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汽車VCU研究:向集成化和域控化快速演進

2021/10/14
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佐思汽研發(fā)布了《2021年新能源汽車整車控制器(VCU)行業(yè)研究報告》。

新能源乘用車VCU競爭格局,OEM逐步實現(xiàn)自主供應(yīng)

整車控制器(VCU)是新能源汽車的“大腦”。新能源汽車行業(yè)發(fā)展早期VCU主要由國外廠商供應(yīng),隨著中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,國內(nèi)整車廠商及汽車電子供應(yīng)商逐漸開始掌握核心技術(shù),產(chǎn)業(yè)化能力大幅提升。

比如比亞迪的VCU已實現(xiàn)完全自主供應(yīng),吉利汽車不斷增大自產(chǎn)VCU的比例,自產(chǎn)比率已達60%左右,長安汽車幾乎80%的VCU來自于自產(chǎn),奇瑞汽車90%以上的VCU已實現(xiàn)自產(chǎn)。

長安汽車整車控制器產(chǎn)品

來源:長安汽車

部分主機廠或部分車型VCU采購自第三方供應(yīng)商,目前主要的第三方供應(yīng)商包括聯(lián)合電子、博世、大陸、電裝、金脈電子、埃泰克、合肥晟泰克、航盛電子等。供應(yīng)商可以自己做軟硬件直接供應(yīng)主機廠,也可以為主機廠做代工服務(wù)。

整車控制器市場規(guī)模與新能源汽車產(chǎn)量相關(guān),預(yù)計到2025年,中國新能源汽車整車控制器的市場規(guī)模將達到50.3億元(包括整車廠自供)。

中國新能源汽車整車控制器(VCU)市場規(guī)模預(yù)測

來源:佐思汽研《2021年新能源汽車整車控制器(VCU)行業(yè)研究報告》

輕量化推動“多合一”電驅(qū)+電控+VCU集成系統(tǒng)發(fā)展
為了迎合汽車電動化、智能化、輕量化的發(fā)展趨勢,新能源整車控制器未來將向著高度集成化的方向發(fā)展。OEM、Tier 1紛紛推出了“多合一”電驅(qū)系統(tǒng),將VCU集成其中。

為進一步降低新能源汽車的重量,提高產(chǎn)品的性能及乘坐的舒適性,從北汽開始嘗試,到后面通用、華為、比亞迪等紛紛推出高集成產(chǎn)品,“多合一”電驅(qū)+電控+VCU集成系統(tǒng)已成為OEM與Tier 1發(fā)力的重點方向。

“多合一”電驅(qū)系統(tǒng)的優(yōu)勢

來源:比亞迪

2021年9月,比亞迪旗下弗迪動力推出“八合一”電動力總成,深度融合驅(qū)動電機電機控制器、減速器、車載充電器、直流變換器、配電箱、整車控制器(VCU)、電池管理器等八大部件。

比亞迪“八合一”集成系統(tǒng)的主要目的之一是為了給電動車減重,可實現(xiàn)外部高壓濾波器共用、外部接口濾波電路共用、高壓采樣共用等多部件共用,系統(tǒng)DC、OBC深度集成、配電深度集成、變壓器電感集成、VCU/BMC/MCU芯片集成,可節(jié)省一路H橋和變壓器、節(jié)省大量高壓線束、磁模塊體積縮小40%,整體體積降低16%(可帶來乘坐空間或電池容量的提高),減重10%(可進一步降低電耗)。

比亞迪“八合一”電動力總成系統(tǒng)

來源:比亞迪

2021年7月,長安汽車發(fā)布第二代電驅(qū)動一體化系統(tǒng),集成了整車控制器(VCU)、高壓分線盒、電機控制器、直流變換器、充電機、電機、減速器七個部件,在綜合性能方面較第一代的“三合一”(集成電機、電控、減速器)系統(tǒng)有顯著的提升,體積減少5%、重量降低10%、功率密度提升37%、效率提升5%。

長安汽車新一代超集電驅(qū)預(yù)計于2022年第二季度量產(chǎn),將率先配置在專用電動平臺(EAP1)的首款戰(zhàn)略車型——C385上。

長安汽車新一代超級電驅(qū)系統(tǒng)

