汽車電子控制化

自1968年起，汽車電子控制裝置首次應用于汽車中。大眾的后驅(qū)三廂車--1600 LE/TLE搭載了由德國博世公司生產(chǎn)的名為D-Jetronic的電子控制噴射系統(tǒng)。三年后，日產(chǎn)在日本首次為Bluebird U 1800 SSS-E搭載同樣由博世制造的L-Jetronic電子控制噴射系統(tǒng)。隨后，為了應對更為嚴格的排放法規(guī)，需要精確控制燃料和空氣的混合比例，電子控制噴射系統(tǒng)逐漸取代了傳統(tǒng)的化油器（汽化器），成為車輛主流的燃料供應系統(tǒng)。?

日本首輛電控燃料噴射系統(tǒng)配套量產(chǎn)車--日產(chǎn)Bluebird U 1800 SSS-E

經(jīng)過50多年的發(fā)展，汽車電子控制裝置目前正進入一個全新的階段。迄今為止，汽車的價值主要取決于其基本功能，即“行駛、轉(zhuǎn)向和停車”。行駛部分包括提升發(fā)動機輸出功率、降低噪音和提高乘坐舒適性；轉(zhuǎn)向部分包括提高操控穩(wěn)定性；停車部分包括改進制動性能等，這些價值大部分是由機械硬件提供的。

然而，當前正在發(fā)生的“百年一遇”的汽車工業(yè)變革正對這種價值創(chuàng)造手段帶來重大變化。簡而言之，價值創(chuàng)造的手段正從傳統(tǒng)的硬件轉(zhuǎn)向軟件。這不僅意味著汽車的電子控制化將比以往任何時候都要迅速發(fā)展，而且有可能對車企、汽車零部件供應商甚至周邊產(chǎn)業(yè)的商業(yè)模式帶來重大影響。

汽車“新四化”為開端

在探討“軟件定義汽車”的概念時，我們不能忽視汽車行業(yè)變革的重要標志——汽車“新四化（CASE）”。CASE是Connected、Autonomous、Share & Services和Electric的首字母縮寫，代表著網(wǎng)聯(lián)化、智能化、共享化及電動化。這一概念已經(jīng)成為汽車行業(yè)中引領變革的關鍵詞。

為什么汽車“新四化”如此重要？這是因為這一趨勢正在徹底顛覆傳統(tǒng)汽車的價值觀念。首先，“網(wǎng)聯(lián)化”強調(diào)了“連接”，它否定了汽車一直以來作為“與外界隔絕的私人空間”的價值。其次，“智能化”中的自動駕駛技術也否定了車企一直追求的“駕駛樂趣”的價值，因為自動駕駛消除了“駕駛”這一行為本身。

此外，“共享化”也否定了車企一直以來培育的“擁有的樂趣和價值”。類似于出行即服務（MaaS），人們不再需要擁有車輛，而是根據(jù)需求隨時調(diào)用車輛，這朝著更加便利的方向進化。最后，“電動化”的目標是淘汰發(fā)動機。然而，發(fā)動機一直是汽車的核心象征，它所產(chǎn)生的動力、振動和聲音塑造了各個車企的獨特個性，并創(chuàng)造了價值。? ? ? ?

“新四化”可以被看作是對車企迄今為止所追求的所有價值的否定。換句話說，這是一場“價值革命”，對于傳統(tǒng)車企來說，這意味著他們迄今為止所積累的經(jīng)驗和技術水平將失去價值。因此，實際上，沒有任何車企真正希望經(jīng)歷一場“新四化革命”。那么，為什么會出現(xiàn)如此巨大的“新四化”浪潮呢？

“汽車強國”戰(zhàn)略目標

中國明確提出了到2035年成為技術品牌雙領先的“汽車強國”的戰(zhàn)略目標。考慮到在傳統(tǒng)燃油車領域難以趕上日美歐等先進國家，中國率先全球普及以電動汽車為中心的“新能源汽車”和搭載自動駕駛技術的“智能網(wǎng)聯(lián)汽車”，并基于積累至今的技術能力進軍全球市場。?

在電動汽車普及方面，截至2022年，中國純電動車銷量已經(jīng)同比增長81.6%，達到536.5萬輛，約占新車總銷量的20%。在全球電動汽車銷量780萬輛中，中國銷量占據(jù)了近70%。此外，中國動力電池的生產(chǎn)也占據(jù)了全球市場份額的60%以上。通過引領“新四化革命”，中國的汽車產(chǎn)業(yè)正在穩(wěn)步提升其在海內(nèi)外的影響力。?

中國第一大新能源車制造商比亞迪開始進軍全球汽車市場

IT巨頭瞄準霸權??

CASE背后的驅(qū)動力還有IT行業(yè)的巨頭們。被稱為GAFA的谷歌、亞馬遜、Facebook（現(xiàn)更名為Meta）和蘋果中，除Facebook外的三家企業(yè)都將汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃為全新業(yè)務市場，并且都在敏銳觀察著進入市場的時機。? ?

舉例來說，谷歌于2010年開始開發(fā)自動駕駛技術，目前正在美國亞利桑那州鳳凰城將全球首個無人駕駛的自動駕駛出租車服務商業(yè)化，并計劃將運營區(qū)域擴大到其他城市。亞馬遜還投資了美國電動汽車企業(yè)Rivian，并收購了美國自動駕駛企業(yè)Zoox，計劃從配送自動化進入汽車領域。??

