下载｜汽车动力与底盘MCU市场现状研究报告

Part 4 底盘与动力系统 MCU 市场与技术展望

4.1 域中心化的汽车动力EE架构

技术趋势方面，本报告的2.1章节已经对中央化的汽车EE架构做了大致展望，也在2.2章节简略提及了域控制器特性。市面上另外讨论较多的跨域控制（Cross-Domain control）或区域架构（Zone architecutre）不在本报告讨论范围内。本章节尝试聚焦到域中心化的动力EE架构，主要参考前两年已经被提出的域中心化汽车动力系统架构。IpSesmc

2.1章节中提到的功能域中心化趋势中，每个功能域可能会出现一个更强的主控制器，即域控制器（DCU）——它与智能执行器通信。不少汽车厂商已经在逐步商业化这类解决方案。因为我们无法获得车厂详细的域中心架构方案，这里参考此前发布的研究paper做这类架构的介绍。[16]IpSesmc

在DCU域控制大框架之下（图4.1.1），DCU负责高抽象层级功能实现。更小规模的ECU连接到DCU，连接方式基于实际情况可以是LIN，也可以是车载以太网。ECU包含关键控制软件，需要具备诊断特性，以及在较薄的软件抽象层下，面向智能执行器和DCU提供接口。IpSesmc

图4.1.1：功能域架构IpSesmc

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图4.1.2：域中心化的汽车动力系统架构IpSesmc

比如说，热管理系统智能执行器能够让DCU针对汽车特定部分去请求制热或制冷，可能是座舱，也可能是电机。DCU执行所有的高层级决策、策略和优化，是针对特定域的逻辑。DCU和其他DCU通过高速网络连接，车载以太网显然是个不错的选择。IpSesmc

那么很自然的，这一趋势下就会出现动力或底盘域控制器。2.2章节提到动力域控制器肩负该域的大部分功能，包括高层级的监督控制功能、电池系统、电机系统等，此处不再赘述。IpSesmc

传统执行器对应的ECU，典型包括电机、电池组及其执行器会简化为在高抽象层级看来简单的智能执行器。与此同时，会有个单独的智能执行器肩负域网关职能。提议这种架构的研究报告[16]发布于2021年，当时得到了FCA和NXP的支持，构建起了基于双方软硬件的物理原型。现在应该是已经或部分实现了商业化的。IpSesmc

图4.1.2给出了这种包含了动力域控制器的动力系统架构，主要描绘了该架构的网络连接关系。这套设计方案下，该域作为HiL（hardware-in-the-loop）连接到汽车其他组成部分——其余部分为模拟仿真完成，包括各种硬件细节，诸如高压系统，以及相关的域通信和智能执行器，域之间的通信采用车载以太网。不过域内仍然保留了CAN和CAN-FD通信方式——基于历史兼容性和成本考量。IpSesmc

值得一提的是，这套方案下域控制器引入了额外的抽象层，简化动力域与其他域之间的通信，同时又能做到与其他控制器交互的标准化。而且域控制器在域内部通信架构中也隐藏了不同标准的通信细节（CAN, CAN-FD, 以太网等）。而电机、电池、热执行器精简为更简单的智能执行器，ECU达成了更低成本。这套方案主体上是个域中心化架构，但也可以扩展为跨域结构。IpSesmc

智能执行器涵盖动力系统的诸多组成部分，如电机、发动机、电池组等。其中有个智能执行器作为域网关存在。其功能为路由所有硬件信号：数字与模拟IO, PWM和LIN/CAN等现场总线，在动力域和汽车其他组成部分之间通信。这里所谓的其他组成部分，也都可以转为类似的结构，包括单独的智能执行器——如底盘组件中的主动悬挂等。IpSesmc

其实现细节此处不做展开：这是一种务实且完全可行，未来有可能普及开的典型结构。IpSesmc

4.2 市场中短期内高度稳定，国产MCU企业机会大

市场方面，基于动力与底盘系统安全性和稳定性需求(2.2、2.3、2.5章节），该市场也会在中短期内表现出高度稳定——已经得到验证和应用的方案会在一段时间内持续。故而作为本报告的结尾和总结，我们认为几个主要的国际巨头仍将在中短期内保持汽车MCU市场份额，尤其是动力与底盘这种高价值构成的系统（1.2、2.4章节）。IpSesmc

更具体的，体现在汽车动力系统与底盘控制MCU核心指令集自90年代以来就以Power为主（3.3章节）。即便汽车MCU指令集采用现在仍然呈现出高度分散化特点（3.1章节），Power仍为当前动力与底盘MCU市场主力（3.2章节）。这与Power指令集生态长久以来造就的安全稳定（3.4.1、3.4.3章节）及适配动力与底盘系统控制的性能需求（3.4.2章节）密切相关。IpSesmc

只不过我们认为RISC-V作为在汽车MCU领域相对年轻的新晋指令集，虽然现在暂时还存在发展中的桎梏（3.4.3章节），即便现阶段其市场份额仍在“其他”行列，却有机会在未来表现出活跃态势，发展潜力巨大（3.2、3.5章节）。IpSesmc

与此同时，受到国际大环境不确定性的影响，汽车与半导体供应链走向区域化的趋势还在持续——前两年的缺芯潮及国际区域性冲突的加剧，为中国国内的汽车MCU厂商创造了市场机会（2.4章节），汽车MCU的国产替代会在未来渐渐持续，并长期产生影响。IpSesmc

作为现阶段及未来几年内，汽车MCU市场价值占比最高的组成部分（1.3章节），动力与底盘MCU尤其受惠于汽车电动化，及绿色节能减碳大趋势（1.1章节），其价值会在未来数年持续攀升。即便因经济大环境影响，包含传统燃油车、新能源车在内的整体汽车市场未必会表现出大方向的乐观；且汽车EE电子电气架构中心化趋势也会在更长远的未来减少ECU及MCU用量（2.1、4.1章节），但电动化大趋势仍然会让汽车MCU，尤其是动力与底盘MCU价值在一段时间内走高。IpSesmc