不同的智驾系统架构电源管理设计

自动驾驶对整车算力和电子电气架构的升级需求推动，智能汽车销量持续高增，域控制器发展动能强劲，有望成为中期行业主流趋势。整车厂域控架构渗透率有望加速提升，高性能、集成化、可扩展或将成为域控制器的主要发展趋势。在此过程中，芯片厂商、集成商、整车厂均在域控制器有所布局，各环节竞争要素不同，格局空间各有特征。短期本土供应商围绕成本优势及集成能力进行布局，在整车厂智能化平台快速迭代过程中有望实现技术突破，进一步提升市场占有率。

电子电气架构集中化升级，域控制器快速发展。汽车传统分布式电子电气架构难以满足日益增长的智能化需求，能够集合算力、降低线束及制造成本、提升复用率的域集中式架构应运而生。高性能、集成化(成本控制叠加生产难度降低)、可扩展(软硬件解耦便于OTA升级)三大特征为中期域控制器发展提供动能。受此驱动，认为，域控制器渗透率有望提升，2025 年全球自动驾驶与智能座舱域控市场空间有望扩容至千亿元人民币。

“芯片+集成商+整车厂”构成产业链上下游。观察到：芯片端竞争围绕性能、生态、开发落地、成本四大维度展开，Mobileye在存量市场地位稳固，英伟达及高通在增量市场快速突破，有望后来居上，实现全域领先;集成端竞争主战场在于软件开发、定制化需求把握及快速量产能力，国际厂商如博世、安波福等积累深布局广，协调产业链资源能力强;本土厂商借助产能扩张、产品快速迭代、软件能力持续提升强势崛起。

本土供应商实现突围，短期看降本与国产替代，长期需依赖技术迭代。在外部非经济因素的推动下，国产替代需求中长期确定性较强。受此带动下，国产芯片供应商实现了部分突围，华为、黑芝麻、地平线等方案得到采用;国内域控制器集成商则凭借客户协作和产能布局等先发优势实现了业务的突破。认为，通过客户资源的积累和配合验证，国内芯片厂商、集成商有望弯道超车实现技术突破及价值链环节上移。

盈利预测与估值

建议投资者持续关注：国内域控制器厂商德赛西威(中金电子组覆盖)、华阳集团(中金电子组覆盖)，均胜电子、经纬恒润(未上市)、科博达;汽车基础软件及中间件提供商东软集团(中金计算机组覆盖)、中科创达、光庭信息(未覆盖)等。

如果说车辆智能化是未来，那么智能电气架构一定是其基础。

本文将从特斯拉、大众与福特3款新型SUV的电气架构对比开始分析，看特斯拉为何能领先业界6年实现智能电气架构，而传统车企的历史包袱是如何阻碍其新技术落地的，从车辆的系统设计，到对成本模式认知及技术模式的认知，最后到落地时要面临哪些技术难点，详细分析如何实现智能电气架构的落地。

本文对乘用车及商用车应用均有涉及，文中也将普及一些基础的车辆电气原理、传统方案器件成本、半导体方案及成本、线束基础知识、负载基础特性、HSD芯片基础、MOSFET基础、电流与成本的关系、相关的电子电气设计难点、芯片参数选型等，算是抛砖引玉，希望能和行业小伙伴们一起共同推动智能电气架构的落地。

如今的汽车行业正在经历剧烈的电气化及智能化变革，这种变革必然导致车辆ECU数量增多及电气架构复杂度增加，传统车企在架构升级过程中会怎么做?有哪些考量?