被亞馬遜收購的美國自動駕駛企業(yè)Zoox的無人駕駛出租車車輛

近期，蘋果進軍自動駕駛汽車領域成為熱門話題，據(jù)稱韓國現(xiàn)代汽車很有可能代工生產(chǎn)“蘋果汽車”。具體汽車細節(jié)還不清楚，但很可能是一款融合自動駕駛技術的豪華電動汽車。此外，蘋果正試圖在用戶界面（UI）方面提供其他企業(yè)所沒有的價值，而這正是蘋果的強項。? ? ? ? ?

如今，美國的IT巨頭們正試圖以各種策略搶占巨大的汽車市場份額。他們的共同之處在于，比起制造汽車硬件，他們更加專注于構(gòu)建以軟件和網(wǎng)絡為核心的新商業(yè)模式。另外，目前各大車企也正急于改變商業(yè)模式，準備與中國和IT巨頭們分庭抗禮。? ? ??

“軟件定義汽車”的輪廓逐漸清晰

隨著新一代汽車研發(fā)領域利用軟件和網(wǎng)絡創(chuàng)造價值的競爭不斷加劇，各國、地區(qū)和企業(yè)紛紛加入其中。中國提出了汽車強國的目標，而互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)則將汽車產(chǎn)業(yè)定位為一個全新的市場。那么，各個國家和企業(yè)都在追求什么樣的新一代汽車呢？答案就是“軟件定義汽車”（SDV）。? ??? ? ? ??

“軟件定義汽車”的實際本質(zhì)是各個公司當前正在探索的領域，因此并沒有一個明確的概念能夠準確描述“這就是軟件定義汽車”，但其輪廓已經(jīng)開始顯現(xiàn)。正如之前所述，過去汽車的價值主要來自于硬件性能以及發(fā)動機輸出性能。一輛車的好壞主要從方向盤的快速轉(zhuǎn)向能力、車身的剛性、駕乘體驗的舒適性以及油門響應的迅速性等方面進行評價。當然，這些方面在未來的汽車中仍將是重要的價值所在，只是其呈現(xiàn)方式可能會發(fā)生重大改變。?

德國寶馬公司在CES 2023上展出的概念車寶馬iVISION Dee

打破硬件邊界的個性化設置

在傳統(tǒng)汽車中，用戶幾乎無法改變汽車轉(zhuǎn)向時的行為、駕乘舒適性以及踩油門時的加速度等。最多只能在“普通”和“運動”模式之間切換踩油門時的加速特性。然而，近期的純電動車型為用戶提供了更多的設置自由度。例如，當腳部松開油門時，用戶可以設置制動能量回收級別。此外，未來汽車將能夠根據(jù)駕駛員的習慣喜好，通過軟件調(diào)節(jié)懸架硬度和制動效果。或者，汽車搭載的人工智能技術也可能會學習駕駛員的駕駛習慣，并自動調(diào)節(jié)設置，以確保提供更好的駕駛體驗。

未來，如果自動駕駛技術升級，自動駕駛時方向盤是快打還是慢打，以及汽車本身的行駛方式，系統(tǒng)或許都會根據(jù)乘員的喜好需求對這些方面進行調(diào)節(jié)。并且，汽車會像現(xiàn)在的智能手機一樣，可以在應用商店下載各種應用程序。?

用戶也可以按照自己的喜好下載導航系統(tǒng)，并在車內(nèi)使用各種應用程序，如音樂和視頻播放軟件、儀表壁紙以及車載游戲等。利用軟件來選擇和擴展汽車功能，打破傳統(tǒng)框架以適應每個駕駛員的需求，這被稱為“超個性化”。現(xiàn)在的智能手機可以根據(jù)自己的喜好更換壁紙、調(diào)整屏幕亮度，可以說未來汽車的個性化設置也接近這種感覺。? ??

購車后車輛保值的現(xiàn)象正在改變。隨著汽車“價值”的演變，傳統(tǒng)汽車在購買時價值最高，而使用年限越長，以舊換新時價格越低（當然也有像老爺車這樣越舊越值錢的車輛）。然而，隨著“軟件定義汽車”這一趨勢的推進，車輛應用軟件將適度升級，從而使自動駕駛功能不斷提升，并增加新功能，轉(zhuǎn)向操作變得更順暢，駕乘體驗更舒適。因此，在購車后車輛的功能仍會改進，有可能會使車輛保持更高價值。

德國大眾汽車軟件開發(fā)子公司CARIAD推出應用商店

購車后車輛仍保值

此外，汽車的使用方式也會隨之改變。除了開車，會有越來越多的用戶選擇在車內(nèi)聽音樂、看視頻、辦公，和朋友遠距離聊天，有時還可以在旅途中分享風景。對于這些用戶，汽車需要提供能在車內(nèi)享受的各種娛樂和會議系統(tǒng)、車載社交軟件等新服務。而這些服務的提供者正是軟件。換句話說，未來汽車的大部分價值都由軟件創(chuàng)造。現(xiàn)在所用的專業(yè)詞匯“SDV”指的就是汽車的價值由軟件“定義”。

軟硬件分離

未來汽車需要具備靈活性，以支持車載軟件的不斷升級、新增版本或刪除老版本。然而，迄今為止用于車輛控制的ECU（電控單元）卻無法滿足這種需求。原因何在？? ? ??

