China ADAS Redundant System Strategy Research Report, 2024
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리서치사:ResearchInChina
발행일:2024년 12월
페이지 정보:영문 330 Pages
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이중화 시스템 전략 연구 : 통합 이중화 설계를 위한 개발
ADAS 이중화 시스템 정의 프레임워크
자율주행차는 안전이 기본 가정이며, ADAS가 완전히 이중화되어야만 진정한 안전이 보장됩니다. 현재 대부분의 OEM, Tier 1 공급업체, L4 자율주행 기업의 이중화 설계는 주로 소프트웨어와 하드웨어의 백업입니다.
소프트웨어 : GAC 그룹의 최신 ADiGO PILOT 지능형 주행 시스템은 AEB 기능 알고리즘, 비전 레이더 융합 알고리즘, 비전 알고리즘 실시간 이중화 검증 전략을 채택하여 AEB의 신뢰성을 최대화합니다. AEB의 신뢰성을 극대화합니다.
하드웨어 : 다른 기능적 위치에 반영됩니다. 인식 끝, 결정 끝, 실행 끝, 전원 공급 장치 등은 모두 이중 중복 설계 또는 다중 중복 설계를 채택하여 시스템 중 하나가 고장 나더라도 동일한 기능을 가진 다른 시스템이 정상적으로 작동 할 수 있도록합니다.
실행의 이중화 : 브레이크 시스템과 조향 시스템의 완전 이중화 설계
실행의 이중화와 판단의 이중화는 차량이 중요한 순간에 올바른 대응을 할 수 있는지 여부를 직접적으로 결정하는 핵심적인 부분입니다. 실행의 이중화는 종종 브레이크와 조향 시스템에 배치되며, 동일한 기능을 가진 두 개의 독립적인 시스템으로 설계되는 것이 일반적입니다. 판단의 중복성은 두뇌 쪽에 있습니다. 차량 EEA에서 중앙 컴퓨팅 플랫폼은 두 세트의 핵심 연산 유닛을 갖추고 있으며, 차량 아키텍처 수준, 기능 정의 수준, 시스템 수준 등에서 이중화 아키텍처 설계 개념을 채택하고 있습니다.
브레이크의 이중화 측면에서 그 특징과 동향은 다음과 같습니다.
현재 주요 제품은 전기 유압 브레이크 시스템(EHB)이며, 일반적인 이중화 방식은 기계식 이중화, 전자식 이중화, 이중 페일 세이프 모드, 보조 브레이크 모듈을 추가하는 것입니다.
전기 기계식 브레이크 시스템(EMB)은 전통적인 브레이크 시스템의 브레이크 액, 유압 파이프라인 및 기타 구성요소를 완전히 포기하고 전기 모터 구동을 통해 제동력을 생성하여 응답 속도를 높이고 구조 레이아웃을 단순화하며 고유 한 중복성을 가능하게합니다. 따라서 브레이크 바이 와이어 시스템은 미래 트렌드입니다. 그러나 요구되는 신뢰성이 매우 높아 단기간에 양산 및 차량 탑재가 어렵습니다.
조향장치의 이중화 관련 특징과 동향은 다음과 같습니다.
현재 전동식 파워 스티어링 시스템(EPS)은 주로 두 개의 모터, 두 개의 전원 공급 장치 및 두 개의 권선으로 구성된 이중 EPS 스티어링 이중화 방식을 채택하고 있으며, 이는 완전히 독립된 두 세트의 EPS 하드웨어에 해당하며 서로 독립적으로 백업되어 전체 비용이 상대적으로 높습니다. 상대적으로 높습니다.
조향 시스템은 전력 모드에서 유선 제어 모드로 개발되고 있습니다. SBW(Steer-by-Wire) 시스템은 스티어링 휠 어셈블리, 스티어링 액추에이터 어셈블리 및 ECU의 세 가지 주요 구성요소와 자동 페일 세이프 시스템 및 전원 공급 장치와 같은 보조 시스템으로 구성되며, SBW 시스템은 빠른 응답성, 유연한 장착 방법, 경량, 높은 충돌 안전성 등의 장점이 있습니다. 충돌 안전성 등의 장점을 가지고 있습니다. 따라서 SBW 시스템에는 핵심 구성요소의 중복 백업이 필요합니다.
NIO NT 3.0 플랫폼의 스티어 바이 와이어 시스템의 이중화 설계
스티어 바이 와이어 시스템은 스티어링 휠과 바퀴 사이의 전기 신호를 전송하고 제어하는 데 사용됩니다. 스티어링 휠의 각도와 저항 토크를 자유롭게 설계 할 수있어 낮은 지연, 고정밀 제어, 높은 전송 효율 및 유연한 레이아웃을 제공합니다.
