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    看懂宝马新7系:机械的巅峰,智能的绝境

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    巡驾2022-09-01


    相比于前几代车型

    宝马新7系的变化超出了很多人的想象

    我们初见新7系时甚至难懂宝马的想法


    但仔细想想宝马近年的发展就会明白

    代号G70的新7系

    代表了宝马燃油车技术的巅峰

    但巅峰也是绝境,只有跨越绝境

    才能在电动智能的变革狂潮中乘风破浪


    汽车发展已过百年,诞生于百年前的发动机+底盘悬架系统所带给我们的使用体验,完全无法抵挡今天芯片+互联网带来的冲击,早已习惯了互联网生活的我们开始倒逼汽车架构升级。



    发动机和底盘悬架等技术是慕尼黑工程师们历经百年铸就的品牌灵魂,没有它们宝马什么也不是。而市场更渴望的芯片和互联网,则被IT行业完全掌控。


    形势迫使宝马必须立即向新一代汽车架构转型,要灵魂还是要市场?宝马想要鱼和熊掌兼得,于是宝马把新7系在架构分成了两部分:


    技术成熟部分



    这两套系统是宝马几十年积累的技术精华,也是宝马能够立足豪华市场的资本。这两套系统所具备的机械素质从根本上保证了新7系的豪华品质,因此我们将在本文详细讨论这两套系统的结构和技术特点。


    技术发展部分



    当前汽车行业的一个共识:消费焦点已经从汽车本身,转移到了汽车所能够提供的出行服务或出行体验。而能够让出行体验和服务的品质无限拓展的,正是座舱系统和辅助驾驶系统。


    随着IT和汽车行业逐步探索出了全新的整车电子电气架构,汽车从功能纷乱零碎的ECU时代,一条腿已经踏进智能化的中央超算平台时代。宝马早在2017年就对这场巨变做了对应规划,5年过去,新7系智能了吗?我们在文章后半段细细讨论。


    下面,我们就开始欣赏宝马历经百年铸就的品牌灵魂,新7系豪华品质的保障:动力和车身控制系统。



    作为宝马技术的集大成者,动力和车身控制系统就是我们平时所说的发动机、变速箱、底盘、悬架。豪华车之所以能够拥有出色驾驶体验和舒适乘坐感受,秘密就隐藏在这其中。


    如果我们将新7系的动力、底盘、悬架系统拉开,大家就会看到这其中包含了8个层级10余套子系统:



    上面这些系统中,大部分是宝马首先发明然后逐渐被全行业采用,就是这些系统,创造出了宝马独有的驾驶乐趣。


    宝马使用车辆运动的3个自由度为坐标,向我们清晰的展示了这些系统之间是如何分工协作:



    纵向动力学:负责前后轴动力分配和所有车轮制动力控制,能够让车辆在失去部分抓地力后依然能够安全行驶;


    横向动力学:负责车辆侧倾控制,在弯道行驶、紧急避险、猛打方向等情况下控制车身侧倾程度,防止车辆侧翻,提高行驶稳定性和乘坐舒适性;


    垂直动力学:负责车辆高度和减震阻尼力度控制,主要为提高乘坐舒适性。


    在上面这些系统之中,动力是所有车身控制系统的基础,而只有在动力品质优秀的前提下,才能获得高素质的车身控制和出色驾驶体验



    宝马在新7系上破天荒的一次推出了3种动力系统:纯电、燃油、插电混合。



    这些动力系统各自的性能取向都不同,它们的主要结构和特点如下:



    宝马将纯电动力的7系称为i7,它的动力结构和目前大部分纯电汽车相似。得益于先进的工艺,宝马将驱动电机、电机控制器,以及减速器整合成了驱动单元,前后桥各一部。


    宝马i7(图片|配置|询价)没采用能在长续航和高性能之间切换的多档位变速箱,而只是采用了传统的电机减速器。这应该基于3方面原因,首先是总输出功率400千瓦的电机拥有足够的驱动性能,其次是i7更偏重于高效稳定的长续航能力,最后可能是成本因素,目前纯电车变速箱价格可不低。