以目前的汽車為例，發(fā)動機有發(fā)動機控制ECU，變速器有變速器ECU，空調(diào)有空調(diào)ECU等，汽車各個功能單元都配備了獨立的ECU，這些ECU通常通過CAN（控制器局域網(wǎng)絡）總線連接。也就是說，每個ECU及其嵌入式軟件（例如發(fā)動機控制ECU和發(fā)動機控制軟件）是一體化的，兩者不可分離。? ????

然而，對于這種軟硬件一體化的ECU來說，很難實施諸如未來軟件更新、新增或刪改等靈活性的改變。此外，一些簡易型ECU用于控制電動車窗升降等簡單操作，普通價位的汽車配備了30-40個ECU，而每個ECU都搭載能夠支持其更新、重新編程的功能是不現(xiàn)實的。?

因此，“軟件定義汽車”的架構(gòu)有望實現(xiàn)ECU等硬件與軟件的分離。車身各個部位不再配備多個ECU，而是將功能集成到少數(shù)高性能ECU中，一個ECU將配備多個軟件，這就是所謂的集中式或集成式ECU。舉例來說，ECU可以分為三種類型：負責自動駕駛和輔助駕駛的ECU、負責控制整個動力總成的ECU以及負責控制儀表顯示、娛樂、車身其他功能的ECU。

實現(xiàn)軟件定義汽車需要升級電子電氣架構(gòu)

軟件定義汽車的出現(xiàn)打破了傳統(tǒng)硬件邊界，為車輛帶來了個性化設置的可能性，并且使得車輛在購買后仍能保值。為了滿足這種需求，各大車企正計劃采用“集成ECU”的方式來實現(xiàn)軟硬件的分離。

傳統(tǒng)汽車通常配備有獨立的ECU系統(tǒng)，例如發(fā)動機控制ECU、制動系統(tǒng)ECU、變速器ECU等。然而，近年來，汽車發(fā)動機、制動系統(tǒng)和變速箱趨向于協(xié)同控制，通過CAN總線進行連接和交互通信，從而實現(xiàn)協(xié)同控制的結(jié)構(gòu)。這種通過CAN連接的ECU網(wǎng)絡被稱為電子電氣（E/E）架構(gòu)。? ??

然而，預計未來的電子電氣架構(gòu)將不再為每個系統(tǒng)單獨配備ECU，而是將功能集成到用于動力總成、自動駕駛和輔助駕駛、信息娛樂等領域的高性能ECU中。這意味著一個ECU將同時運行多種軟件。而實現(xiàn)這一目標的關鍵技術就是hypervisor。? ??

hypervisor的作用

Hypervisor是一種虛擬機監(jiān)控技術，它能夠在ECU的一個系統(tǒng)芯片（SoC）上同時Hypervisor是一種虛擬機監(jiān)控技術，它能夠在ECU的一個系統(tǒng)芯片（SoC）上同時運行多個虛擬ECU（虛擬機），并在每個虛擬機上獨立運行特定的軟件（應用程序）。

hypervisor概念圖

Hypervisor具有以下特點：首先，它不僅能夠在單個芯片上運行多個軟件，還能夠允許混合使用多個操作系統(tǒng)，并在這些操作系統(tǒng)上運行各自的軟件。其次，即使某個軟件出現(xiàn)故障或感染病毒，這些故障和病毒都會被隔離，從而避免對其他應用程序造成影響。? ? ? ?

對于智能手機和筆記本電腦來說，在單個芯片上同時運行多個應用程序是常見的操作。然而，與這些產(chǎn)品不同，車載軟件對安全性和可靠性的要求要高得多。因此，需要采用像虛擬機這樣的技術來隔離應用程序之間的影響。

專為虛擬機設計的芯片

市場上已經(jīng)出現(xiàn)了專為采用hypervisor技術的虛擬機設計的系統(tǒng)芯片。舉例來說，2023年1月，美國高通宣布推出了一款全新開發(fā)的系統(tǒng)芯片，名為“Snapdragon Ride Flex SoC”。該系統(tǒng)芯片的獨特之處在于能夠在單個芯片上集成所有IVI（車載信息娛樂）功能、ADAS（高級駕駛輔助系統(tǒng)）功能和儀表顯示功能。在該芯片上，像ADAS和儀表顯示這樣需要實時性能的軟件以及類似IVI這樣不一定需要實時性能的功能分別由hypervisor上的虛擬機提供。? ??