이중 전원, 이중 통신, 이중 하드웨어, 이중 소프트웨어의 완전 이중화 설계. 스티어링 휠과 바퀴를 연결하는 기계식 스티어링 칼럼은 존재하지 않지만 그 신뢰성은 일반 전동식 파워 스티어링의 2.2 배입니다.
이 보고서는 중국 자동차 산업에 대한 조사 분석을 통해 ADAS 이중화 시스템 개발 동향과 각 기업의 전략 등의 정보를 제공합니다.
목차
제1장 ADAS 이중화 시스템 개요
ADAS 이중화 시스템의 정의
ADAS 이중화 시스템 설계 공통 구조
제2장 ADAS 이중화 시스템 개발 동향 : 카테고리별
지각 이중화
결정(제어) 이중화
실행(브레이크) 이중화
실행(스티어링) 이중화
실행(드라이브) 이중화
전원 이중화
통신 이중화
중국과 국외 공급업체 간의 이중화 시스템의 비교
제3장 각 OEM의 ADAS 이중화 시스템 전략
Great Wall Motor
Changan Automobile
GAC Group
Dongfeng Motor
BYD
FAW Group
NIO
Xpeng Motors
IM Motors
Leapmotor
Neta Auto
Jidu Auto
ARCFOX
BMW
Volvo Cars
Tesla
Mercedes-Benz
각 OEM의 이중화 시스템의 비교
제4장 L4 자율주행 기업 ADAS 이중화 시스템 전략
L4 자율주행 기업 이중화 시스템 요약(1)
L4 자율주행 기업 이중화 시스템 요약(2)
ksm
영문 목차
영문목차
Redundant system strategy research: develop towards integrated redundant design
ADAS redundant system definition framework
For autonomous vehicles, safety is the primary premise. Only when ADAS is fully redundant can real safety be ensured. Currently, the redundant design of most OEMs, Tier 1 suppliers and L4 autonomous driving companies is mainly software and hardware backup:
Software: algorithm redundancy, for example, GAC Group's latest ADiGO PILOT intelligent driving system adopts the AEB function algorithm, the vision + radar fusion algorithm and the vision algorithm real-time redundant verification strategy to maximize the reliability of AEB.
Hardware: reflected in different functional positions. The perception end, decision end, execution end, power supply end, etc. all adopt dual-redundant or multi-redundant design to ensure that when one of the systems fails, another system with the same function can work normally.
Execution redundancy: Fully redundant design of braking and steering systems
Execution redundancy and decision redundancy are the core parts, directly determining whether the vehicle can make correct response at a critical moment. Execution redundancy is often placed in braking and steering systems, and is generally designed as two independent systems with same functions. Decision redundancy is on the brain side. In vehicle EEA, the central computing platform is equipped with two sets of core computing units, and the redundant architecture design concept is adopted at vehicle architecture level, function definition level, system level, etc.
From the perspective of braking redundancy, its characteristics and trends are as follows:
At present, the key product is electro-hydraulic brake system (EHB), and the common redundancy schemes are the mechanical redundancy + electronic redundancy dual fail-safe mode, and adding auxiliary brake modules;
Brake-by-wire system is the future trend, because the electromechanical brake system (EMB) completely abandons brake fluid, hydraulic pipelines and other components of traditional braking systems, and generates braking force by electric motor drive, which improves the response speed, simplifies the structural layout, and enables inherent redundancy capabilities. However, it has extremely high reliability requirements and is difficult to mass-produce and install on vehicles in the short term.
In terms of steering redundancy, its characteristics and trends are as follows:
Currently the electric power steering system (EPS) mainly adopts the dual EPS steering redundancy scheme with two motors, two power supplies and two windings, which is equivalent to two sets of completely independent EPS hardware, which are independent of and backed up by each other, and the overall cost is relatively high;
The steering system is developing from electric power mode to wired-control mode. Steer-by-wire (SBW) system is composed of three main parts, i.e., steering wheel assembly, steering actuator assembly and ECU, as well as auxiliary systems such as automatic fail-safe system and power supply. It offers benefits of quick response, flexible installation method, light weight and high collision safety. SBW system therefore needs to have redundant backup of core components.
Redundant design of steer-by-wire system of NIO NT 3.0 Platform
The steer-by-wire system is used for transmission and control of electrical signals between the steering wheel and wheels. The angle and resistance torque of the steering wheel can be freely designed, with lower delay, more precise control, higher transmission efficiency and more flexible layout.
Fully redundant design with dual power supply, dual communication, dual hardware and dual software. Although there are no mechanical steering columns to connect the steering wheel and wheels, its reliability is 2.2 times higher than common electric power steering systems.