    总的来说,纯电i7从动力结构上看是一辆追求舒适、长续航的豪华车,这和宝马长久以来执着于操控和性能的品牌风格相比,有着截然不同的味道。



    新7系燃油动力最主力的735i和740i车型将会采用新一代B58发动机,这台发动机既是家用车内燃机的终点,也是欧洲终极发动机。这套动力继承并整合了宝马最核心的发动机技术,我们将在后文和大家详细讨论这套动力系统的技术细节和特点。



    新7系混合动力结构最大的亮点,是使用了采埃孚新一代的8HP变速箱,它创造性的把驱动电机和变速箱整合在了一起,相比采埃孚传统8HP变速箱的尺寸,长度仅仅增加了3厘米。


    但我们也可以看到,相比于纯电和燃油动力,插电混动力既增加了电池组的死重,发动机变速箱不但没有简化还增加了驱动电机,所以这种鱼和熊掌都想兼得的动力结构,终究只是一种过渡技术。



    虽然新7系最先登场销售的是纯电i7,但在国内市场新7系的主力仍然是燃油动力。其中高端的760i xDrive继续使用上一代7系的N63 4.4升V8发动机,而主力车型735i和740i采用的新一代B58发动机则拥有较大的进步:


    宝马新7系采用的第3代B58直列六缸3.0T发动机


    作为世界上最专注于直列六缸发动机的汽车品牌,宝马第一台直列六缸发动机诞生于1913年(注),二战后宝马于1968年再次开始直列六缸发动机的研发和生产。

    注:宝马早期发展历史《100年前的今天,巴伐利亚的航空先驱们创立了BMW


    2015年推出的B58是宝马发动机产品序列中的第7代直列六缸发动机,新7系采用的,则是经历两次技术升级后的第3代B58:



    为了提升新B58的基础性能,宝马重新设计了它的进气口、燃烧室、点火线圈,并且优化了涡轮和中冷的效能,因此新B58的动力从380马力起步,高阶版本显然会超过400马力。但是B58的核心系统并没有大的改动:



    相比于其它品牌的同级动力发动机,B58具有两个优势:


    1、天生自平衡的直列六缸布局;

    2、宝马独有的Vanos可变凸轮轴控制+Valvetronic可变气门升程。


    宝马坚持发展直列六缸发动机的一个重要原因,是直六布局天生机械自平衡,在同等曲轴转速下,直六比其它排列布局的发动机拥有更高的平顺性(同样自平衡的还有水平对置6缸和V12布局)。



    从飞轮方向看,6个缸体分为3组,各组点火时的曲轴角度互为120度,曲轴每旋转一圈3组缸体都能点火,这样在每个行程中都有缸体做功加速活塞向下行程,从而抵消了曲轴前后行程差异引起的旋转和横向振动。而且这还能营造出动力连绵不断的驾驶感受。



    从气缸侧面看,3组气缸在一个平面内是类似镜像的同步水平运动,这样每组缸体之间力臂相等,从而抵消了活塞上下止点之间因点火做功造成往返速度不均而引起的纵向振动。


    但真正让宝马发动机独一无二的,是由Vanos可变凸轮轴控制和Valvetronic可变气门升程技术组成的进排气系统。


    发动机最基础的运行原理,是将吸入的空气和燃料混合后在气缸内点燃,然后利用这股力量推动曲轴实现动力输出。也就是说,
    进气效率和进气量决定了一台发动机的性能和油耗上限,进气能力越强,输出性能越高


    宝马正是在进排气性能和效率方面做到了极致,我们来看一看宝马发动机和传统发动机在进气形式上的区别:



    为了降低传统发动机在进气上的泵气损失,宝马在2001年发布了Valvetronic可变气门升程技术,并用它替代了传统的节气门结构,发动机输出动力的大小,完全由气门升程控制:


    注1:Valvetronic正常工作时,节气门仍会以极小的角度节流空气,将节气门后气压维持在比节气门前气压低0.05个大气压,由此在节气门后产生极微弱真空以供曲轴通风系统使用,而普通发动机节气门前后气压差约为0.6~0.7个大气压。


    注2:当Valvetronic发生故障时,节气门会接管空气节流工作,但车辆会进入低速跛行模式,以维持车辆行驶到4S店或维修车间的能力


    Valvetronic本身最独特之处,是它使用电机调节气门升程。这样的调节精度和范围,远远超过了目前大部分发动机采用的阶段式可变气门升程系统:



    可以看到阶段式气门升程调节的高度固定,适用工况范围狭窄。而Valvetronic可以对进气门升程大范围内无级调节,新7系所采用的第三代B58装备的是第四代Valvetronic系统:



    第四代Valvereonic进一步降低了系统高度和体积,占用空间更小,并且采用了免维护的三相无刷直流电机,可靠性更高。


    综合起来,B58发动机最核心的优点就是:天生自平衡的直列六缸布局,Valvetronic带来的更高进气效率、更高性能输出、更低燃油消耗。



    也正是由于B58的优秀,所以宝马一直以来并不急于大幅改进它。但随着竞争对手已经完成轻混系统并开始向电动化进发,宝马在2022年初终于将B58推到了终极燃油发动机的位置,重大的技术升级有3项:标配ISG 48V系统,增加发动机停缸功能,增加歧管喷射。



    在所有混动技术中,48V系统是改进传统燃油发动机最简单有效的技术手段,它为车辆增加一套48V电机和48V电路,并用这套电路驱动空调、水泵、液压泵等大功率电器,减轻发动机负载,降低油耗。


    新B58采用了采埃孚的ISG 48V系统,它是在8AT变速箱上发展而来。车辆点火时电机先行启动,这极大降低了车辆启停时的噪音和振动,还将涡轮延迟降低到了几乎无感的程度。


    此外,电机还可以辅助发动机输出动力,协助发动机将负载保持在高效区间,同时48V电网接管大功率电器也减轻了发动机负载,降低了油耗。


    但比较意外的是新7系的B58并没有使用电动空调压缩机,使用的仍然是曲轴带动的传统空调压缩机,这也许是为将来升级预留的空间。


    注:停缸功能和歧管喷射的技术细节宝马目前尚未公布,我们仅以现有技术进行推测,实际结构以宝马将来公布为准。


    我们可以清楚的看到宝马对B58的升级方向,ISG 48V系统让动力品质更高,停缸功能更节油,歧管喷射则提高燃烧效率让排放更环保。


    这些升级让第三代B58已基本没有技术短板,可以说这就是宝马直列六缸发动机的巅峰产品。而从技术架构看,现在的B58已经走到内燃机发展的终点。即使未来性能再有提升,也只个别技术不断优化的结果。


    高品质的动力,更需要一套性能优秀的底盘承载,这同样也是一套让宝马引以为傲的系统。



    一套完整的底盘包括前后车桥、转向、制动和车身控制系统。这一整套系统的设计和调教,决定了一辆车的行驶动力特性,也就是我们常说的操控风格。新7系底盘由以下部分组成:


    注:上图为G11/G12底盘概览,G20底盘结构详情尚未发布,但总体结构相同


    车身控制系统相当于底盘的神经网络和大脑,它通过电子系统指挥悬架抑制和过滤路面冲击以及车辆惯性,最终控制行驶中的车身运动。从1978年至今,宝马已经发展出了数十套车身控制子系统,让我们再复习一下这张图:



