2022年中国新能源汽车行业系列研究：汽车智能化下OTA的发展机遇和挑战

www.leadleo.com 2022年中国新能源汽车行业系列研究—— 汽车智能化下OTA的发展机遇和挑战 概览标签：新能源汽车、OTA、SOTA、FOTA 报告主要作者：王品臻 2022/06 报告提供的任何内容（包括但不限于数据、文字、图表、图像等）均系头豹研究院独有的高度机密性文件（在报告中另行标明出处者除外）。未经头豹研究院事先书面许可，任何人不得以任何方式擅自复制、再造 、传播、出版、引用、改编、汇编本报告内容，若有违反上述约定的行为发生，头豹研究院保留采取法律措施，追究相关人员责任的权利。头豹研究院开展的所有商业活动均使用“头豹研究院”或“头豹”的商号、商标，头豹研究院无任何前述名称之外的其他分支机构，也未授权或聘用其他任何第三方代表头豹研究院开展商业活动。 本报告从近年来汽车架构的变化着手，对OTA 技术在汽车产业的应用进行介绍与分析。 研究方向 摘要 •20世纪以来，汽车的电子电气架构也不断演进，单车价值构成发生变化了巨大变化，汽车软件架构也向SOA转型升级。软硬件架构的升级为OTA技术在汽车上的应用提供了基础，OTA技术在汽车上的应用又进一步推进了软件定义汽车的进程 •目前大部分车企的新车型都已实现OTA技术应用，但目前各主机厂的OTA技术应用深度确有不同，新势力和个别传统厂商能够实现全领域的OTA，但是多数主机厂还只覆盖了座舱娱乐域和智能驾驶域的应用 •在智能网联汽车时代，汽车OTA也或将会经历从零部件级OTA、整车级OTA再到企业级OTA和产业级OTA。汽车OTA将不局限于汽车功能的升级迭代，而是全产业链模式的革新 研究方向&摘要 2 此报告将会回答的关键问题： ①什么是OTA？ ②OTA给汽车带来什么？ ③汽车OTA产业链有哪些构成？ ④OTA技术的应用面领着哪些机遇和挑战？ ⑤汽车OTA技术未来发展趋势如何？ www.leadleo.com400-072-5588 ©2022LeadLeo 名词解释 ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 5 第一章：汽车OTA发展背景 ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 6 •汽车电子电气架构面临的挑战 7 •汽车电子电气架构的发展 8 •单车价值量的变化 9 第二章：汽车OTA概况 10 •OTA的定义 11 •汽车OTA的基本构成 12 •汽车OTA的流程 13 •汽车OTA的价值 14 •汽车OTA的发展历程 15 第三章：汽车OTA产业生态分析 16 •汽车OTA产业生态图谱 17 •汽车OTA解决方案提供者 18 •汽车OTA解决方案支持者 19 •OEM 20 •终端用户 22 第四章：汽车OTA现状 23 •汽车OTA发展的机遇和挑战 24 •汽车OTA政策分析 27 第五章：汽车OTA展望 28 •汽车OTA展望 29 目录 CONTENTS 第六章：企业案例 ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 30 •小鹏汽车 ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 31 •艾拉比 32 •哈曼 33 目录 CONTENTS 图表：单车ECU数量增长趋势 ------------------------------------------------------------------------------------- 7 图表：汽车电子电气架构发展趋势 ------------------------------------------------------------------------------------- 8 图表：OTA应用场景延伸 ------------------------------------------------------------------------------------- 11 图表：OTA分类 11 图表：汽车OTA结构 ------------------------------------------------------------------------------------- 12 图表：汽车OTA流程 13 图表：OTA给汽车行业带来的改变 14 图表：汽车OTA发展历程 15 图表：汽车OTA产业链总览 17 图表：汽车OTA产业链上游 18 图表：其他OTA解决方案支持 19 图表：部分厂商OTA进展 20 图表：部分厂商OTA情况 21 图表：中国汽车OTA升级部分服务使用者现状分析 22 图表：汽车OTA乱象 24 图表：汽车OTA面临的安全问题 25 图表：汽车OTA突破关键 26 图表：中国汽车OTA相关政策，2020-2021年 27 图表：汽车OTA发展展望 29 图表：小鹏汽车2018年-2021年服务及其他收入 31 图表目录ListofFiguresandTables 名词解释 汽车OTA：汽车用空中下载技术（Over-The-Airtechnology），是汽车使用的一种远程无线升级技术，通过互联网对车辆系统和功能进行升级，是汽车软件更新的核心技术之一 固件：是专门驱动硬件设备的程序，为对应的硬件提供低级控制或标准化操作环境，是决定硬件设备功能和性能的软件 FOTA：固件远程升级（Firmware-Over-the-Air），是利用远程无线技术给汽车固件系统进行升级和完善的一种手段，能够远程对自动驾驶、动力系统等进行持续性更新 