汽车VCU研究:向集成化和域控化快速演进
汽车新能源
2021-11-02 18:18
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佐思汽研发布了《2021年新能源汽车整车控制器(VCU)行业研究报告》。


新能源乘用车VCU竞争格局,OEM逐步实现自主供应


整车控制器(VCU)是新能源汽车的“大脑”。新能源汽车行业发展早期VCU主要由国外厂商供应,随着中国新能源汽车产业的发展,国内整车厂商及汽车电子供应商逐渐开始掌握核心技术,产业化能力大幅提升。


比如比亚迪的VCU已实现完全自主供应,吉利汽车不断增大自产VCU的比例,自产比率已达60%左右,长安汽车几乎80%的VCU来自于自产,奇瑞汽车90%以上的VCU已实现自产。


长安汽车整车控制器产品

来源:长安汽车


部分主机厂或部分车型VCU采购自第三方供应商,目前主要的第三方供应商包括联合电子、博世、大陆、电装、金脉电子、埃泰克、合肥晟泰克、航盛电子等。供应商可以自己做软硬件直接供应主机厂,也可以为主机厂做代工服务。


整车控制器市场规模与新能源汽车产量相关,预计到2025年,中国新能源汽车整车控制器的市场规模将达到50.3亿元(包括整车厂自供)。


中国新能源汽车整车控制器(VCU)市场规模预测

来源:佐思汽研《2021年新能源汽车整车控制器(VCU)行业研究报告》


轻量化推动“多合一”电驱+电控+VCU集成系统发展


为了迎合汽车电动化、智能化、轻量化的发展趋势,新能源整车控制器未来将向着高度集成化的方向发展。OEM、Tier 1纷纷推出了“多合一”电驱系统,将VCU集成其中。


为进一步降低新能源汽车的重量,提高产品的性能及乘坐的舒适性,从北汽开始尝试,到后面通用、华为、比亚迪等纷纷推出高集成产品,“多合一”电驱+电控+VCU集成系统已成为OEM与Tier 1发力的重点方向。


“多合一”电驱系统的优势

来源:比亚迪


2021年9月,比亚迪旗下弗迪动力推出“八合一”电动力总成,深度融合驱动电机、电机控制器、减速器、车载充电器、直流变换器、配电箱、整车控制器(VCU)、电池管理器等八大部件。


比亚迪“八合一”集成系统的主要目的之一是为了给电动车减重,可实现外部高压滤波器共用、外部接口滤波电路共用、高压采样共用等多部件共用,系统DC、OBC深度集成、配电深度集成、变压器和电感集成、VCU/BMC/MCU芯片集成,可节省一路H桥和变压器、节省大量高压线束、磁模块体积缩小40%,整体体积降低16%(可带来乘坐空间或电池容量的提高),减重10%(可进一步降低电耗)。


比亚迪“八合一”电动力总成系统

来源:比亚迪


2021年7月,长安汽车发布第二代电驱动一体化系统,集成了整车控制器(VCU)、高压分线盒、电机控制器、直流变换器、充电机、电机、减速器七个部件,在综合性能方面较第一代的“三合一”(集成电机、电控、减速器)系统有显著的提升,体积减少5%、重量降低10%、功率密度提升37%、效率提升5%。


长安汽车新一代超集电驱预计于2022年第二季度量产,将率先配置在专用电动平台(EAP1)的首款战略车型——C385上。


长安汽车新一代超级电驱系统

来源:长安汽车


全新E/E架构演进趋势下,VCU向域控集成化发展


从E/E架构的演进过程看,集中化E/E架构是汽车电子电气架构发展的必然方向,从已量产的车型看,现阶段主要是域集中式EEA。中央计算平台+区域控制器的准中央架构是车企下一步的发力方向,最后向着中央计算架构演进,将功能逻辑集中到1个中央控制器。


随着整车电子电气架构的演进,“多合一”电驱系统最终还是会被融合到域控制系统中。如华为“七合一”DriveONE电驱动系统最为引人注目的地方便是其域控制解决方案,通过从模块到系统的融合,以及从场景到解决方案的融合,切实提升了系统的安全性。


(1)VCU集成到域控制器


在域控架构下,为了配合整车电子电气架构的发展,整车控制器(VCU)等可集成到域控制器,比如天际汽车将VCU与BMS做集成,形成第一代动力域控制器VBU,实现完全自主研发。


  • 硬件方面:VBU采用了英飞凌三核处理器,具备非常丰富的I/O资源,支持百兆以太网;

  • 软件方面:采用AUTOSAR架构,软件架构和接口协议满足AUTOSAR 4.2.2;

  • 应用方面:目前VBU已经集成了整车控制、电池管理、充电控制、增程控制功能。


天际汽车新一代E/E架构下VCU功能集成到动力域VBU

来源:佐思汽研《2021年新能源汽车整车控制器(VCU)行业研究报告》


华为的CC架构包含3个中央控制器(智能座舱、车辆控制、智能驾驶)和4个区控制器,其中车辆控制域(VDC)将原来的VCU集成进去,采用VOS系统,可兼容AutoSar。


在VDC整车控制平台,华为将开发一个MCU,以及一个整车控制操作系统,并将这个整车控制操作系统开放给车企,让车企基于VDC平台做好差异化的整车控制。


华为CC架构下VCU功能集成到车辆控制域VDC

来源:佐思汽研《2021年新能源汽车整车控制器(VCU)行业研究报告》


2021年4月,比亚迪发布了e平台3.0,将整车从几十个ECU逐步集成4大域控制器,包括智能动力域、智能车控域、智能座舱域和智能驾驶域,其中智能动力域集成了VCU、BMS、Inverter、PDU、DC/DC和AC/DC的控制部分。


比亚迪四大功能域

来源:佐思汽研《2021年新能源汽车整车控制器(VCU)行业研究报告》


(2)VCU集成到中央计算单元


在中央计算架构下,中央网关退化为多个区域网关,整车控制器(VCU)的业务功能将被集成到中央计算单元的车控单元。


如沃尔沃的混合中央架构,包括1个中央计算平台、1个智能互联模块IHU和1个自动驾驶模块ADPM,将原有的域控制器集成为中央计算平台。


沃尔沃混合中央架构

来源:沃尔沃


佐思汽研《2021年新能源汽车整车控制器(VCU)行业研究报告》主要研究内容如下:


  • 新能源汽车整车控制器产业概述、市场规模、市场竞争格局等研究;

  • 新能源汽车整车控制器产业链、上下游产业现状研究;

  • E/E架构变革对新能源汽车整车控制器产生的影响、整车控制器的技术发展趋势等研究;

  • 部分OEM厂商(如比亚迪、天际汽车、长安等)的VCU产品方案研究;

  • 国内外主要供应商的VCU产品方案研究;

来源:佐思汽车研究