來源:長安汽車

全新E/E架構(gòu)演進趨勢下,VCU向域控集成化發(fā)展
從E/E架構(gòu)的演進過程看,集中化E/E架構(gòu)是汽車電子電氣架構(gòu)發(fā)展的必然方向,從已量產(chǎn)的車型看,現(xiàn)階段主要是域集中式EEA。中央計算平臺+區(qū)域控制器的準(zhǔn)中央架構(gòu)是車企下一步的發(fā)力方向,最后向著中央計算架構(gòu)演進,將功能邏輯集中到1個中央控制器。

隨著整車電子電氣架構(gòu)的演進,“多合一”電驅(qū)系統(tǒng)最終還是會被融合到域控制系統(tǒng)中。如華為“七合一”DriveONE電驅(qū)動系統(tǒng)最為引人注目的地方便是其域控制解決方案,通過從模塊到系統(tǒng)的融合,以及從場景到解決方案的融合,切實提升了系統(tǒng)的安全性。

(1)VCU集成到域控制器

在域控架構(gòu)下,為了配合整車電子電氣架構(gòu)的發(fā)展,整車控制器(VCU)等可集成到域控制器,比如天際汽車將VCU與BMS做集成,形成第一代動力域控制器VBU,實現(xiàn)完全自主研發(fā)。

硬件方面:VBU采用了英飛凌三核處理器,具備非常豐富的I/O資源,支持百兆以太網(wǎng);

軟件方面:采用AUTOSAR架構(gòu),軟件架構(gòu)和接口協(xié)議滿足AUTOSAR 4.2.2;

應(yīng)用方面:目前VBU已經(jīng)集成了整車控制、電池管理、充電控制、增程控制功能。

天際汽車新一代E/E架構(gòu)下VCU功能集成到動力域VBU

來源:佐思汽研《2021年新能源汽車整車控制器(VCU)行業(yè)研究報告》

華為的CC架構(gòu)包含3個中央控制器(智能座艙、車輛控制、智能駕駛)和4個區(qū)控制器,其中車輛控制域(VDC)將原來的VCU集成進去,采用VOS系統(tǒng),可兼容AutoSar。

在VDC整車控制平臺,華為將開發(fā)一個MCU,以及一個整車控制操作系統(tǒng),并將這個整車控制操作系統(tǒng)開放給車企,讓車企基于VDC平臺做好差異化的整車控制。

華為CC架構(gòu)下VCU功能集成到車輛控制域VDC

來源:佐思汽研《2021年新能源汽車整車控制器(VCU)行業(yè)研究報告》

2021年4月,比亞迪發(fā)布了e平臺3.0,將整車從幾十個ECU逐步集成4大域控制器,包括智能動力域、智能車控域、智能座艙域和智能駕駛域,其中智能動力域集成了VCU、BMS、Inverter、PDU、DC/DC和AC/DC的控制部分。

比亞迪四大功能域

來源:佐思汽研《2021年新能源汽車整車控制器(VCU)行業(yè)研究報告》

(2)VCU集成到中央計算單元

在中央計算架構(gòu)下,中央網(wǎng)關(guān)退化為多個區(qū)域網(wǎng)關(guān),整車控制器(VCU)的業(yè)務(wù)功能將被集成到中央計算單元的車控單元。

如沃爾沃的混合中央架構(gòu),包括1個中央計算平臺、1個智能互聯(lián)模塊IHU和1個自動駕駛模塊ADPM,將原有的域控制器集成為中央計算平臺。

沃爾沃混合中央架構(gòu)

來源:沃爾沃

佐思汽研《2021年新能源汽車整車控制器(VCU)行業(yè)研究報告》主要研究內(nèi)容如下:

  • 新能源汽車整車控制器產(chǎn)業(yè)概述、市場規(guī)模、市場競爭格局等研究;
  • 新能源汽車整車控制器產(chǎn)業(yè)鏈、上下游產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀研究;
  • E/E架構(gòu)變革對新能源汽車整車控制器產(chǎn)生的影響、整車控制器的技術(shù)發(fā)展趨勢等研究;
  • 部分OEM廠商(如比亞迪、天際汽車、長安等)的VCU產(chǎn)品方案研究;
  • 國內(nèi)外主要供應(yīng)商的VCU產(chǎn)品方案研究;

 

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