“Snapdragon Ride Flex SoC”配置，在單芯片上運行儀表顯示、ADAS、IVI等不同功能

無論如何，軟件定義汽車與傳統(tǒng)汽車最大的區(qū)別在于通過使用hypervisor技術和虛擬機實現(xiàn)軟硬件分離，使車輛能夠自由升級和增加軟件。預計各大車企將從2020年代中期開始加速應用集成ECU，而此類集成ECU的廣泛采用有可能給汽車行業(yè)的傳統(tǒng)業(yè)務模式帶來重大改變。

拓展汽車業(yè)務的AWS

拓展汽車業(yè)務的AWS軟件定義汽車預計會包含哪些功能？目前還沒有明確的框架定義，但從AWS構(gòu)想的軟件定義汽車使用案例來看或許能有所啟發(fā)。

在當今汽車行業(yè)中，從研發(fā)階段到使用過程，所有環(huán)節(jié)都逐漸離不開云端。傳統(tǒng)汽車開發(fā)流程中，大規(guī)模仿真模擬通常在公司內(nèi)部大型計算機上執(zhí)行，而現(xiàn)在則越來越多地在云平臺上運行。對于自動駕駛和ADAS（高級駕駛輔助系統(tǒng)）開發(fā)項目，應用云平臺進行預處理已經(jīng)成為慣例，例如從測試車輛中收集大量數(shù)據(jù)并添加標注用于機器學習（“這是行人”、“這是自行車”等對具體圖像數(shù)據(jù)進行標注作業(yè)）。

未來，企業(yè)在售后提供智能網(wǎng)聯(lián)服務、進行OTA軟件更新時，對于服務的快速啟動及全球部署來說，云平臺的應用不可或缺。在這種趨勢下，AWS正在迅速擴大市場份額。AWS在全球云市場中份額居首，約占30%，但在汽車領域的市場份額落后于競爭對手。

利用 AWS 實現(xiàn)汽車和移動價值鏈各個階段的現(xiàn)代化

豐田和寶馬采用了AWS云平臺

AWS最近將汽車行業(yè)視為重點業(yè)務領域。例如，在2020年，豐田的智能網(wǎng)聯(lián)服務從其他供應商轉(zhuǎn)變?yōu)橛葾WS提供云平臺。AWS的成功之處在于其“無服務器Serverless”技術。

在此之前，豐田一直利用一種云服務來預測所需的服務器容量，并確保提供相應容量的服務器。而AWS則提供了一種無服務器的解決方案，可以根據(jù)實際使用情況靈活調(diào)整服務器容量，因此豐田只需支付實際使用量的費用。

豐田改用AWS云服務之際正是其需要擴展智能網(wǎng)聯(lián)服務的時機，而傳統(tǒng)方案會顯著增加云平臺成本。據(jù)稱，憑借AWS的解決方案，服務器成本相比原來方案可減少70-80％。同樣，豐田旗下研發(fā)自動駕駛技術的子公司TRI-AD（現(xiàn)Woven Core）在其自動駕駛深度學習開發(fā)領域也采用AWS提供的服務。TRI-AD基于車輛傳感器等采集的數(shù)據(jù)進行深度學習模型開發(fā)（將輸入輸出關聯(lián)起來的算法），在這種工序中，利用龐大數(shù)據(jù)的同時，在較短時間內(nèi)改善模型，需要將測試車輛采集的傳感器數(shù)據(jù)學習時間縮短至1/20。而據(jù)稱在AWS云平臺上創(chuàng)建學習環(huán)境，學習時間約縮短至1/50。

豐田智能網(wǎng)聯(lián)服務的基石“移動出行服務平臺（MSPF）上應用AWS基礎設施和服務

近期，AWS還與德國寶馬合作，將為寶馬2025年上市的下一代戰(zhàn)略性純電動車Neue Klasse提供智能網(wǎng)聯(lián)服務研發(fā)云數(shù)據(jù)平臺。據(jù)稱通過使用全新數(shù)據(jù)平臺，可處理的數(shù)據(jù)量將達到目前的3倍。寶馬之所以急于構(gòu)建這種數(shù)據(jù)云平臺是因為Neue Klasse將是寶馬打造的首款軟件定義汽車。寶馬暫未透露計劃通過Neue Klasse提供什么樣的服務，但從寶馬和AWS發(fā)布的公告來看，預計將通過利用軟件提供更多定制個性化服務，同時收集并分析用戶反饋的數(shù)據(jù)，從而進一步改善服務。

BMW i Vision Dee預計是基于寶馬下一代純電動車Neue Klasse打造的車型 ??

AWS設想的軟件定義汽車用例

隨著這些業(yè)務的應用部署，AWS逐漸明確了幾項其所設想的軟件定義汽車功能和服務概念。

首先，針對“幽靈剎車”（自動剎車故障）的原因調(diào)查，由于難以獲取并保存數(shù)據(jù)，此類故障原因較難查明。因此，在發(fā)生這種故障的情況下，從云端更改車輛數(shù)據(jù)采集策略，即使在車輛出廠后也能收集所需數(shù)據(jù)。

其次，在特定應用場景和場所中，可以更改發(fā)動機輸出功率和懸架控制參數(shù)等功能。例如，僅在賽車場提升動力總成輸出功率，以及懸架運動模式切換等功能。

第三，為了防止外界故意損壞車輛的行為，可以在車輛停放時監(jiān)控周圍環(huán)境，拍攝故意損壞車輛的行為，并通過語音發(fā)出警告以起到震懾及防止犯罪的效果。具體來說，利用現(xiàn)在車輛常配備的環(huán)視攝像頭圖像，如果檢測出異常情況，則實時錄音攝像，并發(fā)出類似“你的行為已被監(jiān)控拍下”這樣的警告。

