BMW - 下一代EE架构如何实现

1、引言

1）BMW - Number One＞NEXT 战略

以顾客为中心的四化战略：自动化、互联化、电动化、共享化/服务化

图1.以顾客为中心的“四化”战略

2）自动驾驶给EE架构及其开发流程带来的挑战

a、未来的E/E架构，包括其开发过程，都需要进行持续的更新与改变；

图2.自动驾驶与EE架构

b、建立未来的EE架构我们将应对很多问题及挑战，但是有两项最基本的观点：

技术观点：采用越来越多的IT标准，建立一个统一的、节能高效的系统架构；
方法论观点：无国界的系统性思维，相互信赖的协作和敏捷的工作方法。

图2. 建立下一代EE架构面临的问题和挑战

2、如何实现下一代E/E架构

1）下一代E/E需要实现的主要目标

图3. 下一代EE架构主要目标

可更新/升级
成本优化
客户价值
风险/变更/兼容性
可扩展性
通用构建模块和标准化
能量-效率
可测试性
可靠性和网络信息安全

2）EE架构策略 – 三步方法

a、公司战略、法律要求和游戏规则改变者是E/E架构愿景的重要输入

b、根据实际的EE架构，通过经验教训设定起点

c、下一代EE架构的成长空间由当前的EE架构和未来的愿景决定

3）衍生可持续性数字汽车基础架构所需要的必要构成要素

图4. 数字化汽车基础架构的构成要素

1）基于服务和数据的架构：显式无缝API、语义描述、从基于信号到基于IP的更改、通信

2）计算平台：更新/升级能力、软硬件协同设计、高性能处理器、能量高效计算

3）网络架构：区域化架构、模块化线束、智能保险丝盒、优化的能量分配

4）车辆-后台基础实施：数字孪生、互联（5G，C2X）

5）人工智能：学习架构，基于AI的功能、可验证的AI

6）碰撞安全与网络信息安全设计：失效-可运行、后量子密码学

7）通讯架构：基于IP的通信、10Mbit/s以太网、OFDM技术

8）敏捷车辆系统工程：扩展基于模型的开发、无缝敏捷开发过程、统一的工作流程

3、下一代EE架构 - 未来愿景

1）计算平台（CP）可产生协同作用，并提供统一系统架构的可能性；

图5. 产生协同作用的计算平台（CP）

2）实现这样的计算平台（CP）需要：技术设计和特定的开发过程；

图6. 技术设计与开发过程

3）需要新的方法来为汽车开发下一代高性能处理器。

图7. 开发下一代高性能处理器的新方法

第一步：技术对比分析

a、对于基本功能（例如制动和发动机控制），汽车微控制器（µC）是理想的选择；

b、直接使用CE世界的微处理器（µPs）是没有一点建设性的；

c、必须采用混合计算架构形式的新方法；

第二步：能量效率混合计算架构

混合计算架构通过通用处理器（GPP），专用硬件加速器（HWA）和嵌入式现场可编程门阵列（eFPGA）的最佳交互，实现了对所需性能的节能分配。

第三步：软硬件混合设计：

通过软硬件协同设计，可以得到系统级的最优组合；

参考资料：

1. EE architecture as an enabler for connected mobility and automated driving - BMW