榜单!智能车控进入「新周期」,BCM份额TOP10供应商都有谁
作为控制车身不同功能及信号通信中转的ECU模块,从广义范畴来说,BCM(Body Control Module)实际上也是整车最早开始进入「域」整合的部件之一。比如,车身控制多功能的集成(1.0)、BCM+网关(2.0)以及区域车身控制+中央计算(3.0,VCC+ZCU)等不同阶段形态。
和智能座舱、智能驾驶等增量ECU及域控制器相比,BCM本身既属于传统汽车电子产品,又几乎是所有车辆几乎标配的ECU,同时也是下一代整车电子架构的关键节点。作为车身控制模块,BCM通过车辆总线发送和接收信号,控制不同车身的不同部位(不同ECU),也可以被称为整车的“大脑”。
和很多车上的传统ECU类似,早期的BCM通常也仅由微处理器(MCU)来实现功能处理,用于控制车身的各种功能(比如,车灯、空调、电动车窗、雨刮器、侧视镜、钥匙进入等)。此外,BCM还提供了不少端口,用于和仪表、中控、传感器、执行器等不同ECU进行通信。
同时,随着MCU性能的逐步提升,BCM以及车身域/区域控制器也在朝着算力模块的方向发展。比如,英飞凌最新推出的AURIX TC4x系列,大幅提高了数据吞吐量和运算能效比,并且通过嵌入式可编程硬件安全模块(HSM),以满足未来网络安全和信息安全的要求。
在未来的E/E架构(VCC+ZCU)中,区域控制单元能够将所有电子和电气系统连接捆绑在车辆的不同位置的ZCU中。比如,接管车辆右前、左前和后方三个区域的所有控制、数据和通信管理任务。
同时,不同车辆域的数据流会汇集在区域控制单元中,然后,数据会被处理并通过安全的以太网连接传输至最高控制级别的HPC。因此,区域控制单元主要充当从服务器级执行命令的协调点。
由于技术和市场门槛相对较高,一直以来,BCM市场主要被外资Tier1(比如,大陆集团、海拉、博世、李尔等)垄断。近年来,随着以埃泰克、欧菲光(收购华东汽电)、经纬恒润为代表的本土供应商强势突围,市场格局也在发生变化。
同时,这个赛道的投资活跃度也在上升。
比如,埃泰克汽车电子在去年11月完成新一轮超5亿元C轮融资,本轮融资由小米产投等多家机构联合领投,闻泰产投、兆易创新、国芯科技等产业链资本也悉数参与。
投资热度的背后,就是车身控制器(BCM)/车身域控(BDC)等技术逐步将座舱域、智驾域、动力域的相关平台加以整合,打造新一代基于SOA软件定义的整车电子架构平台。
随着汽车架构越来越趋于集中化,以功能集成度更高的车身域控制器取代传统分散的小控制器的趋势越来越明显。不过,相比于座舱域和智驾域,BCM以及BDC的进入门槛仍然存在。对于已经在传统BCM市场占据份额的厂商来说,在BDC市场升级中占据先发优势。
从行业角度来看,车身域控制器可以帮助主机厂降本增效,减少对MCU控制器的采购数量,减轻线束重量,降低供应链成本,有利于车身功能的智能化开发和迭代升级。
此外,在高工智能汽车研究院看来,和座舱、智驾不同,车身控制模块属于存量升级市场;数据显示,2022年中国市场(不含进出口)乘用车BCM前装市场TOP10供应商合计份额超过90%,市场集中度高;供应商方面,大陆集团、联合电子以及埃泰克排名份额前三位。
同时,随着自主品牌继续保持向上势头,对于中国本土供应商也是一大利好。数据显示,2022年中国市场自主品牌(不含合资车型)完成年度总交付909.68万辆,同比增长6.39%,逆势跑赢市场。
相比而言,合资品牌车型交付同比2021年下滑8.52%。在中国市场(不含进出口)自主品牌乘用车BCM前装市场份额方面,埃泰克、联合电子、弗迪科技(比亚迪旗下)排名前三。
作为传统BCM的市场份额领军企业和老牌的国际汽车零部件巨头,大陆集团在BCM和网关两个细分市场都排名前列。该公司也是全球首家规模化量产BCM集成网关的车身中央控制器的厂商之一。
该公司的另一大优势在于旗下软件子公司Elektrobit,在大众MEB平台的iCAS1方案中实现了AUTOSAR自适应平台基础上的软硬件分离,实现对第三方软件的集成和更新。
今年3月,大陆集团宣布与英飞凌合作开发基于服务器的车辆架构,基于后者最新发布的下一代高性能MCU(AURIX TC4系列),包括整车高性能计算单元(VCC)和区域控制器(ZCU)。
从市场端来看,目前,BCM产品形态也处于并行发展阶段。
1.0阶段,为进一步集中整车控制软件,实现高效集成管理、高度安全可靠和更快的需求响应;2.0阶段,典型产品就是融合网关相关软硬件;而3.0阶段车身域控平台,对应的则是集中式电子电气架构,不仅支持基于中央计算-区域控制的硬件架构,还支持SOA软件架构。