    新7系标配了4套车身控制系统,分别控制转向、空气悬架、电子减振器、刹车制动。但如果选装了主动式防倾杆,就可以组成宝马经典的“魔毯”系统。



    宝马认为转向系统最能直接决定一辆车的驾行驶动力特性,尤其有两种要素能让驾驶员最直接感受到车辆反应灵敏:能迅速响应轻微操作,方向盘能快速准确回正。为此,宝马先后发展出6套转向系统。


    上一代7系采用了随速电动助力转向,而新7系在此基础上增加了可变转向比功能,它的基本结构如下:



    宝马的随速助力很特别,它会在车辆启动之后根据多种数据计算并建立一套驾驶员的驾驶习惯数据库,然后根据车速为驾驶员匹配对应的助力,宝马将这一套系统称为Servotronic,这是宝马转向的特点之一。


    新7系所有车型还可以选配更复杂的一体式主动转向系统。这套转向是Active Lenksysteme主动转向系统和后轮主动转向功能(HSR)的组合体.


    AL主动转向有两大功能,用电机修改方向盘的转向角,根据车速匹配转向比。例如,当因惊吓而猛打方向盘时,AL系统会与DSCi系统配合自动改变转向,任凭你狂抡方向盘,但AL系统已经悄悄帮你把住了车轮转向,能够及时避免事故发生。



    AL系统让宝马对转向调节的精度达到了Valvetronic系统的水平,但也有用户很不习惯这种帮忙打方向盘的操作,觉得这增加了对转向控制的不可预知性。


    至于后轮主动转向,这是宝马最先提出的概念,但在很多新车上已经常见,它在后桥上安装一套电机和推杆,可推动后轮左右偏转,我们在接下来讨论悬架环节中再详细介绍这一功能。


    迅速响应轻微操作和快速准确回正的转向系统设计思路让宝马拥有了灵敏的操控感受,而根据每一位车主驾驶习惯建立的转向助力特征曲线,让转向更符合车主的驾驶喜好。这就是新7系标配转向系统的独特之处。




    作为“终极驾驶机器”,宝马对底盘有两个明确的要求,首先要满足发动机的性能输出,其次为驾驶提供舒适安全和卓越的“抓地(Road-holding)”性能。


    新7系底盘的前桥部分采用了的双叉臂结构+空气悬架系统,这是目前豪华车普遍采用的配置,目前新7系采用的是宝马第二代双叉臂结构:



    虽然宝马坚持了30多年的麦弗逊结构,尤其是对双球铰麦弗逊钻研了20余年,但最终还是在2006年选择了双叉臂。宝马给出的理由很实在:


    “卓越的驾驶动态性、卓越的驾驶舒适性以及稳定的直线行驶性能是该设计解决方案的要素,有助于提高驾驶乐趣和安全性,同时使车辆成为日常使用的理想之选……将所有优点综合在一起,双叉臂前桥可解决舒适性与运动性的目标冲突。”


    另外需要说明的是,xDrive车型(760i xDrive)和纯后驱的sDrive车型(735i、740i)的前桥结构不同,xDrive版本在副车架上多了一块后部推力缓冲板,加强结构强度,承受xDrive向前桥的动力输出。


    我们再来看后桥,宝马是少数对后桥系统有序传承的汽车品牌之一,新7系使用宝马第10代后桥:一体式V型后桥。它采用五连杆结构+空气悬架系统:



    五连杆结构能够解决保证行驶稳定性和乘坐舒适性,但宝马似乎天生对操控性能有着无限的追求,因此宝马在设计第10代后桥时提出了创造性的要求:


    “一定程度上,后桥车轮必须能够执行转向运动”


    ​为了实现后轮转向,宝马在传统悬架的机械约束性能之上,将橡胶支架和球头球铰的弹性也纳入了悬架运动的设计范围之内,宝马将其称为弹性运动学。后桥车轮转向对于后悬架结构的发展是革命性的,它解决了驾驶动力性与乘坐舒适性之间的矛盾:




