“新四化”下AUTOSEMO应运而生 汽车软件架构体系“中国标准”呼之欲出

　　汽车“新四化”正快速推进，“软件定义汽车”不可避免。在它们背后，汽车软件架构标准体系的革新自然被提上议事日程。

　　2020年7月，中国汽车基础软件生态委员会（AUTOSEMO）宣告成立。当年11月，AUTOSEMO代表中国汽车工业协会正式发布了《中国汽车基础软件发展白皮书1.0》，提出了“推动汽车基础软件标准体系的建设和应用；完善汽车‘新四化’等方面软件技术研发体系；强化人才培养，加大应用普及和推广力度；加强行业协同合作，构建产业创新生态环境”四点意见。

　　回溯行业历史，汽车软件的发展与整车电子电气架构的演化息息相关。2003年，由宝马、博世、大陆、原戴姆勒-克莱斯勒、原西门子威迪欧、大众汽车，共同成立了汽车开放系统架构（AUTOSAR）联盟，福特、标致雪铁龙、丰田、通用等主流汽车企业随后也加入其中，为汽车基础软件的快速发展提供了良好组织环境和标准基础。不过，面对新技术、新产品的发展，AUTOSAR开始面临挑战与考验。

　　分布式架构迎来变革

　　不同企业从自己的角度与积淀出发，对整车电子电气架构进化提出理解。英飞凌将未来的演化路径大致划分为分布式架构、域集成架构、混合区架构、车载电脑四个阶段；博世则将趋势归纳为分布式电子电气架构（一个ECU对应一个功能的模块化阶段；功能集成阶段）、域集中电子电气架构（中央域控制器阶段；跨域融合阶段）、车辆集中电子电气架构（车载电脑和域控制器阶段；车辆功能云控阶段）三组架构六个阶段。

　　不过，行业的共识是现有由CAN总线连接不同控制器系统为代表的分布式架构，已跟不上技术发展的脚步。据了解，典型的分布式架构由众多相互独立的ECU组成，每一个ECU对应这一个MCU，ECU之间采用CAN总线进行通信。以目前主流乘用车为例，单车ECU的数量达到70个左右。其优势在于，针对发动机、变速器、底盘控制、影音娱乐系统在内的几乎所有传统汽车硬件及其对应的软件，都有很成熟的解决方案。

　　然而，分布式电子电气架构面临的问题如同其优势一样，非常明显。陈刚（化名）曾服务于多家整车企业和零部件公司，参与了大量新车型的开发、配套工作。据他透露：“在分布式架构下，整车企业比较依赖传统供应链。不仅国内车企，许多全球知名的车企也在很大程度上依靠德尔福、大陆等Tier 1零部件供应商的设计研发，这的确给整车企业的工作带来了很多方便。但不同零部件企业的ECU，算力分配难以做到动态均衡，导致整车企业的控制策略、标定、后期维护更新无比繁琐。”陈刚认为，更大的瓶颈在于，CAN总线的传输速率极限，制约了全新电子设备、感知元器件的接入，从而影响了车辆功能升级。

　　AUTOSAR的“应战”

　　“AUTOSAR联盟成立的背景是汽车上的ECU越来越多，嵌入式软件复杂程度越来越高，软件质量难以把控；同时，软硬件未解耦，往往更换硬件平台，软件就要推倒重写，工作量巨大。”长安汽车智能化研究院相关负责人告诉《中国汽车报》记者。

　　AUTOSAR中国代表荆喆也表示：“最初，整车上跨系统的零部件协作越来越频繁和复杂，若不采用统一的软件架构标准，很容易出问题。如今在全球范围内，AUTOSAR的合作伙伴已接近300家。这背后的推动力是AUTOSAR能够切实帮助企业降低成本、降低管理复杂度、保证系统可靠性。”

　　“AUTOSAR最初的平台被称为经典平台，是基于对Micro-Controller的控制来设计的。”荆喆向介绍道。在分布式电子电气架构走向成熟并大行其道的时代，诞生于2003年的AUTOSAR经典平台为整车企业、零部件供应商提供了巨大的帮助。它的出现解决了整车ECU数量增多后，嵌入式软件对硬件支持程度差、软件模块化复用性差以及零部件企业因配套不同整车企业而需进行重复开发的弊端。由此，整零实现了汽车软件架构标准体系的标准，可以把更多的研发精力聚焦在功能实现层上。

　　“我们逐渐意识到，智能化、网联化对汽车行业的改变将是巨大的。大量的感知设备被使用，大量的计算设备被吸纳。此前，分布式架构中几乎不存在文件传输，文件储存容量也不大，然而这一特征在智能网联汽车上相当常见。AUTOSAR敏锐地察觉到了这个趋势，开始定义新的平台。经过2~3年开发后，AUTOSAR推出了自适应平台（Adaptive Platform）。它基于微处理器这一类控制设备，目前相对比较成熟，最新一个版本是2020年11月发布的。”荆喆表示，“对于整车企业而言，不断引入的新款零部件，需要更好地与传统ECU结合。AUTOSAR做好了这样的一种结合，能够让整车企业在开发时更高效、更容易、更可靠地实现功能上的连接、分配，做通信上的配置。”

　　搭建新架构的不同尝试

　　不过，在整车电子电气架构的进化过程中，特斯拉独树一帜，拿出了自己的解决方案。据了解，特斯拉并未采用传统汽车巨头广为接受的AUTOSAR平台标准，而是选择了域控制架构，整车由中央计算模块、左车身控制模块、右车身控制模块组成。计算模块部分则采用了IT领域当中常见的X86架构系统，左右车身控制模块则负责完成车身、动力、底盘及安全相关的控制工作。