當然，這些都只是AWS設想的極小一部分場景，但這些用例或許可以幫助大家想象一下軟件定義汽車可能會實現(xiàn)的傳統(tǒng)汽車所無法提供的某些功能。

接下來，我們將對整車廠所采取的軟件策略進行解析。

大眾汽車：通過軟件大幅提高營收

2021年7月，大眾汽車發(fā)布了2030年中期經(jīng)營戰(zhàn)略“NEW AUTO?MOBILITY FOR GENERATION TO COME”。該戰(zhàn)略旨在應對未來移動出行市場的重大變革。根據(jù)該戰(zhàn)略，大眾汽車預測到2030年全球汽車市場規(guī)模將翻一番以上，達到5萬億歐元。其中，燃油車的營收將與現(xiàn)在基本持平，達到1.9萬億歐元，電動車的營收也將與燃油車持平，同樣達到1.9萬億歐元。然而，與軟件相關的營收預計將達到1.2萬億歐元。據(jù)大眾汽車的大膽預測，到2030年，軟件市場的規(guī)模將超過目前汽車市場的一半。這一預測表明，大眾汽車認為未來汽車中軟件的價值將大幅提升。

大眾汽車預測，到2030年，全球汽車市場將擴大到2.5倍，從目前的2萬億歐元增至5萬億歐元。其中，與軟件相關的營收將達到1.2萬億歐元

為了應對未來汽車軟件價值指數(shù)級增長的趨勢，大眾汽車正在加快推動軟件方面的布局。其核心舉措是旗下的德國CARIAD公司，該公司專注于車載軟件的研發(fā)。CARIAD正在開發(fā)通用軟件平臺，供大眾汽車集團旗下所有企業(yè)使用。

CARIAD的軟件平臺的第一個版本是E3 1.1，應用于2020年推出的大眾首款量產(chǎn)型純電動車ID.3等車型。借助E3 1.1，大眾汽車產(chǎn)品首次實現(xiàn)了OTA（無線）更新。預計到2023年內(nèi)，大眾汽車集團旗下的奧迪和保時捷等品牌將可應用高級軟件平臺1.2版本（E3 1.2）。E3 1.2除了具備OTA功能外，還增加了全新的集成信息娛樂系統(tǒng)。? ?

按照原計劃，下一代軟件平臺E3 2.0將于2025年在大眾集團的下一代電動車平臺SSP上投入實際應用。然而，E3 2.0的開發(fā)已被推遲，實際量產(chǎn)時間可能要到2030年。E3 2.0軟件平臺還包括計劃運用于整個大眾集團的下一代車載操作系統(tǒng)VW.OS、L3-4級自動駕駛軟件和自動充電軟件等。

大眾計劃從2025年起將其下一代軟件平臺E3 2.0投入實際應用，但目前開發(fā)項目已推遲

大眾汽車預計車載軟件市場未來將大幅增長，而E3 2.0被定位為公司增加軟件收入的“武器”。針對該自研軟件平臺，大眾汽車表示不僅僅供集團內(nèi)部使用，還會對外銷售。此外，大眾汽車還計劃銷售從自動駕駛汽車中收集到的數(shù)據(jù)等。除了通過向其他公司銷售軟件平臺來收回巨額開發(fā)成本外，目的還在于擴大其在行業(yè)內(nèi)的影響力。

作為軟件盈利化戰(zhàn)略的一部分，CARIAD于2023年6月推出了大眾集團的“應用商店”。該應用商店主要銷售在大眾集團下一代信息娛樂系統(tǒng)One.Infotainment平臺上運行的應用程序，由CARIAD與美國哈曼國際公司共同開發(fā)，后者運營車載應用程序商店HARMAN Ignite Store。第三方應用程序服務商可以通過該商店向用戶提供應用程序和內(nèi)容。

應用商店機制本身與智能手機的應用商店相同。然而，如果未來每家整車廠都推出自己的應用商店，那么應用提供商就必須針對每家車企的應用程序規(guī)格進行修改，這對業(yè)務部署來說將非常低效。這也很有可能導致提供應用程序的商店受到限制。從整車廠的角度來看，如果不能接收來自眾多第三方服務商的應用程序和內(nèi)容，可能會導致旗下車型的吸引力下降。因此，未來整車廠之間的供應商圈地問題可能會加劇。? ??

德國CARIAD發(fā)布了“應用商店”，支持第三方應用程序服務商向用戶提供各類app服務

豐田汽車操作系統(tǒng)“Arene OS”的開發(fā)目標

根據(jù)豐田新總裁佐藤恒治在2023年4月接受的采訪中所述，豐田計劃于2026年推出下一代純電動車。他表示，傳統(tǒng)平臺的影響將僅占三分之一，而其余三分之二的價值將由電子平臺及其軟件主導。這意味著豐田總裁本人也認識到，下一代電動汽車約三分之二的價值將由電子控制系統(tǒng)和運行這些系統(tǒng)的軟件來創(chuàng)造。

豐田下一代電動汽車有望成為公司首款“軟件定義汽車（SDV）”，并且其核心軟件將是豐田的汽車操作系統(tǒng)“Arene OS”。

豐田計劃于2026年推出的下一代純電動車概念圖

豐田一直在籌備部署向軟件定義汽車轉(zhuǎn)型。在2021年8月25日舉行的線上新聞發(fā)布會上，豐田就軟件開發(fā)和智能網(wǎng)聯(lián)相關舉措進行了介紹。會上，豐田汽車執(zhí)行總裁兼首席產(chǎn)品整合官山本圭司表示，豐田將與集團旗下的軟件開發(fā)公司W(wǎng)oven Planet（現(xiàn)為Woven by Toyota）和Toyota Connected合作，在全球范圍內(nèi)建立擁有3000名員工的開發(fā)體系，并部署軟件開發(fā)工作。集團整體員工人數(shù)包括海外團隊在內(nèi)將達到18000人。??