    综合来看新7系的前后桥设计,我们可以明显感觉到即便是面对大型豪华车,只要具备了一定的舒适性,宝马就会追求更高的操控性能。这是宝马7系(图片|配置|询价)底盘的独特之处,在同级别的豪华车中,只有7系具有动力性和舒适性协调融合的驾驶感受。


    在底盘和车身之间保持乘坐舒适性的,就是新7系标配的空气悬架,这套系统是宝马整车中少数专门用于提高驾驶和乘坐舒适性的系统。



    在宝马的底盘和车身控制体系中,空气悬架属于垂直动力学的范畴,它用于控制车身高度并抵销车轮上下跳动对车身稳定和行驶性能造成的影响,提高乘坐舒适性。


    新7系全系标配的空气悬架在宝马车身控制体系中的正式名称是垂直动态管理平台(Vertical Dynamics Platform VDP),是由空气悬架、电子减振器、高度传感器组成,由VDP控制单元统一管理。宝马著名的“魔毯”悬架,就隐藏在这套系统之中。



    新7系上的这套空气悬架可根据行驶速度自动调节车身高度,一旦车速超过140公里/小时,空气弹簧会将车身高度自动调低1厘米,以降低重心提高行驶稳定性。而在通过坑洼陡坡时,可手动控制将车身升高2厘米,提高通过性。



    在这套系统中,最具宝马特色的是其中的电子减振器控制系统。这套减振器1987年首次应用在M3上,目前已经成为了宝马全系车型的标准配置:



    EDC减振器的控制精确度在行业内是顶级水平,这体现了宝马希望完全掌控车辆运动特性的追求。但要想获得更安全舒适的行驶性能,还需要控制更多的车身运动自由度:



    在弯道行驶时,车身侧倾会影响乘坐舒适性和安全性。在紧急避险急转向时,车身侧倾会降低车辆反应灵敏度、行驶稳定性和安全性。


    防倾杆就是为降低车辆的侧倾程度,但防倾杆只是被动对抗车辆侧倾,一旦侧倾程度超过防倾杆自身的性能上限,车辆侧倾就会失控。


    为此,新7系可以选配主动防倾杆,在发生侧倾时这套系统可以使用电机扭转防倾杆,主动提高车辆抗侧倾性能:



    选装EARS之后,经典的“魔毯”系统就初具雏形了。目前宝马“魔毯”系统的正式名称为“前瞻式调节(Executive drive pro)”,它包含以下部件:



    和其它品牌“魔毯”系统类似,宝马魔毯也是使用摄像头监测前方路面状态,并实时调整悬架参数保持车身水平。


    但是宝马的魔毯系统覆盖了纵向、横向、垂直等3个车身运动自由度,这是宝马独特的悬架设计风格:各子系统随时可以参与到任何一项车身控制之中,也正是这样的设计思路营造出了宝马悬架灵敏、运动、协调的风格。



    上面我们看过了新7系悬架的前桥和后桥,而将前后桥串联在一起的,则是纵向车身控制系统:动态稳定控制系统DSCi,以及大名鼎鼎的xDrive系统。



    可以看到这两套系统各自分工明确,但在车辆启动后,两套系统会互相实时传输发动机动力、车速、转向角、油门踏板位置等多种信息,从而在各种行驶动态和路况下互相配合,保证车辆行驶的安全性。


    其中,DSCi是车身控制的最基础系统,它保证了车辆行驶的基础安全,xDrive则是在此基础上增加了前后桥动力分配,将车辆行驶安全性再提高一个层次。因此在新7系中,只有采用更强动力V8发动机的760车型配备了xDrive系统。



    xDrive系统不是用于越野,它的设计初衷是为了提高公路行驶性能,xDrive可以改善各种路况下的行驶稳定性,尤其是冰雪路况,能在毫秒级的时间内根据前后桥的有效抓地力为其分配动力。