　　“特斯拉毫无疑问是很多整车企业研究、对标的模板。在特斯拉之前，很少有汽车企业的工程师能够提出这样大胆的创意并付诸实现。对于电子电气架构的探索，特斯拉带给业界的冲击极具启发性。”一位汽车软件资深工程师这样评价道，“当然，特斯拉的电子电气架构路线也带有非常强烈的个性化特征，业界很难‘1∶1’地完美复刻，比如相对封闭的软硬件开发环境、相对单一的车型设置等，这些都是传统汽车企业所不具备的。”

　　“我们对于AUTOSAR的受欢迎程度还是比较有信心的，”荆喆认为，整车企业面临更为复杂的开发环境，采用AUTOSAR的标准可大幅提升可靠性、降低成本，“尤其是越来越多的车型需要整零联合开发，AUTOSAR作为成熟标准的优势就会更为凸显。”

　　基于AUTOSAR的平台标准，安波福推出了应对电子电气架构快速进化的解决方案SVA。据安波福相关人士介绍，SVA是基于整车架构的设计，可兼容AUTOSAR标准的电子模块、软件中间件等。SVA实现了三个基本原则：实现软、硬件分离，I/O（输入/输出）与计算分离，将计算“服务器化”，从而拥有软件定义的架构并可持续扩展以适应未来的需求。

　　中国需要自己的标准

　　在这个过程中，中国汽车产业迎来了新的发展机遇与挑战。中国汽车工业协会秘书长助理兼技术部部长王耀表示：“汽车基础软件确切说是一个生态系统，目前属于中国汽车产业的短板。AUTOSEMO主要关注智能网联、新能源汽车业务领域，是对AUTOSAR的补充，旨在帮助企业达成共识，形成一定的框架。如果我们依赖的标准化组织在欧洲或美国，可能很难及时配合中国市场的需求及复杂的道路交通环境。”在他看来，未来，汽车将由软件定义、数据驱动、硬件执行，通过软硬解耦、模块融合，最终实现硬件模块化、标准化，软件定制化、差异化。因此，汽车底层基础软件架构和标准化体系建设变得尤为重要，AUTOSEMO的意义也不言而喻，通过标准制定、发布应用，形成中国引领，有利于汽车产业的发展。

　　“值得明确指出的是，AUTOSEMO并不是要取代AUTOSAR。AUTOSEMO的目标是在AUTOSAR的基础上，建立面向下一代汽车软件标准，构建中国的汽车软件生态。”长安汽车（AUTOSEMO创始会员单位）智能化研究院相关负责人告诉记者，“经典AUTOSAR标准面向传统的车身、传动、动力、底盘、被动安全等控制器，仅适用于MCU级嵌入式软件开发。而当前汽车软件的发展还需满足自动驾驶、新能源汽车等新的需求，是基于SOC级端-边-云一体化的开发。中国在这两个方面具备一定的优势，AUTOSEMO应运而生。”

　　燃料电池技术提供商重塑科技是AUTOSEMO的核心成员，该公司回复记者称：“在奔涌而来的智能化、网联化浪潮中，软件架构发生着深刻的变化，从之前面向过程（POP）、面向对象（OOP），转变到面向服务（SOA），但原有的一些平台已无法相应提供统一标准规范的解决方案。此外，软件正逐渐成为汽车领域企业核心竞争力和战略制高点，基础软件又是汽车产业向智能化、网联化发展的重要基础与核心关键。我国在这个领域依旧有‘卡脖子’问题亟待解决，建设具有自主知识产权的汽车基础软件生态体系十分必要。”针对燃料电池汽车规模化发展的趋势及未来更广泛的氢能应用需求，重塑科技目前正带领其他AUTOSEMO成员共同进行燃料电池动力系统相关标准的制定。

　　正视差距弥补短板

　　“我国汽车行业操作系统、底层软件等基础的软件能力严重不足。比如，当前仪表、驾驶相关控制器大多采用QNX和LINUX操作系统，国内完全没有可替代供应商；Hypervisor技术也面临同样的困境。”长安汽车智能化研究院相关负责人指出，“此外，就是软件标准缺乏，亟待建立。客观来看，国内汽车软件标准本来数量就少，行业影响力无从谈起。”　　“在汽车基础软件领域，虽然我国从事软硬件开发的企业数量不少，但真正具备能力进行自主开发的不多；为数不多的基础软件开发商，又缺少足够的产品应用经验，在技术成熟度和完整性上与国外同行相比略逊一筹；而研发和产业生态体系方面也亟待建立。”重塑科技方面称。

　　“AUTOSEMO成立的本意在于服务自主汽车品牌的发展。基于会员单位本身在汽车基础软件领域中存在的问题，整合AUTOSEMO的工作内容及计划。目前，我们将会员单位的需求收集并归类，分成了不同形式的讨论小组，研讨共性问题，由AUTOSEMO执行办公室总体协调意见，以求同存异和不断探索的理念推进工作，初步会根据不同研究课题方向推动不同的团体标准以及前瞻性技术的研究。”王耀向记者介绍称。

　　“我们不仅已展开与AUTOSEMO的合作，而且与国内一些其他机构进行了相关领域的交流。AUTOSAR作为开放的组织，与国内发展自主可控汽车软件能力的目标没有任何冲突。AUTOSAR帮助国内车企与供应商联合开发控制器软件模块，也帮助他们保持软件开发的通用性和一致性。”荆喆强调。