In December 2024, NIO ET9, the first model based on NT 3.0 Platform, acquired the mass production license for steer-by-wire technology from the Ministry of Industry and Information Technology, becoming China's first model carrying steer-by-wire technology.
Integrated redundant design for central computing architecture
With the in-depth application of intelligent connection and autonomous driving technologies, vehicle braking and steering systems are heading in the direction of integration. The central EEA and integrated chassis launched by some OEMs and suppliers combine the braking system, steering system, drive system, etc., and adopt an integrated and fully redundant design concept.
CIIC (CATL Integrated Intelligent Chassis) launched by CATL (Shanghai) Intelligent Technology Co., Ltd. is a highly intelligent skateboard chassis, with core features of "upper and lower decoupling, high integration, and openness".
CIIC highly integrates vehicle drive system, brake system, steering system, suspension system, etc. into the physical underbody, and the platform design enables scalable software and hardware;
CIIC-M (middle platform) adopts fully wired-control technology, eliminating the mechanical connection between the brake pedal and ECU, and completely decoupling the upper and lower bodies; meanwhile, it adds software redundancy strategy, safety monitoring, and fault handling mechanism to ensure system safety and robustness.
BYD e4 Platform
BYD's e4 Platform cancels the steering column and brake caliper, and uses the driving-braking-steering three-in-one technology to achieve steering and braking, thereby realizing vehicle-level safety redundancy capabilities.
Equipped with four 220-240kW large motors, it achieves the maximum braking deceleration of 1g and braking through precise motor torque and speed control, coupled with power blade batteries, new silicon carbide motor controller and advanced thermal management technology;
Differential steering technology is used to steer the vehicle. The left and right wheels receive different torques to deflect and thus complete the steering. The minimum turning diameter is 12 meters, and in the 18m pylon course slalom test, the maximum speed is 60km/h.
The e4 Platform features a distributed drive form with four independently driven motors, and it enables basic driving capabilities even if only one motor is working. In addition, the e4 Platform's innovative technology can provide braking and steering dual redundant backup based on existing braking and steering.
Control redundancy: Multi-ECU redundancy is still the mainstream solution, and will develop towards single-chip redundancy in the future
The control system must meet fail-operational requirements to achieve L3 and above autonomous driving functions, that is, after a sensor fails, the vehicle can still perform corresponding functions and complete driving safely. To this end, controlling system will use two or three ECUs, and implant some redundant safety measures on some sensors, or achieve control redundancy by adding chips in the domain controller.
Multi-ECU Redundancy Scheme - Dual Computing Platforms of BYD Xuanji Intelligent Architecture
As the main computing platform, Tianxuan cross-domain computing platform integrates the power domain, body domain and chassis domain, and adopts a multi-PCB design scheme for cooperative control of power domain, body domain and chassis domain;
A backup computing platform Tianji is added as backup redundancy. It is connected to the front and rear control domains via dual Gigabit Ethernet for case of need.
Single-chip redundant layout - based on Renesas multi-domain fusion SoC R-Car X5
R-Car X5, Renesas Electronics' the latest generation of automotive multi-domain fusion SoC (using ARM Cortex-A720AE core, meeting ASIL-B to ASIL-D functional safety requirements; 32-core design, CPU computing power up to 1000kDMIPS), supports the safety isolation of multiple domains with different functional safety level requirements, and adopts hardware-based "Freedom From Interference (FFI)" technology. This hardware design achieves the isolation of critical safety functions (such as brake-by-wire) from non-critical functions, and critical functions that are considered to be related to safety can be assigned to their own independent and redundant domain. Each domain has its own independent CPU core, memory, and interface, thereby preventing potential catastrophic failures in the vehicle when hardware or software in different domains fails.
Table of Contents
1 Overview of ADAS Redundant System
1.1 Definition of ADAS Redundant System
Definition and Source of ADAS Redundant System
ADAS Redundant System Structure (1)
ADAS Redundant System Structure (2)
Classification and Types of ADAS Redundant System (1)
Classification and Types of ADAS Redundant System (2)
1.2 Common Structures of ADAS Redundant System Design
Common ADAS Redundant Architecture Types
Common ADAS Redundant Architecture - MooN Voting Structure (1)
Common ADAS Redundant Architecture - MooN Voting Structure (2)
Redundant Mode Design of L3 Autonomous Driving System Architecture
L3 Autonomous Driving System Architecture Redundant Design Solution - Main and Auxiliary Dual-System Fully Autonomous Driving System Architecture
L4 Autonomous Driving System Architecture Redundancy Design
2 Development Trends of ADAS Redundant Systems by Category