刚好，有国外网站3IS基于特斯拉Model Y，对比了大众ID.4与福特Mach E的电子电气架构，这三款车均为纯电动SUV，量产时间相近;并且，大众与福特作为传统老牌大型车企，和特斯拉对比就非常具有代表性。

从下图的ECU及网络类型节点对比表可以看出，Model Y、ID.4、Mach E的ECU数量分别为26、52、51，特斯拉的集成度明显要高很多，这主要是因为特斯拉将众多小型ECU的功能全部集成到区域控制器中。前文讲过，比如特斯拉的 Model 3的FBCM，既负责配电，还负责一些左前灯控制、空调控制、热管理等功能，横跨了传统的车身、座舱、底盘及动力域。

之前就讲过，传统OEM是有很大历史包袱的，按以往的经验，基于现有成熟模块进行复用可以显著缩短车辆开发周期及降低开发成本，并保证车辆的可靠性。但如果步子迈得太大，一上来就搞大规模集成，就会牵一发而动全身。

所以，对传统车企来讲，任何的更改都需要很谨慎，因为制约因素很多，改起来就很困难，周期很长，涉及面很广，风险很大，成本也很高。

大家应该还都记得，ID.3在刚上市时，出现了众多软件bug，上万辆车停在大众工厂等待升级。大众尚且如此，其他家可想而知。所以可以看到，福特和大众尽管宣称是全新纯电架构，但是仍然复用了很多小型ECU。

但有一点不可否认的是，大众在电子电气架构的升级过程中已经做了很大的更新，大家有兴趣的话可以去看一下奥迪e-tron与ID.4的电子电气架构的对比，可以看出巨大的变化。

高阶自动驾驶系统在进行架构设计时，其域控内部的架构通常涉及主控芯片MCU、计算芯片SOC、电源管理模块芯片PMIC、加解串器、CAN收发器、网络交换机等等。提到的这些设计要素从底层上并不只是简单的进行了一定程度的硬件连接布线，而是从软件的角度包含涉及的相关联系统的网络配置、电源管理、存储配置等都需要同步进行相应的软硬件模块开发。其中，电源配置和网络启动配置作为两种比较重要的高阶域控配置单元，一直是系统架构师、硬件架构师以及软件架构师需要攻克的部分设计内容。

当然，行业内对于智驾系统芯片的使用程度和场景根据其应用需求各不相同。作为初级版本的超异构芯片，一般情况下，L2级别需要5 TOPS的算力，L3需要100+ TOPS的算力，L4为300+ TOPS。因此，低阶驾驶辅助系统(L0~L2)通常采用单芯片如TDA4VM(8Tops+25KDMIPs)可以满足对算力的整体需求。而对于次高阶(L2+~L4)这样的芯片的处理能力变显得有些力不从心。考虑当前整个业内研发的重心多倾向于L2+这样的系统。因此，本文所介绍的电源分配管理方案主要考虑多片SOC的情况，比如典型的TDA4 VH、8650等为例进行架构说明。

从域控架构设计上，超异构芯片往往是所有计算资源都集中到一片芯片上进行，且该芯片也是基本上会对智驾域控中的所有相关联的所有芯片(如加解串器、交换机、Can收发器、摄像头控制端)进行驱动以及供电控制。因此，对于这类控制连接我们通常称之为串联式控制，即电源的控制链路通常由统一的PMIC对中央芯片进行统一管理。当然，如果考虑架构低功耗的特点，也可能将该控制中央芯片的PMIC拆分成主从两路分别进行控制。主路实现全功耗下的电源控制管理。从路则是实现当用户有降功耗的需求情况下的单独电源管理(比如只通过PMIC链路设置激活其中的内部MCU Only模块)。

而对于纯异构芯片智驾域控架构来说，在进行电源树设计时，则通常参照单片单控的方式，比如如果考虑MCU、SOC、GPU三类芯片如果集成到同一个系统架构时，则通常是采用分离式电源控制方式，即各芯片电源单独进行开闭控制。而像加解串器、CAN收发器这类芯片的电源启闭控制则是根据用户定制需求搭载单独的电源控制模块。比如考虑单独对唤醒CAN进行电源控制，或者单独对bypass的影像输出控制进行电源控制。又如Switch这类芯片则可以单独通过MCU来进行开闭控制。