余鹏:迈向SOA汽车软件架构,推动软件定义汽车成为现实

2021年6月17日-19日,由中国汽车工业协会主办的第11届中国汽车论坛在上海嘉定举办。站在新五年起点上,本届论坛以“新起点 新战略 新格局——推动汽车产业高质量发展”为主题,设置“1场闭门峰会+1个大会论坛+2个中外论坛+12个主题论坛”,全面集聚政府主管领导、全球汽车企业领袖、汽车行业精英,共商汽车强国大计,落实国家提出的“碳达峰、碳中和”战略目标要求,助力构建“双循环”新发展格局。其中,在6月19日上午举办的主题论坛“共创软件定义汽车新生态”上,小鹏汽车嵌入式高级总监余鹏发表了演讲。以下内容为现场演讲实录:

大家上午好,今天非常高兴有机会在这样的场合跟大家介绍一下小鹏汽车在软件定义汽车的大趋势背景之下,我们围绕SOA的简单想法和做法。
我们都知道,近年来汽车的产品属性已经发生了非常大的变化,我们从原来的机械产品属性,已经演变成电子产品的属性,在当前正在进行的汽车新四化的浪潮,正在催生汽车电子在整车电子架构等一系列方面都在发生深刻变革,又像现在推出全场景语音交互,万物互联等不断揭开汽车智能化的面纱。
智能手机之后,我们非常有理由相信,下一代全新的智能软硬件核心载体,一定会是智能汽车。汽车的核心价值,已经在发生根本性的转变,软件已经在逐渐成为智能汽车的全新制高点,汽车的软件价值也正在以非常快速的增长势头在变化。
我们要实现汽车的真正智能化,整车软件智能变革将是必然。智能手机也是SOA对成功的案例,我们今天讨论比较火热的SDV,就是SOA架构思想在汽车上的延展和应用。
我们相较于传统的软件架构,SOA的架构实际上就是通过把ECU模块的单元,迁移到域控制器的单元里面来,通过新增服务层,把原来的所有独立功能抽象成原子服务,这些所有的原子服务又可以通过重新的组合,形成不同的全新电动场景的功能,这就是我们功能的APP化。SOA的服务接口标准化以及可以无限组合拓展的价格优势,给我们带来了灵活、经济、快速、无忧的全新软件迭代能力。
SOA正在成为智能汽车非常核心的基础,SOA好做吗?答案当然是否定的,因为我们会发现这个过程当中会遇到一系列非常大的挑战。
首当其冲就是整车的电子架构的变革。刚才提到SOA的实现会需要从当前分布式电子架构,起码要过渡到跨越集中式的架构,这其中就有关键的一环,就是域控制器的应用,意味着原来车上装载的数十、上百个ECU的时代即将过去,ECU的减负,并不像我们简单看着物理集成这么简单,是把数十个ECU的模块,逐一进行软硬件剥离的过程,再进行集中的域控制器,这对大多数主机厂而言,是全新和陌生的过程。
第二软件系统的革新。对大多数OEM来说,这个也是需要重新转型和构建的过程。就软件本身而言SOA也需要可以支持大数据传输、高安全、高实时性的系统支撑。当我们完全能够具备所有标准APP接口协议之后,我们也希望更多拓展到不同的操作系统,实现多样性,而且同样需要我们对软件层面具有较大的开发实力。
随着ECU的消亡,必定会对既有的规定进行冲击。越来越多的主机厂正在考虑收拢更多主导权,从应用层软件到底层软件,甚至到硬件,都希望实现全栈覆盖,但是由于当前的供应链阻力甚至自身储备的能力,短期之内还比较难以实现。
前面讲的挑战,如果都能够很好的克服的话,最终在业务的实践这方面必定出现大量的问题。比如说我们如何更好对第三方服务商进行管理,我们如何共建软件生态平台,以及我们如何更有效率,先人一步的开发强差异化的应用APP,而且能够持续进行运营,这些都是当下我们要直面的一系列问题。
在这样的挑战之下,SOA要真正实现,软件真正成为定义汽车的落地,多层次、多领域的变革会是我们突破的关键。
从小鹏汽车角度来讲,我们是如何在考虑SOA的构建,小鹏成立之初,我们就致力于智能化的深度开发和迭代。我们愿景是希望通过数据的驱动,来驱动整个智能汽车的变革,成为未来出行方式的引领者,同时我们希望更懂中国的智能汽车。
这样的愿景驱动之下,小鹏将垂直建设整车电子架构到域控制器软硬件平台全栈的自研能力。今年我们即将推出的小鹏P5已经实现了域控制器架构,明年将全系车型实现跨域集中式架构。随着前面几个车型的开发,小鹏已经推出了很多基于高通80,以及英达等主流硬件平台的控制器,同时我们完全具备了基于Android、KMS(音)等软件系统开发能力。在应用生态建设方面,小鹏也建立了比较庞大的开发团队,我们通过自主和合作并举的方式,目前我们在PC上可以支持应用商店+支付宝小程序的双重生态体系。围绕全栈的自研能力,我们以此来构建更好的SOA架构。
从电子电器的架构来看,小鹏遵循这样的三部曲战略。我们当前已经进入EE2.0的双脑域架构中央计算,我们在域控制器当中已经可以实现减少60%的传统ECU的数量,在硬件资源可以实现高度集成,大部分的车身功能已经可以迁移到所谓的域控制器当中来,在这样的架构设计之下,我们的中央处理器是可以实现支持仪表、信息娱乐系统以及智能车身相关控制的大部分功能,同时集成中央网关,它负责对车身域网段进行整个通讯路由,同时可以兼容V2X的协议,不仅支持车与车的局域网的通信,同时可以支持车与云端的互联,以及车与远程数字终端的连接功能。