    作为最基础的车身控制系统,DSCi本质上是使用多种传感器监测并计算出当前的车辆状态,通过主动刹车干预纠正检测到的车辆行驶不稳定。


    同时新7系还在发动机ECU内置了ARB防滑稳定系统,它通过监测发动机输出数据判定诸如车轮打滑、行驶不稳等状态,然后使用刹车干预纠正。



    从DSCi集成的功能可以清楚的认识到,动态稳定控制系统是新7系行驶稳定和安全的基础,同时它也管理、协调前面已介绍过的所有车身控制系统。


    新7系燃油、混动以及纯电版本的底盘悬架和车身控制系统完全一致,我们再重新看一看这些系统构成:



    新7系这套系统目前全世界最顶尖的一套家用车动力、底盘悬架、车身控制系统。为了获得高品质的动力、出色的操控性能、舒适的乘坐体验,宝马的工程师们付出了近40年的心血,这套融合了高性能和舒适性的系统也成为了宝马风格的灵魂。



    但是,巅峰也是绝境。这套系统由于发展历史长久,目前已经成了各大配件商的货架产品。而一场更大的变革也即将发生,上世纪70年代诞生的飞机数字电传飞控系统开始在新一代汽车上逐渐普及,这就是线控底盘:



    ​线控底盘包含4种系统:转向、制动、驱动、悬架。对于采用纯电系统和高算力平台的新一代汽车,它们天生就适合线控底盘。


    而宝马目前只有发动机利用Valvetronic实现了数字控制,如何把积累了数十年的ECU模块、机械和液压并存的控制系统转化为线控系统,还存在很多的未知和可能性。


    底盘的数字化只是一个方面,数字化对汽车带来的冲击,在新7系的电子电气架构中更显露无遗。



    文章开头我们说过,当前汽车业普遍认为,消费者的焦点已经从汽车本身,转移到了汽车所能够提供的出行服务和体验。因此宝马对新7系提出了全新的要求:纯粹的驾驶满足感、无与伦比的长途舒适性、最顶级的数字体验。


    宝马的这些变化,早在新7系发布之前就已经在iX等车型上进行了预演,但是当我们初次见到新7系时还是有点懵:这是7系?



    为这惊人的内饰变化提供技术支撑的,是宝马新一代的电子电气架构,以及全新的座舱系统。



    如果说汽车的机械结构相当于我们的肌肉和骨骼,那么电子电气架构则相当于我们的神经和大脑。电子电气架构利用多种网络通信协议,把汽车里的各种传感器、ECU、处理器、线束等等整合在一起,完成数据的采集、运算、分配,最终让一辆车所有系统完整运转起来。


    传统汽车采用分布式电子电气架构,每一个ECU负责一个功能,这就是我们经常看到各种“总成”的原因。每一个ECU对应一个部件和功能,比如想增加感应门锁,就必须重新开发生产门锁总成,这种僵硬的升级方式,根本无法适应现在越来越复杂的用车场景。


    2018年,宝马发布了最新一代电子电气架构。宝马把各个ECU按照种类集中使用一个功能域控制器管理,这就是功能域架构:



    在这套架构中,车身域控制器(BDC),ADAS控制器,座舱域控制器(HU-H)是最核心的3个功能域。相比于之前车型,新7系变化最大的就是HU-H座舱系统,它的大致结构是这样的:



    HU-H使用的A3960处理器是INTEL在2016年发布的Apollo Lake架构ATOM处理器的顶级型号,它是在第7代酷睿Skylake的基础上发展而来的车载处理器,在当时拥有不错的运算性能。


    HU-H也是全世界第一个同时具备5G网络和千兆以太网的座舱系统,但它全新的iDrive 8操作系统是宝马自己在Liunx的基础上编写,本质上还是ECU模式,后续的扩展能力不强。


    我们再来看车身域控制器,它在新7系上的大致结构如下:



