可曾听闻动力域时代下的春秋五霸走向大一统

木火柴 2022年4月16日浏览：971

摘要：动力域控制器是一种智能化的动力总成管理单元，借助 CAN/FLEXRAY 实现变速器管理、引擎管理、电池监控、交流发电机调节。其优势在于为多种动力系统单元（内燃机、电动机\发电机、电池、变速箱）计算和分配扭矩、通过预判驾驶策略实现 CO2 减排、通信网关等，主要用于动力总成的优化与控制，同时兼具电气智能故障诊断、智能节电、总线通信等功能。

动力域：动力域我们可以定义为控制整车电驱动力系统里面用到的控制模块。以新能源汽车为例，包含电控系统、电池管理系统（BMS）、以及逆变器、车载充电（OBC）等等。

动力域中，一般车企会自己研发电机电控系统，现阶段主流路线控制器会集成在电机里。而 BMS,逆变器，车载充电等产品供应商提供较多。动力域里的产品，会受益于新能源的高速发展而发展。

动力域中的这些控制模块核心用到的是功率半导体比如 IGBT、 Mosfet、 SiC。现阶段新能源汽车正在由 400V 向 800V 高压演变，对于逆变器，电机控制等模块的技术需求也发生了一些要求改变。总体而言，和智能座舱、智能驾驶、底盘、车身有所区别，需要针对这个细分赛道单独进行技术和发展方向的研究。

下图以特斯拉新一代电驱系统为例，集成了电机、减速器、电控于一体，体积非常紧凑，电机部分如西瓜般大小，电机功率可达 300KW。电控制部分见图 2，实际包含三层结构:分别有主控制，驱动电路，以及 IGBT 模块。

可曾听闻动力域时代下的春秋五霸走向大一统的图4

图1：特斯拉一体化电驱系统

可曾听闻动力域时代下的春秋五霸走向大一统的图5

图2：特斯拉电机控制器内部部分结构展示 – 仅为主控制层

EE 架构升级的方式

博世将汽车电子电气架构的演进分为三大阶段：分布式架构、（跨）域集中式架构、车辆集中电子电气架构，每个大阶段中细分为两个小阶段，从低阶到高阶依次为：模块化（每个功能由一个独立的 ECU 实现）、集成化（不同的功能集成到一个 ECU 来实现）、域内集中（域控制器分别控制不同的域）、跨域融合（跨域控制器同时控制多个域）、车辆融合（一个车载中央计算器控制全车的域控制器）、车辆云计算（更多的车辆附加功能由云计算实现）。

可曾听闻动力域时代下的春秋五霸走向大一统的图6

图3：博世DCU电子架构

目前汽车厂商的电子电气架构升级都仍处于域集中式架构阶段，少数领先的车厂已经发展到了跨域融合阶段：大众：MEB 平台采用三大控制器来对全车进行控制与功能实现。

市场担心，长期来看集中式 E/E 架构下 ECU 将数量减少，功能弱化，主导权可能从供应商向主机厂转移（如特斯拉大面积自研控制器）。但我们认为，中短期来看这一趋势并不明显，原因包括以下三点。

第一，并非所有功能域都适合集中化 。经典的汽车功能域划分方式为动力总成域、底盘域、车身域、信息娱乐域和辅助/自动驾驶域。其中，信息娱乐域、辅助/自动驾驶域采用 DCU 已较为普遍，核心原因是两者对高性能定制硬件（性能性 DCU）有刚性需求，前者用于驱动显示，后者用于图像处理和深度学习，相同功能情况下集中式架构比分布式架构成本更低。但动力总成域、底盘域和车身域对算力要求较低，而灵活性和开放程度要求较高，需要通用计算和通讯资源及标准化软件平台（集成型 DCU）。此时 DCU 是新增成本，针对动力总成域、底盘域和车身域分别设置 DCU 带来的物料成本过高，推广较为困难。

第二，集中化也不意味着所有 ECU 都会被“吃掉”。 作为行业先驱，特斯拉 Model 3 的区域集中式 E/E 架构受到广泛关注，其前车身控制器、左车身控制器、右车身控制器相当于集成了传统车的 14 个 ECU。但是需要指出的是，并非所有 ECU 均适合就近整合，适合整合为区域 DCU 的主要是离散逻辑和非时间敏感功能，例如电源分配、车身控制、热管理和空调管理等，不适合整合为区域控制的主要是带有复杂逻辑或零部件、需要实时控制的功能，例如发动机管理、电机控制、车辆稳定性控制等。即便对于明确采用 DCU 的信息娱乐域、自动驾驶域而言，考虑到现有供应链的成熟性，还是有很多传感器以及 ADAS 功能模块会采用独立 ECU。

