Tại sao ‘Kiến trúc vùng’ là xu hướng lớn tiếp theo trong thiết kế xe điện

Đây là thuật ngữ mới trong thị trấn dành cho xe ô tô được xác định bằng phần mềm. Hãy để chúng tôi giải thích cho bạn.

Khi Rivian tiết lộ các mẫu xe R1 thế hệ thứ hai vào đầu tháng này, các tài liệu báo chí tràn ngập thuật ngữ kỹ thuật. “Ngăn xếp phần mềm”, “trung tâm chỉ huy”, “hệ thống tính toán”, “kiến trúc vùng” và nhiều thuật ngữ khác. Làm thế nào mà các nhà sản xuất ô tô lại chuyển từ khoe khoang về động cơ ngốn xăng sang nhấn chìm khán giả của họ bằng cách nói khó hiểu của Thung lũng Silicon?

Tuy nhiên, thuật ngữ kiến ​​trúc vùng vẫn ám ảnh chúng tôi và dường như là chìa khóa cho hướng đi của xe điện. Chúng tôi lại nghe thấy thuật ngữ này khi Volkswagen công bố khoản đầu tư lên tới 5 tỷ đô la vào Rivian. Phần lớn mối quan hệ đối tác này liên quan đến việc Rivian cấp phép “thiết kế phần cứng vùng” của mình với VW và hai bên hợp tác và phát triển công nghệ này cho các xe điện trong tương lai.

Nếu bạn là kỹ sư điện hoặc phần mềm, bạn có thể quen thuộc với thuật ngữ đó. Đối với hầu hết những người khác không có nền tảng về kỹ thuật, đây là ý nghĩa của nó.

Một số điều cơ bản đầu tiên

BYD Qin EV: Nền tảng điện tử 3.0

Theo truyền thống, ô tô có kiến ​​trúc điện tập trung. Chúng sử dụng hàng dặm dây điện kết nối nhiều thành phần khác nhau với một bộ điều khiển chính hoặc “bộ não” của ô tô. Theo công ty thiết kế bán dẫn Hà Lan NXP , chiều dài tuyệt đối của những sợi dây này và sự phức tạp của các hệ thống khiến ô tô nặng hơn và khó bảo dưỡng hơn .

Các kiến ​​trúc cũ hơn cũng sử dụng các mô-đun riêng biệt cho từng chức năng như chiếu sáng, thông tin giải trí, cảm biến, v.v. NXP cho biết điều đó là không hiệu quả.

Hiện nay, cách tiếp cận phần cứng trước đã lỗi thời. Tesla và nhiều xe điện mới của Trung Quốc đã mở ra một kiểu đảo ngược vai trò. Các nhà sản xuất ô tô đang thiết kế phần mềm và sau đó xem xét cách phần cứng cần hỗ trợ nó, tạo ra những gì chúng ta hiện thường gọi là xe được thiết kế bằng phần mềm (SDV).

Hiệu suất và nhiều tính năng khác nhau của chúng được tích hợp và kiểm soát chặt chẽ thông qua phần mềm tiên tiến, cho phép các chức năng như cập nhật qua mạng, kiểm soát mọi thứ thông qua màn hình cảm ứng lớn khó chịu và vận hành các chức năng được chọn từ xa. Rivian cho biết để SDV hiệu quả và tiết kiệm chi phí, kiến ​​trúc vùng là giải pháp phù hợp.

Kiến trúc khu vực

Kiến trúc khu vực Rivian

Kiến trúc khu vực Rivian

Người phát ngôn của Volkswagen chia sẻ với InsideEVs rằng: “Kiến trúc phân vùng giúp giảm lượng dây điện và bộ điều khiển điện tử (ECU) cần thiết trong xe bằng cách nhóm một số lượng nhỏ ECU hơn vào các vùng khác nhau của xe”.

Kiến trúc phân vùng của Rivian giảm số lượng ECU từ 17 xuống chỉ còn bảy ECU cực mạnh. Điều này cho phép loại bỏ 1,6 dặm dây điện bên trong. Do đó, nó đã giảm được 44 pound trọng lượng từ EV của mình.

Hệ thống dây điện trong xe điện giống như hệ thần kinh trung ương của cơ thể bạn. Đó là một mạng lưới cáp cực kỳ phức tạp trải dài khắp xe. Tuy nhiên, kiến ​​trúc theo vùng giống như một tòa nhà văn phòng với nhiều phòng ban ở các tầng khác nhau chịu trách nhiệm cho nhiều nhiệm vụ chuyên biệt.