与分布式体系结构相比,集中式体系结构需要更少的具有高功能的模块,而分布式体系结构是用更少的模块和更多的通信接口构建的。分布式BCM体系结构更加灵活,但是不可能达到集中式架构ECU的优化水平。
目前,开发车身控制模块软件时面临的四个主要挑战是性能需求的增加、输入/输出处理器和通道数量的增加、开发更复杂模块周期的需要以及运行和睡眠模式下的功耗问题。
此外,BCM编程基于复杂的嵌入式软件解决方案,需要深厚的工程开发和量产经验。同时,开发车身控制模块软件的复杂性也呈指数级增加,并且还面临着功耗、信息安全等问题。
同样,这个细分市场也在经历软硬解耦的过程。汽车电子电气架构升级主要体现在软件架构、硬件架构、通信架构三方面。其中,软件架构逐步实现分层解耦,硬件架构逐步从分布式向域控制/中央集成式发展,而车载网络骨干则由CAN/LIN总线向以太网方向发展。
目前,3.0阶段车身域控平台正处于前装规模化上车的关键周期。在高工智能汽车研究院看来,以埃泰克、弗迪科技为代表的中国本土汽车电子零部件供应商正在逐渐缩小和国际汽车电子供应商的差距,未来谁能在新一轮市场争夺战中占据先发优势,我们拭目以待。
比亚迪E平台3.0详细分析
今天有幸参加了比亚迪E平台3.0的分享会,可以说是受益颇多。在去年,很多人都知道,国内的汽车缺少芯片导致产能不足的情况,以至于很多车辆都无法按时交到车主手上。这个时候,比亚迪的一个部门突然来到大家的视野当中,它就是比亚迪的半导体事业部。今天,我们就来好好聊聊比亚迪E平台3.0的一些比较让国人自豪的地方。
e平台3.0是纯电专属平台,基于高阶智能辅助驾驶、优化资源综合利用效率、提升整车安全的开发逻辑,将比亚迪在新能源汽车领域的黑科技进一步架构化、模块化,兼容多种布置方式(前驱、后驱及四驱),具有高拓展性,将启发整个行业对于汽车技术和形态变革的深刻思考,定义智能电动汽车,是真正的下一代电动车的摇篮。
第一个是智能域控制架构
E平台3.0由四个高度集成的域控制器实时协同控制,实现对整车层面的集中控制:
智能车控域:集成BCM(车身控制模块)、安全网关、密钥中心、空调控制、胎压监测、仪表控制、驻车辅助、智能钥匙等多个模块,扩展版本最多支持达32个分布式ECU(电子控制单元)功能。智能动力域:集成VCU(整车控制器)、BMS(电池管理系统)、MCU(微控制单元)、OBC(车载充电器)、DC-DC(直流转换器)等模块。智能驾驶域:集成自动驾驶、ACC(自适应巡航控制)、AEB(自动制动系统)、LSS(智能安全系统)、BSD(盲区监测系统)、APA(自动泊车)等功能。智能座舱域:集成用户语音、触控、感知、健康、显示屏等功能。由单ECU单一功能,转变为处理能力更强的多核CPU域控制多个功能。高集成地域控制架构,相似功能模块的深度集成,区域控制缩短交互响应的时间,算力跨越式提升。
第二个是是自主研发的车用操作系统BYD OS
分层架构设计,软件模块化层级自下而上分为硬件驱动层、操作系统层、服务层及应用层:
硬件驱动层:最底层的、直接控制和监视各类硬件的外设的总称。其核心能力是隐藏硬件的具体细节,并向上层系统提供一个标准化的接口及规范。适应不同的上层系统通过API来调动硬件,完成指令。操作系统层:分离式内存管理内核,分为BEOS (负责车身电子元器件)、BUOS(管理车载信息娱乐的系统),负责的不同功能区域。服务层:指平台中间件支持层,把系统所提供的基本服务包装成应用程序所能够使用的编程接口API(Application Programming Interface),是最靠近应用程序的部分。应用层:面向服务的APP开发,实现各种应用需求。第三个是iTAC智能扭矩控制系统iTAC是针对电动车特性打造的车辆扭矩控制系统,电动车上所采用的电机则可以更快采集轮端信息,通过电机旋变传感器,轮端每一圈可分成4096个采集位,信息采集速度和精度大大提升。iTAC较以往提前50ms以上预测到车轮轮速的变化趋势,相比于传统控制策略,识别精度提升了300多倍,汽车动力的控制精度与速度得以大幅提升。
iTAC在提前预判的基础上针对电机响应速度快、转速调整更精确的特点,提供了转移扭矩、适当降低扭矩和输出负扭矩等多种方式。在车辆即将发生打滑时,iTAC可以将低附着车轮扭矩全部或部分转移到有抓地力的车轮上,使车辆恢复稳定,从而不触发或者减少触发ESP功能,提升驾驶稳定性,做到车辆安全性能提升的同时,同时提升驾乘更舒适和驾驶极限。
第四个是高效八合一电动力总成