    从机械的角度看,宝马这套车身控制系统拥有当今顶尖的性能,但这也是一套受传统技术拖累最严重的系统。


    BDC实际管理着两条总线:传输速度10Mbps的FlexRay总线,传输速度1Mbps的CAN总线。车身控制系统运行在FlexRay总线之上,而CAN总线上则运行着古老的点火开关、发动机控制,大灯座椅总成等等。


    BDC系统和CAN总线系统包含了超过60个ECU模块,这些模块之间不但功能协调复杂,而且连接线束类型繁多,还在车内往返穿梭长度高达4公里,重量近百公斤。宝马曾用一张图展示了这些ECU之间复杂的关联:



    要想实现L3/L4级自动驾驶,就必须使用线控底盘。要想发展线控底盘,就必须要将传统ECU数字化整合。而最快实现ECU数字化整合的道路,就是和一家具备全套自动驾驶开发工具和经验的企业合作。


    所以,在ADAS自动驾驶系统上,宝马也面临着同样的问题:



    这是宝马在2017年初规划的L3级ADAS自动驾驶系统的硬件构成。和座舱系统一样,宝马ADAS系统也采用INTEL平台,并且具备了完整的传感器类型。为了防备系统故障,宝马还同时部署了一套L2级ADAS系统作为备份。


    但这里我们要特别指出,目前的新7系并没有装备这套L3级ADAS系统,而是采用了一套L2级ADAS系统,硬件规格和上图中的L2级备份系统相同。对于自动驾驶,宝马似乎处于观望态度。


    宝马的观望态度是有原因的。从宝马在2017年初制定智能化路线之后,短短5年,汽车行业不但巨浪滔天,甚至已开始换了人间。



    首先发生变化的,是车载处理器的运算能力飞跃般的提升。我们来看看2016年还是顶级的INTEL A3960和2019年两款经典车载处理器的性能对比:



    可以看到,仅仅3年,A3960的性能就已经远远落后,而开拓了智能汽车和自动驾驶领域的INTEL和Mobileye还因为性能提升慢、系统封闭,而逐渐落后于高通和NVIDIA。


    随着工艺制程的提高,处理器结构也开始发生变化,处理器内容纳了越来越多的功能。例如高通Ride自动驾驶平台的ADAS应用处理器,内部就集成了数十枚芯片:



    尤其是深度学习处理器的出现,完全改变了传统的芯片运算模式,诸如AlphaGo就是仰仗深度学习技术横扫了全世界的围棋9段。


    在处理器超强运算能力的支撑下,延续了几十年的汽车电子电气架构开始了革命性的变化,首先被新能源汽车应用的,就是基于中央运算平台的区域控制器架构:



    在这种架构中,中央运算平台为所有区域控制器提供算力,每一个域控制器也拥有独立的运算能力,操作系统指挥所有的数据运算和动作执行。这种和计算机完全相同的运行方式,基本打通了汽车迈向智能化的道路。


    而中央运算平台也在发生着一场名为跨域融合的变革,这场微观世界里的变革由芯片内核的统一引起,它的变化速度远远超越了传统汽车的想象。我们以高通的Ride自动驾驶平台和数字座舱为例,这就是建立在芯片统一基础上的跨域融合:



    跨域融合最终的未来,就是中央运算平台直接控制各个传感器和执行器的完全智能时代。而要想迈进完全智能化的大门,汽车厂商还需要攻克芯片设计、算法设计、软件编写、传感器标定、道路测试、模型训练、大数据管理等等多个之前完全没有接触的环节。


    这是一个全新的,消费者感觉不到,但却能决定汽车产业主宰地位的战场,我们以目前在自动驾驶领域处于领先地位的NVIDIA为例,它提供了从L1到L5级自动驾驶的全套开发工具和硬件平台:



    NVIDIA展现出来的,是传统汽车厂商在过去一百年完全没有见识过,在可见的未来也很难拥有的力量。


    所以,我们现在应该明白宝马为什么在2017年明明规划了自己的智能路线,但却一直要观望整个市场了。


    市场不会给宝马继续拖延的权利,于是在新7系发布前,宝马宣布与高通展开长期合作,将引入高通数字座舱系统和座舱SoC,还将在自己下一代自动驾驶系统中全面引入高通Ride自动驾驶平台和硬件系统,同时与高通合作开发新一代自动驾驶系统。



    多条技术路线迅速发展的今天

    宝马为什么选择高通?


