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汽車VCU研究:向集成化和域控化快速演進(jìn)

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(bào)告》。

新能源乘用車VCU競(jìng)爭(zhēng)格局,OEM逐步實(shí)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(guó)外廠商供應(yīng),隨著中國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,國(guó)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(shí)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(dá)60%左右,長(zhǎng)安汽車幾乎80%的VCU來(lái)自于自產(chǎn),奇瑞汽車90%以上的VCU已實(shí)現(xiàn)自產(chǎn)。

長(zhǎng)安汽車整車控制器產(chǎn)品

來(lái)源:長(zhǎng)安汽車

部分主機(jī)廠或部分車型VCU采購(gòu)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(jī)廠,也可以為主機(jī)廠做代工服務(wù)。

整車控制器市場(chǎng)規(guī)模與新能源汽車產(chǎn)量相關(guān),預(yù)計(jì)到2025年,中國(guó)新能源汽車整車控制器的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到50.3億元(包括整車廠自供)。

中國(guó)新能源汽車整車控制器(VCU)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)

來(lái)源:佐思汽研《2021年新能源汽車整車控制器(VCU)行業(yè)研究報(bào)告》

輕量化推動(dòng)“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(dòng)化、智能化、輕量化的發(fā)展趨勢(shì),新能源整車控制器未來(lái)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(jìn)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(diǎn)方向。

“多合一”電驅(qū)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

來(lái)源:比亞迪

2021年9月,比亞迪旗下弗迪動(dòng)力推出“八合一”電動(dòng)力總成,深度融合驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)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(dòng)車減重,可實(shí)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(lái)乘坐空間或電池容量的提高),減重10%(可進(jìn)一步降低電耗)。

比亞迪“八合一”電動(dòng)力總成系統(tǒng)

來(lái)源:比亞迪

2021年7月,長(zhǎng)安汽車發(fā)布第二代電驅(qū)動(dòng)一體化系統(tǒng),集成了整車控制器(VCU)、高壓分線盒、電機(jī)控制器、直流變換器、充電機(jī)、電機(jī)、減速器七個(gè)部件,在綜合性能方面較第一代的“三合一”(集成電機(jī)、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(zhǎng)安汽車新一代超集電驅(qū)預(yù)計(jì)于2022年第二季度量產(chǎn),將率先配置在專用電動(dòng)平臺(tái)(EAP1)的首款戰(zhàn)略車型——C385上。

長(zhǎng)安汽車新一代超級(jí)電驅(qū)系統(tǒng)

來(lái)源:長(zhǎng)安汽車

全新E/E架構(gòu)演進(jìn)趨勢(shì)下,VCU向域控集成化發(fā)展
從E/E架構(gòu)的演進(jìn)過(guò)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(jì)算平臺(tái)+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(jì)算架構(gòu)演進(jìn),將功能邏輯集中到1個(gè)中央控制器。

隨著整車電子電氣架構(gòu)的演進(jìn),“多合一”電驅(qū)系統(tǒng)最終還是會(huì)被融合到域控制系統(tǒng)中。如華為“七合一”DriveONE電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最為引人注目的地方便是其域控制解決方案,通過(guò)從模塊到系統(tǒng)的融合,以及從場(chǎng)景到解決方案的融合,切實(shí)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(dòng)力域控制器VBU,實(shí)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(dòng)力域VBU

來(lái)源:佐思汽研《2021年新能源汽車整車控制器(VCU)行業(yè)研究報(bào)告》

華為的CC架構(gòu)包含3個(gè)中央控制器(智能座艙、車輛控制、智能駕駛)和4個(gè)區(qū)控制器,其中車輛控制域(VDC)將原來(lái)的VCU集成進(jìn)去,采用VOS系統(tǒng),可兼容AutoSar。

在VDC整車控制平臺(tái),華為將開發(fā)一個(gè)MCU,以及一個(gè)整車控制操作系統(tǒng),并將這個(gè)整車控制操作系統(tǒng)開放給車企,讓車企基于VDC平臺(tái)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(lái)源:佐思汽研《2021年新能源汽車整車控制器(VCU)行業(yè)研究報(bào)告》

2021年4月,比亞迪發(fā)布了e平臺(tái)3.0,將整車從幾十個(gè)ECU逐步集成4大域控制器,包括智能動(dòng)力域、智能車控域、智能座艙域和智能駕駛域,其中智能動(dòng)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(lái)源:佐思汽研《2021年新能源汽車整車控制器(VCU)行業(yè)研究報(bào)告》

(2)VCU集成到中央計(jì)算單元

在中央計(jì)算架構(gòu)下,中央網(wǎng)關(guān)退化為多個(gè)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(jì)算單元的車控單元。

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

沃爾沃混合中央架構(gòu)

來(lái)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(bào)告》主要研究?jī)?nèi)容如下:

  • 新能源汽車整車控制器產(chǎn)業(yè)概述、市場(chǎng)規(guī)模、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(duì)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(shì)等研究;
  • 部分OEM廠商(如比亞迪、天際汽車、長(zhǎng)安等)的VCU產(chǎn)品方案研究;
  • 國(guó)內(nèi)外主要供應(yīng)商的VCU產(chǎn)品方案研究;

 

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佐思汽車研究:致力于汽車、TMT、新能源(特別是新能源汽車、智能汽車、車聯(lián)網(wǎng))領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)研究、專項(xiàng)調(diào)研、戰(zhàn)略規(guī)劃和投資咨詢服務(wù)。