中國 ADAS 冗余系統戰略回顧

ADAS 冗余系統定義框架發(fā)展

對于自動(dòng)駕駛汽車(chē)，安全是首要前提。只有當 ADAS 完全冗余時(shí)，才能確保真正的安全。目前，大多數主機廠(chǎng)、Tier 1供應商和L4級自動(dòng)駕駛公司的冗余設計主要是軟硬件備份：

軟件：算法冗余，例如廣汽集團最新的ADiGO PILOT智能駕駛系統采用了AEB功能算法，視覺(jué)+雷達融合算法和視覺(jué)算法實(shí)時(shí)冗余驗證策略，最大限度地提高了AEB的可靠性。

硬件：體現在不同的功能位置。感知端、決策端、執行端、電源端等均采用雙冗余或多冗余設計，確保當其中一個(gè)系統發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)具有相同功能的系統能夠正常工作。

執行冗余：制動(dòng)和轉向系統的完全冗余設計

執行冗余和決策冗余是核心部分，直接決定車(chē)輛在關(guān)鍵時(shí)刻能否做出正確的響應。執行冗余通常放置在制動(dòng)和轉向系統中，通常設計為兩個(gè)具有相同功能的獨立系統。決策冗余是在大腦方面。在車(chē)輛 EEA 中，中央計算平臺配備了兩套核心計算單元，在車(chē)輛架構層、功能定義層、系統層等采用冗余架構設計理念。

從制動(dòng)冗余的角度來(lái)看，其特點(diǎn)和趨勢如下：

目前，關(guān)鍵產(chǎn)品是電液制動(dòng)系統（EHB），常見(jiàn)的冗余方案是機械冗余+電子冗余雙故障安全模式，并增加輔助制動(dòng)模塊;線(xiàn)控制動(dòng)系統是未來(lái)的趨勢，因為機電制動(dòng)系統 （EMB） 完全放棄了傳統制動(dòng)系統的制動(dòng)液、液壓管路等部件，通過(guò)電動(dòng)機驅動(dòng)產(chǎn)生制動(dòng)力，提高了響應速度，簡(jiǎn)化了結構布局，并實(shí)現了固有的冗余能力。但是，它具有極高的可靠性要求，短期內難以大規模生產(chǎn)和安裝在車(chē)輛上。

在轉向冗余方面，其特點(diǎn)和趨勢如下：

目前電動(dòng)助力轉向系統（EPS）主要采用雙電機、雙電源、雙繞組的雙EPS轉向冗余方案，相當于兩套完全獨立的EPS硬件，相互獨立、相互支持，整體成本相對較高；轉向系統正在從電動(dòng)模式發(fā)展為有線(xiàn)控制模式。線(xiàn)控轉向 （SBW） 系統由方向盤(pán)總成、轉向執行器總成和 ECU 三個(gè)主要部分以及自動(dòng)故障安全系統和電源等輔助系統組成。它具有響應速度快、安裝方法靈活、重量輕、碰撞安全性高等優(yōu)點(diǎn)。因此，SBW 系統需要對核心組件進(jìn)行冗余備份。

NIO NT 3.0 平臺線(xiàn)控轉向系統冗余設計

線(xiàn)控轉向系統用于傳輸和控制方向盤(pán)和車(chē)輪之間的電信號。方向盤(pán)的角度和阻力扭矩可以自由設計，延遲更低，控制更精確，傳動(dòng)效率更高，布局更靈活。

全冗余設計，雙電源、雙通信、雙硬件和雙軟件。雖然沒(méi)有機械轉向柱來(lái)連接方向盤(pán)和車(chē)輪，但其可靠性比普通電動(dòng)助力轉向系統高 2.2 倍。

2024 年 12 月，首款基于 NT 3.0 平臺的車(chē)型蔚來(lái) ET9 獲得工信部線(xiàn)控轉向技術(shù)量產(chǎn)許可，成為中國首款搭載線(xiàn)控轉向技術(shù)的車(chē)型。

用于中央計算架構的集成冗余設計

隨著(zhù)智能網(wǎng)聯(lián)和自動(dòng)駕駛技術(shù)的深入應用，車(chē)輛制動(dòng)和轉向系統正朝著(zhù)一體化的方向發(fā)展。一些主機廠(chǎng)和供應商推出的中央 EEA 和集成底盤(pán)將制動(dòng)系統、轉向系統、驅動(dòng)系統等組合在一起，采用集成化、全冗余的設計理念。