值得注意的是，豐田提到的數(shù)字“3000人”具有重要意義。在豐田舉行發(fā)布會的一個月前，德國大眾汽車在其發(fā)布的2030年經(jīng)營戰(zhàn)略中宣布，計劃到2025年將內(nèi)部軟件開發(fā)人員從目前的3000人增加到5000人。豐田似乎想通過這一數(shù)字表示，其內(nèi)部軟件開發(fā)員工的人數(shù)與大眾汽車不相上下，而且集團整體員工人數(shù)要遠遠超過大眾集團。? ???

豐田團隊開發(fā)的軟件核心就是上文提到的汽車操作系統(tǒng)“Arene OS”。Arene OS的應用前提是要安裝集成ECU，作為具有“監(jiān)管”功能的中間件，可在單個ECU上配置多個“虛擬ECU”。因此，即使在購買汽車后，也可以通過更新軟件來保持汽車的最新功能和性能，并在購買汽車后通過添加應用程序來使用更豐富的功能。

豐田的Arene OS與大眾的VW.OS一樣，通過實現(xiàn)ECU軟硬件解耦，追加全新應用程序來提供新功能和服務

豐田表示Arene OS包含三個要素：(1) 一套用于高效開發(fā)/評估汽車軟件的工具；(2) 一套用于將最先進軟件輕松集成到汽車中的軟件工具開發(fā)包 (SDK)；(3) 人與汽車、汽車與社會之間的交互機制（UI）。? ?

在豐田Arene的軟件結(jié)構(gòu)中，車載軟件（SDK）約占10%，其余90%為開發(fā)環(huán)境和測試環(huán)境。Arene OS的獨特之處還在于系統(tǒng)中還包含運行線上服務的平臺。

豐田Arene OS的特點在于，除了車載軟件和開發(fā)此類軟件的一系列工具外，還有一個提供服務的平臺

佐藤恒治在接受上述汽車雜志采訪時稱，有了Arene OS，“不僅汽車將不斷得到升級，而且通過與汽車行業(yè)以外的各種公司如快遞業(yè)和電力公司合作，汽車潛力將大大擴展”。換句話說，Arene OS不僅允許用戶在車內(nèi)自由使用包括第三方提供的應用程序在內(nèi)的各種軟件，還能享受來自汽車以外的各種服務。目前，豐田是唯一一家在汽車操作系統(tǒng)概念中加入平臺功能以接收此類外部公司服務的公司。

基本上，各公司的車輛操作系統(tǒng)概念都存在著些許差異。例如，在雷諾-日產(chǎn)聯(lián)盟旗下法國雷諾主導研發(fā)的汽車操作系統(tǒng)FACE中，F(xiàn)ACE概念包含了運行FACE的硬件（芯片和網(wǎng)絡）。無論如何，豐田無疑將借助其下一代電動汽車中搭載Arene OS的機會以促進其軟件定義汽車轉(zhuǎn)型，并進一步加速前總裁豐田章男所倡導的“向移動出行公司模式轉(zhuǎn)變”。? ??

索尼本田移動公司的軟件戰(zhàn)略

索尼和本田于2022年宣布聯(lián)合成立開發(fā)電動汽車的新公司——索尼本田移動公司（Sony Honda Mobility，以下簡稱SHM）。2023年1月，新品牌“AFEELA”的原型車在美國拉斯維加斯舉行的2023年CES展會上亮相，計劃于2025年開啟預售，2026年春季開始率先在美國出貨交付。從一開始就定位為軟件定義汽車（SDV）而推動研發(fā)的AFEELA想要實現(xiàn)的價值是什么？?

2023年CES的AFEELA原型車

SHM的企業(yè)宗旨是“以多樣靈感引領創(chuàng)新，感動人”，SHM將AFEELA的開發(fā)概念詮釋為追求3A價值，即Autonomy（不斷升級的自主性）、Augmentation（身體與時間空間的拓展）、Affinity（汽車與人的融合、汽車與社會的共生）。新車將基于2023年CES展會上亮相的原型車打造，計劃2025年上半年開啟預售，并于同年正式上市。SHM宣布新車將于2026年春季率先在北美開始交付。然而，真實進展情況仍未得知。

目前明確的一點是，AFEELA從一開始就是作為軟件定義汽車進行開發(fā)的。SHM董事長兼首席執(zhí)行官水野泰秀在2023年CES新聞發(fā)布會上表示：“我們將通過5G網(wǎng)絡持續(xù)實施軟件更新，促進車輛功能不斷升級和發(fā)展，這是我們采取的全新服務戰(zhàn)略。”? ? ?

本次亮相的原型車在車內(nèi)外總共配備了45個攝像頭和傳感器，并搭載算力高達800TOPS（每秒萬億次運算）的SoC（系統(tǒng)級芯片）。目前，在特定條件下提供高速公路部分自動駕駛的“L2+級”ADAS（高級駕駛輔助系統(tǒng)）功能需要10TOPS左右的系統(tǒng)級芯片來支撐，考慮到這一點，800TOPS算力就顯得很驚人。? ??? ??