第三，大部分车企在中短期内不会效仿特斯拉采用如此激进的集中化方案 。从技术能力来看，大部分传统整车厂的软硬件开发能力远落后于特斯拉，短期内很难效仿。更重要的是，特斯拉的模式不适合大多数传统整车厂。DCU 的核心在于支持特定功能域内整车级软件的集中化，而域内ECU 是否与 DCU 硬件集成，则应根据整车谱系的总体 E/E 架构及变形开发需求来设计。新势力造车公司历史负担小，通常每代产品只有一款车型，无须考虑变形开发及 E/E 架构的灵活性，因此更倾向选择 ECU 与 DCU 硬件集成，降低单车控制器物料成本。传统车企通常产品谱系广、范围大，开发一套架构不但要兼顾高低中配车型，还要考虑全球各地供应链、产线的可重用性等一系列问题，因此更倾向于保留 ECU 硬件，通过 ECU 接口标准化将其抽象为标准化传感器或执行器（只负责信号采集或负载驱动，不再具有运算功能），有利于车型谱系间的部件重用，降低变形开发费用，同时也照顾到现有供应商的利益。

格局重塑，巨头争霸

汽车控制器在汽车整车及零部件中扮演了“大脑”的角色，也是汽车软件的物理载体。其中，单一功能控制器被称为电控单元（ECU），多功能域控制器被称为域控单元（DCU）。软件定义汽车浪潮将为汽车控制器行业带来深远影响。一方面，汽车控制器供应链将重塑，传统 Tier1 巨头的优势地位已经有所松动，无论 ECU 还是 DCU，中国厂商都有机会迎来突破。另一方面，汽车控制器形态将发生变化，ECU 可能被 DCU 部分集成（不代表 ECU 会消失）。传统汽车供应链为“Tier2-Tier1-OEM”的塔状模式，ECU 通常由电控系统 Tier1（系统集成商）自主研发生产，博世、大陆、电装等国际巨头占据主要市场份额。ECU 是各类汽车电控系统的“大脑”，软硬件一体，且与传感器、执行器高度耦合，技术门槛较高，国际大厂具备明显的技术和成本优势。

可曾听闻动力域时代下的春秋五霸走向大一统的图7

来源：Marklines，中信建投

特斯拉的 Model 3 结构就是车辆集中式电子电气架构（Central & Zone Concept）的典型代表，也是该架构下的第一款量产车型。Model 3 全车主要有三大控制模块构成，一个是类中央控制模块的自动驾驶及娱乐控制模块 Autopilot & Infotainment Control Module，另外两个分别是右车身控制器 BCM RH 和左车身控制器 BCM LH。

特斯拉之后，全球传统龙头车企也纷纷致力于改进自身电子电气架构，选择优质域控制器供应商合作，发力布局终极阶段——车辆集中式电子电气架构。

宝马和奥迪也进行中央计算平台的电子电气架构设计。命名略有不同，奥迪将新架构命名为中央计算集群（central computing cluster），而宝马叫做中央计算平台（central computing platform）。在宝马的体系结构中，中央计算平台划分主要的软件功能，这些功能主要在内部开发。这些平台提供高性能，并满足最高的安全要求。集成 ECU填充了中央计算平台和普通 ECU之间的差距——例如，部署需要直接访问传感器或执行器的时间关键功能。对于简单和非特定于OEM的功能，可以接受普通 ECU 和传感器和执行器。理想情况下，这些 ECU、传感器和执行器基于常见的 OEM 或者一级供应商的零件。

新的时代正在悄然变革，旺材新媒体作为产业的瞭望者，也将于2022年6月23-24日在广东举办2022(第二届)中国国际新能源汽车动力域创新技术峰会，本次峰会将重点聚焦动力域的发展与融合、域控制器的技术开发、部件开发协同与器件升级等，邀请了国内诸多专家学者，进行一次行业内深入的探讨。同期还将举办IFWMC2022(第三届)中国国际扁线电机峰会，欢迎各位踊跃参与！

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