SOTA：软件远程升级（Software-Over-the-Air），是利用远程无线技术给汽车软件系统进行升级和完善的一种手段，能够远程对车载信息、娱乐等系统进行持续性更新 DOTA：远程诊断升级（Diagnostic-Over-the-Air），通过与云平台实时数据进行交互，结合深度学习和人工智能，主动性地检查汽车系统异常问题，远程诊断确保了汽车在整个车辆生命周期中的安全性 ADAS：高级驾驶辅助系统（AdvancedDriverAssistanceSystem），是利用车载传感器，辅助汽车运行的系统，可以提高车辆行驶安全和减少道路安全风险 以太网：应用最普遍的一种计算机局域网技术 新能源汽车：新能源汽车是指采用新型动力系统，完全或主要依靠新型能源驱动的汽车，主要包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车及燃料电池汽车 ECU：电子控制单元（ElectronicControlUnit），由微控制器、存储器、输入/输出接口、模数转换器等大规模集成电路组成，用来控制电气系统、电子系统及汽车子系统的车载电脑 IVI：车载娱乐信息系统（In-VehicleInfotainment），又称HU，是提供交通信息与娱乐信息的集成应用系统，提供包括导航、辅助驾驶、故障检测、车辆信息、车身控制等一系列服务 OS：操作系统（Operatingsystem），是指管控整个计算系统的软、硬件，组织计算机资源，提供系统交互操作界面的计算机程序 T-BOX：车载通信终端（TelematicsBOX），承载车端与互联网沟通桥梁的作用。系统升级时，互联网下载的软件包需要经过T-Box再通过总线发送至需要升级的零部件子系统中 OTAManager：OTA升级管理程序，是负责连接车辆与OTA云平台的管理程序，它负责从时间、条件、方式等多维度来管理车辆各个ECU的更新升级，实现了车端与云端的安全通信 UpdateAgent：OTA升级代理程序，是为了兼容不同的车内通信网络和通信协议（包括CAN，以太网），以及不同OEM间各品牌车型的接口差异，其提供了统一接口，由OTA厂商负责实现接口，完成接口和业务逻辑的适配 TMS：热管理系统（ThermalManagementSystem），是负责汽车温度管理控制的系统，对汽车安全性、舒适性、零部件寿命、充电功率等多个方面起到重要支持作用 BCM：车身控制模块（BodyControlModule），是对汽车上的电子电气设备进行控制，汽车通常有多个BCM用于特定的子系统控制 第一章：OTA的发展背景 •汽车电子电气架构面临的挑战 •汽车电子电气架构发展 •单车价值量的变化 系统复杂度超过极限：ECU数量剧增之后，整车的电子电气系统硬件复杂度和响应的软件复杂度大大超过极限，从而导致整个系统缺乏“灵活性”和“可扩展性”。在这样复杂的系统中，增加一项新功能往往会引起整个系统中好多个环节的软硬件变更。这极大地制约了汽车智能化和网联化的发展速度。 汽车电子电气架构面临的挑战 •上世纪80年代，随着IT技术的初步兴起，在当时以机械为主宰的汽车行业掀起了一场汽车电子电气化革命，“电子控制单元（ECU）”成为了汽车的重要组成部分。ECU用量的不断增多使原来的EE架构面临挑战 单车ECU数量增长趋势 ECU数量增多带来的问题 汽车电子电气架构面临的挑战 ECU通常用MCU芯片来实现，每个ECU通常只负责控制一个单一的功能单元，彼此独立各个ECU之间通过CAN （ControllerAreaNetwork，控制器域网络）总线或者LIN （LocalInterconnectNetwork，局部互联网络）总线连接在一起，通过厂商预先定义好的通信协议交换信息。 汽车形态演进 网联化 智能化 电动化 ECU数量 总线的线束长度问题：随着汽车功能的日益增加，每辆汽车搭载的ECU数量也逐年增加。据统计，近些年生产的汽车中平均每辆车搭载的ECU数量可达30个左右，而一些高端的车型这一数量甚至会超过100个。ECU数量越多，总线的线束长度必将更长，相应地总线的线束重量也必将大大增加。 软硬件紧耦合：每个ECU都与某个具体功能紧紧绑定在一起，无法实现横跨多 个ECU的复杂功能，也无法通过OTA来持续更新汽车上的软件系统。 通信带宽瓶颈：汽车不断增加的传感器数量，也使得车载内部网络通信的数据量呈几何级数激增。以单个传感器的数据传输量测算，ADAS系统的雷达和摄像头各自产生的数据量都超过了100Mbyte/s。传统的LIN、CAN等低速总线等已经无法提供所需的高带宽通信能力。 来源：汽车电子软件，头豹研究院编辑整理 汽车电子电气架构发展 •随着汽车形态的发展，汽车的电子电气架构也不断演进。目前正处于从分布式EE架构迈向域集中式EE架构的转变过程中，未来还将往中央集中的EE架构演进 汽车电子电气架构发展趋势 Today Tomorrow Future 每个功能独立ECU 车辆功能在云端 域中心控制器 功能集成 跨域中心控制器 Modular 模块化 Integration 集成化 Centralization 集中化 DomainFusion 域融合 VehicleCloudComputing 车云计算 DistributedEEA 分布式电子电气架构 （Cross）DomainCentralizedEEA （跨）域集中电子电气架构 VehicleCentralizedEEA 车辆集中电子电气架构 来源：博世，汽车电子软件，头豹研究院编辑整理 单车价值量的变化 •基于汽车电子电气架构的变化，汽车单车的价值量构成也随之发生了变化，汽车行业正式进入智能汽车时代，