上面我們介紹了德國大眾和豐田的軟件定義汽車布局，這兩家企業(yè)的共同點就是都自主研發(fā)了各自的汽車操作系統(tǒng)。汽車操作系統(tǒng)不僅是實現(xiàn)軟件定義汽車的基礎，也是構(gòu)建軟件定義汽車時代如創(chuàng)建軟件開發(fā)環(huán)境、提供云服務等全新商業(yè)模式的基石。SHM尚未透露有關車輛操作系統(tǒng)的細節(jié)，但仍可從以往公布的信息中發(fā)現(xiàn)一些提示。

2023年4月，本田介紹了包括電動化在內(nèi)的企業(yè)轉(zhuǎn)型措施。本田正在升級電子電氣架構(gòu)，同時推動研發(fā)本田獨有的汽車操作系統(tǒng)，目標是從2025年北美上市的中大型電動汽車開始率先應用?！氨咎飼峁┗A系統(tǒng)，但如何改變由SHM決定?！庇纱送茰y，與車輛的基本駕駛性能以及ADAS/自動駕駛相關的功能或?qū)⒉捎帽咎镒匝械牟僮飨到y(tǒng)。

本田已自研出汽車操作系統(tǒng)，計劃從2025年開始應用于北美推出的中大型電動汽車

另一方面，以座艙為中心的用戶界面（UI）設計有望展現(xiàn)出AFEELA的獨特性。2023年2月，德國軟件開發(fā)公司Elektrobit宣布AFEELA原型車采用了其軟件和服務。Elektrobit參與了德國大眾汽車“VW.OS”操作系統(tǒng)的開發(fā)，在車載軟件方面擁有豐富的經(jīng)驗。在SHM成立之前，Elektrobit從2019年起就參與合作索尼自主開發(fā)的電動汽車Sony VISION-S的研發(fā)項目。

SHM很重視為用戶提供什么樣的用戶體驗（UX），因此，用戶直接接觸的用戶界面設計極其重要。在這一領域，AFEELA的目標是打造一個以索尼為主導、能夠提供最新音頻和類型豐富的游戲、電影和音樂內(nèi)容的座艙。為了開創(chuàng)用戶體驗的新時代，SHM還宣布與美國知名的游戲公司Epic Games達成合作。在此類用戶體驗方面，基于與Elektrobit的合作，SHM正在開發(fā)具有獨特色彩的座艙。

AFEELA原型車的座艙，配備覆蓋整車寬度的大顯示屏

AFEELA將搭載具有800TOPS超級算力的芯片。該芯片計劃采用美國知名半導體制造商高通的名為驍龍數(shù)字底盤（Snapdragon Digital Chassis）的 SoC（系統(tǒng)級芯片）。該SoC將把互聯(lián)、用戶體驗、無人駕駛系統(tǒng)和自動駕駛等功能融入到AFEELA的自動駕駛/ADAS、HMI/IVI和遠程信息處理等核心功能中。

驍龍數(shù)字底盤實際上并不是指單一的SoC，而是涵蓋四大平臺：用于數(shù)字座艙的“驍龍座艙平臺”；用于自動駕駛/ADAS的“Snapdragon ride平臺”；提供安全云端連接功能的“驍龍車對云服務”；支持5G聯(lián)網(wǎng)服務和先進Wi-Fi、藍牙等安全連接的“驍龍汽車智聯(lián)平臺”。

SHM在2022年10月公司成立新聞發(fā)布會上的演講中透露了AFEELA電子電氣（E/E）架構(gòu)的大致配置，其中展示的“ADAS/自動駕駛控制器”預計采用Snapdragon ride平臺，遠程信息處理控制器采用驍龍汽車智聯(lián)平臺，安全網(wǎng)關采用驍龍車對云服務，用戶體驗控制器以及人機界面控制器采用驍龍座艙平臺。整車控制器不需要強大的算力，因此可能會采用比驍龍數(shù)字底盤更通用的SoC。

2023年CES上闡釋的AFEELA的電子電氣架構(gòu)

800TOPS的強大算力被認為是這些集成ECU中安裝的SoC算力的總和，但其中自動駕駛/ADAS控制器、用戶體驗控制器和人機界面控制器仍占很大比例。AFEELA原型車的車內(nèi)車外共配備45個攝像頭和傳感器，預計將提供特定條件下的L3級自動駕駛或針對市區(qū)等各種條件的L2+級駕駛輔助功能，僅其中所需的圖像處理技術就需要極其大規(guī)模的計算。此外，游玩高幀率游戲等應用時，如果要在座艙的超大顯示屏和后排座椅的顯示屏上無壓力運行高清大屏幕影像，也需要較高的算力。? ??