寧德時(shí)代（上海）智能科技有限公司 寧德時(shí)代智能底盤(pán) （CIIC）

寧德時(shí)代（上海）智能科技有限公司推出的CIIC（寧德時(shí)代集成智能底盤(pán)）是一款高度智能化的滑板底盤(pán)，具有“上下解耦、高集成、開(kāi)放”的核心特點(diǎn)。中實(shí)集團將車(chē)輛驅動(dòng)系統、制動(dòng)系統、轉向系統、懸架系統等高度集成到物理底盤(pán)中，平臺化設計使軟硬件可擴展;CIIC-M（中臺）采用全線(xiàn)控技術(shù)，省去了制動(dòng)踏板與ECU的機械連接，上下車(chē)身完全解耦;同時(shí)，它增加了軟件冗余策略、安全監控和故障處理機制，以確保系統的安全性和健壯性。

比亞迪 e4 平臺

比亞迪的 e4 平臺取消了轉向柱和制動(dòng)鉗，采用駕駛-制動(dòng)-轉向三合一技術(shù)，實(shí)現轉向和制動(dòng)，從而實(shí)現車(chē)輛級的安全冗余能力。配備四臺 220-240kW 大型電機，通過(guò)精確的電機扭矩和速度控制，實(shí)現最大 1g 的制動(dòng)減速度，再加上動(dòng)力葉片電池、新型碳化硅電機控制器和先進(jìn)的熱管理技術(shù);差速轉向技術(shù)用于縱車(chē)輛。左右車(chē)輪接收不同的扭矩以偏轉，從而完成轉向。最小轉彎直徑為 12 米，在 18m 掛架賽道激流回旋測試中，最高速度為 60 公里/小時(shí)。

e4 平臺采用分布式驅動(dòng)形式，帶有四個(gè)獨立驅動(dòng)的電機，即使只有一個(gè)電機工作，也能實(shí)現基本的驅動(dòng)能力。此外，e4 平臺的創(chuàng )新技術(shù)可以在現有制動(dòng)和轉向的基礎上提供制動(dòng)和轉向雙重冗余備份。

控制冗余：未來(lái)多ECU冗余仍是主流方案

將向單芯片冗余發(fā)展，控制系統必須滿(mǎn)足故障運行要求，才能實(shí)現L3及以上的自動(dòng)駕駛功能，即在某個(gè)傳感器發(fā)生故障后，車(chē)輛仍能執行相應功能，安全完成駕駛。為此，控制系統會(huì )使用兩個(gè)或三個(gè) ECU，并在一些傳感器上植入一些冗余的安全措施，或者通過(guò)在域控制器中增加芯片來(lái)實(shí)現控制冗余。

多 ECU 冗余解決方案 – 比亞迪玄機智能架構雙計算平臺

天軒跨域計算平臺作為主計算平臺，集成了電源域、車(chē)身域和底盤(pán)域，采用多PCB設計方案，對電源域、車(chē)身域和底盤(pán)域進(jìn)行協(xié)同控制;新增備份計算平臺 Tianji 作為備份冗余。它通過(guò)雙千兆以太網(wǎng)連接到前后控制域，以備不時(shí)之需。

單芯片冗余布局 – 基于瑞薩電子多域融合 SoC R-Car X5

瑞薩電子最新一代汽車(chē)多域融合SoC（采用ARM Cortex-A720AE內核，滿(mǎn)足ASIL-B至ASIL-D功能安全要求;32核設計，CPU計算能力高達1000kDMIPS），支持不同功能安全等級要求的多個(gè)域的安全隔離，并采用基于硬件的“Freedom From Interference （FFI）”技術(shù)。

這種硬件設計實(shí)現了關(guān)鍵安全功能（如線(xiàn)控制動(dòng)）與非關(guān)鍵功能的隔離，并且被認為與安全相關(guān)的關(guān)鍵功能可以分配給它們自己獨立的冗余域。每個(gè)域都有自己獨立的 CPU 內核、內存和接口，從而防止不同域中的硬件或軟件發(fā)生故障時(shí)車(chē)輛中潛在的災難性故障。