同样在另外一个领域就是智能驾驶域控,完全集成了所有高级别辅助驾驶功能,高速NGP,前两天推出的停车场VGP功能以及即将推出城市VGP的功能,双执行域是高度集成全车80%以上的车身控制相关的功能以及将近100%的动力控制相关的功能。这两个域控,同时也要负责采集对应的IO接口的信号,比如电机类、开关类、图形类,将此类信号抽象成为服务接口,在架构框架体系下,小鹏EE2.0电子电器架构,基本可以实现SOA的硬件基础。
对于车载通信网络的架构而言,小鹏主干网络已经可以实现以太网+CANFD的数据,中央处理器与另外几个域控基本是以以太网交互为主,CANFD为辅的方式。为了更好支持高质量视频流以及高精度地图的数据传输,我们在中央处理器和XPU、5G之间已经实现了以太网的传输。同样为了更好加强我们在车身域、底盘域、动力域和CCM之间的数据交互能力,我们已经实现了以太网的传输,这样的域控架构基本上已经构成了基于中央处理器作为交换机,从而实现点对点的,基于以太网的高带宽网络通讯能力,为我们在跨越通信协议打下了良好的基础。我们在小鹏P7上已经率先实现了量产。
通过5G和V2X应用的加持,我们也已经构建了非常良好的车云协同结构体系,为我们后续软件定义汽车能够在小鹏汽车上真正落地,铺一个比较良好的云端通路和应用环境。
小鹏的电子电器架构有什么不同?我一直在想这个问题,我想在当前集中域控的阶段,想要更好实现SOA的话,我们采用了分层域控的架构设计,实现了提前把我们在后续车载中央大脑的终极域控设想,我们把它提前引入,我们把兼具网关功能的中央处理器,我们把它作为主域库存,另外两个执行域控作为从域控层,这两个从域控层是对所有的车身功能进行原子化抽象,交由主域控层进行调度、管理和订阅,从而实现基于服务的功能。
我这两个执行域控,会更多从区域管理的角度,把很多的功能进行跨域整合,这样做的话,既可以做到非常好的就近驱动,减少整个复杂度,同时可以更好对区域的服务子级进行管理。
在这样的混合设计的思路之下,我们提出了图中所示的SOA软件架构,它其实很简单,像刚才所提到的,把两个域控,基于CP架构之上,不仅保留本地原先具备的全部车身功能应用层,SWC,同时这两个域控上要将本地功能抽象,成为我们服务接口。
其中基于CP的域控制器,收集其他ECU和执行器、传感器的相应信息,并通过标准协议传输给中央域控,中央域控更加有效、安全地进行管理,提供标准API给应用APP,我们的应用APP,可以实现在CPU当中实现,同时我们可以支持它在Android等终端设备实现,甚至云端实现。混合SOA架构,是现在目前过度的形式,但是它的意义在于我们可以更加快速的实现SOA。
在SOA的架构思想之下,我们最终形成了三层交互的整车软件架构形态,其中包含车身功能层、应用层、交互层。车身功能层,提供少部分的服务接口,实现整车大部分的本地功能,最终被服务接口取代。交互层定义服务接口标准,安全有序地管理车身功能的所有服务。应用层要实现整车少部分本地功能,最终通过调用服务接口实现所有本地功能,实现远程终端应用和云端应用。
最终实现整车控制重心能够逐步向智能应用层转移,最终实现完全由智能应用层实现,并向软件开放平台提供服务集和代码库,以便于开发者实现应用服务的扩展开发。
讲了这么多,我想表达的核心观点就是小鹏对于基于SOA,最终实现SDV的事情,我们是真刀真枪做的事情,而不是停留在PPT上的规划。我们在明年所要推出的车型,会部分搭载SOA的落地。
小鹏为什么可以,或者我们为什么可以做到?一个最主要的核心优势在于我们对高度自主开发,包括全栈自研的战略定位,包括我们全公司对迎接挑战,克服一切挑战的高度共识。目前为止,我们已经搭建了非常强大的开发团队,而且规模还在不断扩展当中。我们所涉及的领域也非常广,也很深,比如电子电器架构到域控器,到整个应用生态的开发,都建立了非常完整的开发体系,包括我们形成了一个强大的开发能力。尤其是软件开发层面,小鹏投入非常大,我们期待在智能汽车后续的整个个性化、差异化方面,可以持续做到业内领先。
最后时间关系,简单对SOA在未来做一个展望。短期看,不太容易回答,或者也不太容易想清楚、看明白SOA真正的价值何在,无疑在未来可期的时间段之内,SOA一定会成为我们在技术发展,包括汽车产业的更迭以及在未来商业价值方面,都起到巨大的推动作用。这个领域一定会形成蓝海之势,终将会形成一个百花齐放的景象。我们能看到真正繁荣的智能汽车的应用生态,将离我们不远。以上是我全部的介绍内容,再次感谢大家的聆听,谢谢!
(注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅)

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