    宝马肯定是详细考虑了多种因素之后才做出这个决定,但商业决策一定是利益优先,促使宝马全面倒向高通的最主要原因有3条。


    第一,目前只有高通能够立即提供最高性能的数字座舱系统和自动驾驶系统。



    在座舱SoC方面,目前高通处于绝对领先的位置。而且,全世界有近50%的手机使用高通处理器,这些设备天生兼容高通系统,这样的系统规模是任何传统汽车都难以企及的。对于宝马更有利的是,高通座舱操作系统还先天兼容采用Linux编写的宝马iDirve操作系统。



    自动驾驶方面,目前全世界只有高通和NVIDIA能提供从L1到L5级自动驾驶全套硬件平台和开发工具,而且两家的自动驾驶SoC算力都是绝对领先的地位:



    虽然NVIDIA性能更强,但宝马选择高通可以轻松打通座舱和自动驾驶系统,让后续技术开发体系统一。因此从技术层面考虑,选择高通显然更利于未来数字座舱和自动驾驶系统同步发展。


    第二,NVIDIA的合作方式是共同开发系统,然后按照销售收入抽成。但高通的合作方式是在共同开发系统后,只出售芯片不抽成。


    第三,宝马不希望自己是临时拼凑平台的采购商角色,它更希望获得稳定深入的技术支持,而高通显然是一个优秀的战略级合作伙伴。


    因此,宝马选择了全面投入高通技术体系。随后,宝马发布了自己对新一代汽车电子电气架构的设想,这是一套采用中央运算平台+区域控制器的架构:


    这套架构全面引入了高通系统,因此它的结构上也和高通发布的新一代电子电气架构非常相似:



    这套架构基本就是宝马将于2025年正式发布的Neue Klasse平台。这是一个兼容内燃机的电动优先平台,将在2023年发布预览,2025年正式投产。


    这种区域控制器架构有效降低了系统复杂度和线缆长度,但我们仍注意到,宝马将传统ECU和CAN总线统统塞进了中央运算平台,看来宝马短时间内还是无法摆脱传统结构的桎梏。


    面对现状,我们也只能希望高通能帮宝马快速实现传统ECU数字化整合,尽快解脱传统技术留下的层层束缚,让宝马早日进入线控底盘和高级自动驾驶时代。


    引入高通系统后,另一个肯定会发生巨大变化的,就是宝马的iDrive操作系统。因为在高通的眼中,操作系统上运行的世界是这样的:



    这样一个能接入整个数字世界的操作系统架构,是宝马自己无法想象的。如何在被高通系统支配下,仍然能保持甚至发扬宝马自己的特点,是慕尼黑的工程师们需要解决的一个问题。


    和高通全面合作,就是把自己绑进了高通技术体系。这种合作关系越深,未来宝马对高通的技术依赖就越大。但既然迈出了这一步,就再也没有回头路,在从传统向智能的前进道路上,未来的一切都是未知。



    显然,这一代新7系是最后一辆传统架构的7系。7系仍然会长久存在下去。但是,它向下占领市场的道路,已经被新一代汽车牢牢隔绝。甚至,这种隔绝还会随着汽车电气化和数字化程度的提高,而更加不可逾越。


    宝马在这一代新7系上也为我们展示了未来7系的模样,更震撼的娱乐系统,更精致的水晶内饰,未来的7系会更加奢华,它极有可能会在很短时间内彻底放弃燃油动力而转投纯电平台,甚至,未来的7系将很可能只生存在100万以上的价格区间。只是不知到那时,7系还会不会是宝马最新技术的旗帜。






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