冗余系统研究：智能汽车的最后安全防线

佐思汽研发布《2023年中国高级辅助驾驶冗余系统策略研究报告》。

冗余设计又称余度设计技术，是指在系统或设备完成任务起关键作用的地方，增加一套以上完成相同功能的功能通道、工作元件或部件，以保证当该部分出现故障时，系统或设备仍能正常工作，减少系统或设备的故障概率，提高系统可靠性。

随着辅助驾驶等级越来越高，驾驶主体从驾驶员逐渐转变为车辆系统，为保证其始终处于运行状态，冗余系统必不可少。未来，当实现L3及以上辅助驾驶时，冗余系统将成为标配。

目前，高级辅助驾驶冗余范围主要有感知定位冗余（环境监控）、控制器冗余（大脑）、执行器冗余（制动、转向）、通信冗余（控制信息传递）、电源冗余（支撑失效降级）。

汽车高级辅助驾驶冗余系统范围及主流方法

来源：公开资料整理

目前，具有NOH、NGP、NOP等高级别驾驶辅助功能的落地车型基本都配备了全冗余系统，如长城魏牌摩卡、蔚来的ET系列车型、理想L8/L7Max版本、沃尔沃 EX90等。

长城汽车，其负责冗余系统的部门为咖啡智能，2020年发布六大冗余系统，包含感知冗余、控制器冗余、架构冗余、电源冗余、制动冗余、转向冗余，并于2021年5月首搭魏牌摩卡上市。其：

感知冗余采用多源异构传感器方案，L+R+V融合；

控制冗余采用双控制器，全时运转、互为备份；

制动冗余采用博世ESP+iBooster组合；

转向冗余应用长城汽车旗下蜂巢转向研发的第三代智能转向产品，具备双绕组电机、双电机位置传感器、双CPU、双控制器；

通信冗余采用双通讯架构，有三条独立物理通讯链路，互为支撑；

电源冗余采用双电源供应、双回路的“双保险”设计。

长城汽车六大冗余系统

来源：长城汽车

2022年11月，沃尔沃发布纯电旗舰 SUV EX90， 是其首款搭载安全冗余系统的量产车型， 预计2024年年中在中国市场上市。其：

感知冗余，舱外采用激光雷达+毫米波雷达+摄像头+超声波雷达的传感器方案，激光雷达由Luminar提供，探测距离可达250米，舱内首次采用DUS驾驶员感知系统，由两个车内摄像头+电容式方向盘组成；

控制器冗余，搭载了两套并行协同的计算平台，装载NVIDIA DRIVE Orin和NVIDIA Xavier芯片，算力达286TOPS；

此外，车辆在制动、转向、供电和通信上都进行了充分的冗余设计。

随着智能汽车架构的进化，冗余系统也在逐步演进。例如，2022年6月，集度发布的 JIDU ROBO-01，搭载自研的高阶智能化架构JET，融合电子电气架构EEA和SOA操作系统，其舱驾融合备份方案，是基于高通8295芯片高达30 TOPS的AI算力，支撑智驾冗余。当遇到极端情况智驾失效，智舱可以第一时间接管驾驶任务，让车辆安全停车。

就供应商来看， 国外的供应商冗余设计较为全面。如博世：

感知模块冗余采用超声波传感器+毫米波雷达+摄像头+激光雷达多传感器冗余方案；

定位模块冗余基于卫星信号的绝对定位和基于道路特征的相对定位所组成的冗余定位方案；

决策模块冗余配置有两套核心运算单元（即域控制器）；

执行模块设计冗余涵盖转向系统、制动系统和发动机管理系统；

制动系统冗余采用iBooster+ESP、IPB+RBU、DPB+ESP三种方案；

转向系统冗余方案采用线控转向系统，配备了两套电机，两套电源以及两套绕组。

博世制动系统冗余设计方案

来源：博世

同时，国内厂商也在积极布局冗余系统。比如，经纬恒润，2022年8月其布局自动驾驶L2－L4的冗余EPS（电动助力转向控制器），为满足自动驾驶L2－L4需求，积极开发具备全冗余技术的R－EPS。

经纬恒润功能安全解决方案

来源：经纬恒润

审核编辑 ：李倩