动力部件的深度集成可以有效减小系统重量和体积,减少占用空间,降低损耗。同时缩减系统零部件,提高NVH(噪声、振动与声振粗糙度)表现。八合一电动力总成是比亚迪独立自主开发,全球首款量产的纯电动力系统总成。总成集成了驱动总成(电机和变速器)、电机控制器、PDU(电源分配单元)、DC-DC、OBC、VCU、BMS。通过功能模块的系统高度集成,达到提高空间利用率、减轻重量等目的,具备高度集成、高功率密度、高效率的特点。
比亚迪电动力总成从1.0时代的分散独立设计,到2.0时代的电驱动三合一和充配电三合一,在比亚迪纯电动汽车的发展历程中都起到关键作用。进化至今,依托全新e平台3.0突破动力总成电-磁-力-热-声多物理场耦合制约难题,开发出了全球首款集成电驱动、充配电、VCU和BMS的八合一深度集成动力模块。
高度集成化八合一电动力总成,电机峰值功率270kW,峰值扭矩360N?m,最大转速可实现16000r/min,但系统噪音低于76dB。功率密度可提升20%,综合工况效率高达89%。搭载于海豹车型的八合一电动力总成,电机峰值功率230KW,峰值扭矩360N?m,四驱版本车型0-100km/h加速时间3.8秒。未来,八合一电动力总成将支持车辆实现0-100km/h加速时间2.9秒。
为进一步降低能耗,前后双电机的四驱架构设计能大幅提升整车加速性能,但是对于中高速的稳定行驶,单电机就能够满足整车动力需求。同时,传统的永磁同步电机工作效率高于异步电机,在空载转动时,永磁同步电机的磁阻损耗反而会大幅增加,导致高速行驶能耗较高。在e平台3.0上,比亚迪将首次采用永磁同步组合异步电机的全新动力组合架构:加速工况,双电机同时发力;稳定行驶工况,异步电机断开,仅永磁同步电机工作,既能实现四驱的动力,又能实现近于两驱的能耗。
第五个是自主研发高性能SiC电控
功率半导体作为电力系统的重要组成部分,是提升能源效率的关键因素。高电流密度、高效率的SiC是公认优良的新一代电控功率芯片。e平台3.0攻克了高功率密度SiC芯片可靠封装的难题,并成功开发出全球首款量产的SiC功率模块控制器,实现SiC功率模块完全自主设计、封装和制造,具备完全自主的知识产权。
e平台3.0电驱动系统搭载的高性能SiC电机控制器,其SiC功率模块的规格是1200V-840A,具有高效率、高耐压与强过流能力。与传统IGBT控制器相比,SiC电控开关损耗降低70%以上,最高效率达99.7%;SiC电控的峰值功率可达230kW以上,功率密度提升近3倍。同时,SiC使用了高性能氮化硅AMB板和全新的银膏烧结工艺,并集成了高灵敏NTC传感器,使得e平台3.0的SiC功率模块和控制器水平在世界遥遥领先。
第六个是高压充电
高电压是未来大功率充电的主流技术路线,但目前行业普遍都是低压充电桩,性能受限。在e平台2.0上,比亚迪采用独立的升压充电装置提升充电功率。在e平台3.0,我们创新复用驱动系统功率器件组成升压充电拓扑,研发出电驱升压充电技术,使高电压车型充分发挥其快充性能,一举攻克高电压车型充电的难题,同时充分利用国标电流上限,实现宽域恒功率充电,e平台可实现充电15min,续航300km的充电性能。且完全兼容当前所有公共充电桩,这是当下更适合中国消费者的解决方案。
第七个是宽温域高效热泵系统
e平台3.0热泵系统具有11种工作模式,包括单电池加热模式、单乘员舱采暖模式、乘员舱采暖+电池加热模式、单电池冷却模式、单乘员舱制冷模式、乘员舱制冷+电池冷却模式、乘员舱采暖除湿、乘员舱采暖除湿+电池加热、乘员舱采暖除湿+电池冷却、乘员舱制冷+电池加热模式、乘员舱加热+电池冷却模式,覆盖用户所有采暖制冷使用场景,在冬季制热工况下能效比(COP)可达2~4,能效多倍于市面上普遍使用的PTC加热方式,具备-30~60℃的宽温域工作的能力。
第八个是CTB电池车身一体化技术
CTB技术在“蜂窝“中找到灵感,结合刀片电池独有的长方体结构和超级强度,衍生出“类蜂窝铝”结构,带来电池成组技术里程碑式的革新,通过将刀片电池包与车身刚性连接,二为一形成完整体,并取消传统的车身地板设计,将地板(电芯上盖)-电芯-托盘三者与车身集成,形成高强度的“整车三明治”结构。刀片电池既是能量体,也是结构件,成为车身传力和吸能结构的一部分,在碰撞工况下,车身具备充足的吸能空间及更顺畅的能量传递路径,乘员舱形变大幅减小,给乘客创造了坚固安全的环境,逐步实现事故“零”伤亡。
总结,以上八点都是比亚迪在E平台3.0里面实现了并且在世界都属于领先的科技。为什么比亚迪敢夸下海口说E平台3.0的车闭眼买,放心开,我觉得这个自信来自于对自己的科技实力和自主自研的实力的信任。