昨天看到马瑞利说要在今年车展展示其全新的 SDV 技术,包括最新的 ProZone 区域控制器。
结合近两年各新势力、Tier1 针对这项技术的进展,看来这个发展速度真的是一日千里。
既如此,我们再来回顾回顾之前已经聊过的知识,温故知新。
在博世那张电子电气架构演进图,Domain 和 Zone 是永远比不开的话题。
从中文意思来看,Domain 指的是势力范围、领域,Zone 则更倾向于区域、地带、范围。所以,中文对 Domain 和 Zone 分别翻译为域控制器、区域控制器,也是非常合理。
从实际功能来看,域控制器针对的是控制器功能,我们常见的是五域架构:智驾域、座舱域、动力域、底盘域、车身域就是此类域控制器;区域控制器面向的是整车空间的一个布局,按照物理区域就近组合电气设备,电气功能集群就下挂在区域控制器。
那区域控制器优点在哪?为什么每家都想进化成这种架构?
可能有如下几点
1)简化整车系统架构、减少线束,从而降本、优化整车质量
域控制器架构时代,架构以功能为主,ECU 数量和线束长度是随着汽车软件功能的增加而增加,碍于当时 MCU 等算力、资源、I/O 等限制,这些成本都是无法避免的。随着技术进步和 SDV 到来,MCU 性能越来越强,这也给了架构演进的机会。
在车辆中,区域控制器作为节点,扮演着集线器的角色,用于车内各种用电设备的配电和连接。
特斯拉在 Model 3 推出了中央计算+区域控制架构,与 Model S 域控架构相比,Model 3 的线束减少了 17 公斤,此外,安波福在一项针对某家 OEM 的研究中发现,使用区域控制器可以整合 9 个 ECU,并少用数百根单独电线, 从而使车辆的重量减少了 8.5 千克。
2)放弃传统配电盒盒,改为半导体智能配电,精细化的电源控制能够有效提升汽车安全
一直在说智能配电, 我们先回顾下以前汽车配电是怎么搞的。
车上有很多器件都需要电源吧,为了集中管理这些电路,就出现了汽车配电盒,它由继电器+保险丝构成,电气线路出现故障时,配电盒中对应电路的保险丝能够在电流过大时自动熔断,从而保护电气线路和用电设备,继电器则是用于驱动大功率负载。
根据不同车型,配电盒数量和安装位置也不同,但通常都包含一级配电(管发动机舱等车外电器)和二级配电(管车内电器)。
这类配电盒,它真的就是配电盒,只有电气,没有电子,因为没法监控预警,当出了问题时只能解决问题。
而随着半导体技术的发展,基于半导体元器件的配电方案也慢慢普及起来:
一种是在十多年前,就用于小电流负载的 HSD(智能高边开关)芯片,集成了驱动+MOSFET+过流保护+过压保护+过热保护+诊断等功能。
一种则是 MOSFET+驱动芯片的分离方案,用于大电流负载。
但是呢,域控制器其核心目标是功能集中化,而非配电管理,进化到区域控制器按物理区域(如左车门、前舱、右车身)划分,就近管理区域内传感器、执行器的电源分配与负载控制,天然适配智能配电需求。
3)拥抱 SDV,把面向信号的架构转为面向服务的架构,实现软硬件真正解耦;
汽车进化到现在,大家都看清了智能化、电动化、网联化才是趋势。
而网联化和智能化的前提就是需要模块和功能解耦,举个例子,区域控制器需要开启空调,只需要调用对应控制器提供的服务接口(通过例如 SOME/IP 等标准化),不需要关系实现细节。
这也意味着 SOA 可以整合跨域功能,实现软件和硬件分离。
不管,目前从各家 EE 架构来看,这类集成度不高,可能还是和以太网 10Mbps 或者 CAN XL 发展比较慢有关。
但可以确定的是,在中央计算+区域控制的架构下,车载以太网必然是通信主干,控制器支持 TSN、架构大量使用以太网交换机,才有可能降低延迟,甚至保证延迟确定。
4)降低 ECU OTA 难度
很简单的例子,100ECU OTA 和 10 个 ECU OTA,哪个更复杂?
END
作者:快乐的肌肉
来源:汽车MCU软件设计
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