作為已實現(xiàn)L3級自動駕駛的“SENSING Elite”的下一代技術，本田將支持從家到目的地的無縫移動的功能投入實際使用，除了以往的高速公路還包括普通道路等應用場景。AFEELA預計也將在ADAS/自動駕駛領域利用本田的該項技術，同時通過在用戶體驗領域融入高度獨創(chuàng)性的技術來實現(xiàn)差異化。

特斯拉的軟件戰(zhàn)略

特斯拉作為全球最大的電動汽車制造商，在軟件定義汽車（SDV）領域也引領全球汽車行業(yè)。自2012年起，特斯拉率先推出汽車OTA軟件無線更新，成為業(yè)內(nèi)的先驅(qū)。同時，特斯拉在收集每輛車的數(shù)據(jù)并將其用于軟件開發(fā)方面也處于領先地位。

特斯拉徹底改變了人們對車載軟件的看法，其中最著名的例子就是“圣誕模式”。通常情況下，特斯拉車輛的儀表顯示屏上會顯示該車輛的圖標，提示車輛是否識別出車道，以及是否檢測到前方或周圍的車輛。然而，在圣誕節(jié)期間，顯示屏上的用戶車輛圖標會變成圣誕老人騎著馴鹿拉雪橇的形象，而周圍的汽車也會變成馴鹿。當操作轉(zhuǎn)向燈開關時，還會發(fā)出“鐺鐺”的馴鹿鈴聲，這就是圣誕模式。

特斯拉圣誕節(jié)模式

此外，特斯拉車輛還具備“露營模式”。該模式可在停車時提供舒適的車內(nèi)環(huán)境。無論外界溫度如何，車內(nèi)都能保持恒溫。車內(nèi)USB接口和12V插座保持供電，即使在夜間也可以為各種設備充電。屏幕上還可顯示出篝火般的火焰，讓用戶擁有車里露營般的體驗。

特斯拉Model 3的“露營模式”，可在停車時提供舒適安靜的車內(nèi)環(huán)境

這些與汽車的基本功能無關的功能卻確實俘獲了特斯拉粉絲的喜愛。特斯拉從一開始就認識到，軟件具有提升用戶體驗價值的潛力。

特斯拉會對汽車的基本功能進行頻繁的軟件更新。最具代表性的例子就是名為“FSD（完全自動駕駛）”的自動駕駛軟件。雖然有些升級功能并未在海外地區(qū)上線，但僅在2023年在美國就進行了10多次更新。當前FSD（截至2023年10月底）版本為11（V11），預計很快將更新至V12。

提高深度學習的準確性需要海量數(shù)據(jù)，特斯拉從用戶車輛中收集了大量的圖像數(shù)據(jù)，據(jù)稱經(jīng)過訓練后可顯著提高物體識別的準確性。當特斯拉車輛在特斯拉充電網(wǎng)絡中充電時，每輛車的數(shù)據(jù)（包括圖像數(shù)據(jù)）都會被收集起來（數(shù)據(jù)收集已征得用戶同意）。也就是說，特斯拉之所以能夠收集大量數(shù)據(jù)，是因為它建設了專屬充電網(wǎng)絡，而這也凸顯了特斯拉獨特商業(yè)模式的實力。

特斯拉通過從每輛車收集的圖像數(shù)據(jù)進行深度學習訓練來提高自動駕駛中物體識別的準確性

除了上述功能外，特斯拉還提供了其他多樣化的功能更新選項，如修改顯示內(nèi)容、添加車載游戲、更改充電顯示模式、改進導航功能、更改空調(diào)功能等。當有軟件可以更新時，顯示屏上會出現(xiàn)通知，用戶可以立即下載更新，也可以在指定時間進行更新。所有特斯拉車輛都配備了WiFi功能，通常可在家庭車庫等有WiFi信號的環(huán)境中進行更新。

除了特斯拉，還沒有任何車企為旗下車輛進行如此多樣的功能更新。而實現(xiàn)這一點正是得益于特斯拉先進的電子電氣架構(gòu)。

特斯拉Model3 電子電氣架構(gòu)圖

要實現(xiàn)軟件定義汽車，除了電子/電氣架構(gòu)的升級，用于軟硬件分離解耦的集成ECU（電子控制單元）也是必不可少的。另外還提到，為此需要一種稱為“虛擬機（hypervisor）”的技術在單個ECU上運行多個虛擬ECU功能。

雖然目前特斯拉車輛尚不具備虛擬機功能，但已采用融合集成ECU理念的電子/電氣架構(gòu)。在車輛中，發(fā)動機控制ECU通常放置在發(fā)動機附近，電動車窗控制ECU則放置在車窗升降機構(gòu)附近。相比之下，特斯拉Model 3的車燈、空調(diào)、動力轉(zhuǎn)向、座椅等控制ECU分別集成在兩塊稱為左/右車身控制器的電路板上。? ??

將ECU集成在電路板上是為了便于引入OTA功能。如果ECU像空調(diào)、座椅、車窗、空調(diào)等組件一樣分布在車身各處，則必須在開發(fā)過程中對每個系統(tǒng)進行布線以確認OTA軟件更新是否能夠正常運行。而將ECU集成在數(shù)量較少的電路板上可使確認檢查工作變得更為容易。

特斯拉早已向用戶提供類似軟件定義汽車范疇內(nèi)的服務，比其他車企領先好幾年。特別是出于隱私安全等方面的顧慮，對于從用戶車輛中收集數(shù)據(jù)這一策略，大多數(shù)車企仍有所遲疑。就軟件應用而言，特斯拉的領先地位可能將繼續(xù)保持下去。???

審核編輯：黃飛