Tesla là công ty đầu tiên đưa công nghệ này ra thị trường. S&P cho biết họ đã dẫn trước các đối thủ năm năm. Nhờ kiến ​​trúc phân vùng, hệ thống dây điện của Model 3 đã giảm 50% so với nhiều năm trước và đó là lý do tại sao nó có thể được sản xuất trong thời gian ít hơn một nửa so với các đối thủ. Nhưng các đối thủ Trung Quốc và Mỹ của Tesla cuối cùng cũng đã bắt kịp.

Rivian cho biết: “Thay vì tổ chức tính toán phần cứng dựa trên chức năng, các ECU mạnh mẽ hơn này hiện kiểm soát các hoạt động trong phạm vi hoặc khu vực chung của chúng”.

Điều này trông như thế nào trong thế giới thực? Các vùng thường được xác định dựa trên các yêu cầu chức năng, chẳng hạn như hệ thống truyền động, khung gầm, thân xe và hệ thống thông tin giải trí. Mỗi ECU chịu trách nhiệm kiểm soát một tập hợp các chức năng cụ thể trong vùng của nó, chẳng hạn như điều khiển động cơ, hệ thống treo, đèn hoặc âm thanh.

Các ECU sau đó giao tiếp qua mạng tốc độ cao, trao đổi thông tin, phối hợp hành động và phản ứng với các điều kiện khác nhau theo thời gian thực.

Giả sử camera, radar và lidar của xe phát hiện ra vật thể không thể tránh khỏi và khởi động phanh khẩn cấp tự động (AEB). Hệ thống ADAS sau đó có thể kích hoạt phản ứng dây chuyền các sự kiện: đèn bắt đầu nhấp nháy, dây an toàn của bạn thắt chặt, cửa sổ hạ xuống, túi khí sẵn sàng và màn hình hiển thị cảnh báo. Đó là kết quả của các ECU tiên tiến này giao tiếp với nhau.

Lợi ích là rất lớn

Số lượng ECU Rivian Gen 1 so với Gen 2

Số lượng ECU Rivian Gen 1 so với Gen 2

Theo Hiệp hội Kỹ sư ô tô , trên dây chuyền sản xuất, hệ thống theo vùng cho phép tăng cường tự động hóa . Robot dễ dàng lắp ráp dây nhẹ hơn, ít phức tạp hơn và giúp giảm chi phí. Quan trọng nhất đối với xe điện, hệ thống này giúp cải thiện phạm vi lái xe nhờ giảm trọng lượng.

Kiến trúc theo vùng cũng cho phép SDV cung cấp dịch vụ đăng ký. Đang đi đến khu nghỉ dưỡng trượt tuyết? Mua gói sưởi ghế. Bắt đầu một chuyến đi dài? Mua gói thông tin giải trí cho hành khách của bạn. Chúng ta chưa thấy điều này thường xuyên, nhưng có khả năng là một khả năng trong tương lai.

Trên hết, lợi ích về dịch vụ và bảo dưỡng là rất lớn. Một chủ xe Rivian đã nói với InsideEVs vào năm ngoái rằng chiếc R1T của anh ấy đã phải sửa chữa trong gần một năm chỉ để thay thế một camera bên nhỏ bị hỏng trong một vụ tai nạn nhỏ. Trung tâm dịch vụ đã phải tháo toàn bộ dây điện để làm việc đó và trong quá trình đó, cuối cùng đã gây ra nhiều thiệt hại hơn cho chiếc xe tải.

Với kiến ​​trúc vùng, những vấn đề như thế này có thể sẽ không bao giờ xảy ra. Đó là vì mỗi vùng có các đơn vị điều khiển có thể giám sát và chẩn đoán các vấn đề một cách độc lập trong khu vực của họ. Điều này cho phép xác định lỗi nhanh hơn, giảm thời gian cần thiết cho việc chẩn đoán và dịch vụ. Do đó, nhân viên dịch vụ cũng có thể dễ dàng tiếp cận các thành phần riêng lẻ hơn nếu chúng cần thay thế nhanh chóng.

Như chúng ta đã thấy với Tesla, đường cong học tập là rất lớn đối với các nhà sản xuất ô tô khi nói đến việc triển khai hàng loạt công nghệ tiên tiến. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng EV vẫn gặp phải các vấn đề về chất lượng, phần lớn trong số đó liên quan đến công nghệ. Những thứ như kiến ​​trúc vùng có vẻ như là một bước đi đúng hướng, nhưng để khách hàng chứng kiến ​​bất kỳ lợi ích hữu hình nào, các nhà sản xuất ô tô sẽ phải đóng đinh nó vào T.

Liên hệ với tác giả: suvrat.kothari@insideevs.com

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *