新这个APP就可以了，但实际上这也是搞好ota的关键。 只需要一个叫ota的APP就可以了。

2、支持硬件快速升级迭代，更换硬件只需修改hal层和设备代理，APP保持不变。

soa的精髓是分层、抽象和解耦、软硬件解耦、信号和功能解耦、逻辑和控制解耦。 其次，通过自动发电功能的开发实例，进一步进行演示。

自动启停这是我们内部训练常用的“hello world”，客户的场景非常简单，车辆暂停时踩刹车踏板以降低发动机的油耗，释放刹车踏板后如何重新启动发动机 12v电池没电时，车辆暂时停止时，为了给电池充电，发动机停止了。

设计的过程如下。

首先看下面的灰色框图，从左到右看，涉及的三个执行端分别是发动机、制动器和智能配电，通过viu网关，然后是以太网。

接下来看看黄色的部分。 中央计算平台内软件的设计框架从下到上。 device proxy、hal层、services、最上面的是应用程序，读取车速、制动器、智能配电的状态，进行逻辑评估，调用engine service实现发动机的停机功能。 代码的实现为c++，共计6000行左右的代码。 APP层大约有2，300行。

我们自己的总结是，集中化的电子电气架构、中央计算平台和良好设计的基本软件平台是实现软件定义汽车的关键，可以大大提高软件开发效率。

以前一个功能大多分散在不同的ecu中，ecu内部的软件也是垂直穿通式的开发，变更从APP到底边，大部分涉及信号的变更，也影响到其他APP。 效率不怎么提高。

做ota升级也是一样，以前为了实现一个功能迭代，经常需要升级几个ecu，而且升级整个ecu软件。 效率不高。

今后对复印很感兴趣。 我们在实际开发过程中遇到的漏洞，大家也有可能遇到具有共性的挑战，分享，共同启发。

APP制作得很厚，跳过了服务和hal层。

在应该有左的状态下，右是实际遇到的典型孔，APP制作得很厚，本来应该在服务中安装的通用逻辑通过多个APP反复安装。 计算能力浪费，不能有效地进行新功能开发，如果遇到硬件和信号的一些变化，就需要重新改写APP。

第/ S2/]个，假服务。 服务没有实际提供服务，而是绕到APP上解决了。 问题是，APP之间的间接相互依赖、功能级别的混乱、数据流的混乱、难以理解和调试，这种方法经常会导致循环依赖。

简要回顾这两个挑战，不难理解这种典型的假soa方法首要来源于我们以前开发软件的常规方法。

当然，soa架构的设计很重要，如如何构建服务层等。 公司内部开发工具链和流程的支持也很重要。

第三，整车水平的控制仍然在ecu实现。 这里以动力转向控制为例，勾选是理所当然的状态，动力转向控制应该用中央计算软件来实现。 面对现实的课题还是回到了以前流传下来的方法上。 动力转向控制算法还是用专用的ecu实现的，中央计算被降级为信号传输，这在今天的大多数情况下反映了下车厂以前流传下来的合作模式。 这个改善需要聚焦于整体研发效率的提高，需要新的合作方法、新的商业模式。

第个，特殊低延迟请求。 这里是abs控制的例子，为了满足客户的体验，为了不使其振荡，必须将端到端的延迟控制在10毫秒以内。 根据右边典型的中央计算实现方法，端到端的链路比时间长，软件放在中央计算平台上实现控制算法，所以要保证10毫秒以内的延迟不容易，或者几乎不容易。

该方法在构建体系结构时需要进行功能和软件分布的设计，在这样的体系结构中，软件的分布往往受到端到端延迟的极大限制。 例如，分布在执行侧延迟大约在5毫秒以内，分布在区域控制器的延迟大约在10毫秒以内。

简而言之，我们至今为止遇到了很多挑战。 我们面临着各种挑战，包括技术实现、组织结构、与供应商合作模式的商业模式等。

最后，介绍中国的平台核心开发团队。 要做到这一点，需要非常强的in house能力、in house软件开发和in house硬件参考设计能力。

经常提到新的工具链、新的流程、新的员工方法/高科技企业和向“软件企业”的转型。

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进行软件开发往往不容易通过积累人数来实现。 这就像跳高运动，其中架构很重要，敏捷的实践方法非常重要。 其中特别提到了持续集成和自动化测试的能力。

我们从年开始在国内组建coding团队，，年进行大规模的linux/c++开发。 在今天的所有团队中，软件开发的比例为30-40%左右，目前看来平衡状态在40-50%左右。

这是我今天最好的复印件。 谢谢你。

现场答疑

周晓莺:谢谢。 我觉得还有一点时间。 如果在现场有什么问题的话请告诉我。

提问:谢总，你好，我是伟大的创造力。 我刚才看到ppt上面的vcu已经水冷了，这个vcu大概是什么架构？

谢保军: vcu中包含多个soc、多个操作系统。 第一步，首先放入包含adas在内的车辆相关的东西，第二步放入ad计算相关的东西。

提问:我是比亚迪，刚才在ppt中提到了延迟，延迟处理方案是什么样的？

(/s2/)谢保军) )/s2/)具体比较不同的场面，实际上有不同的处理方案。 例如，abs控制算法有这种类型。 将控制算法放在执行端或放在区域控制器中是常见的方法，可以控制在5毫秒内。

提问:在此设计过程中，您如何平衡区域控制器和偏执行走的马达光等驱动器功能？ 例如，它们的执行部分放在区域控制器上，它们留在下面吗？

(/S2 ) )谢保军) )/S2 ) )我们去年制定这个计划时，是很理想的。 理工类的男性都有想统一的执念，但是访问了这么多漏洞之后，我意识到必须要考虑研究开发的效率和新的商业模式。 刚才关于转向算法、制动算法的都是放在执行端考虑的。

提问:以前汽车上有很多运行端控制数和测试算法，现在想自己做的话还是这个算法

(/S2 ) )谢保军) (/S2 ) )其实自己做也做不通。 例如，制动器的算法可以自己制作，但由于整体的研究开发效率和业务逻辑不通，)/S2/) )更多的是谈论合作和整合的事情)/S2/)。

提问:这个过程还是需要供应商的协助吧？

谢保军: 是的，这是首要的考虑商业模式和合作模式。