在電子化和智能化發(fā)展的需要下,傳統(tǒng)的分布式架構(gòu)逐漸進化為域集中式架構(gòu),“域”和“域控制器”產(chǎn)生。域控制器最早由博世、大陸、德爾福等 Tier1廠商提出,通過利用處理能力更強的多核 CPU/GPU 芯片,引入以太網(wǎng)并將分散的 ECU 集成為運算能力更強的域控制器來相對集中地控制每個域,從而解決分布式架構(gòu)存在的成本、算力等局限性。
域集中式架構(gòu)的優(yōu)勢主要包括:
1)域集中式架構(gòu)可以節(jié)約成本、降低裝配難度。在分布式架構(gòu)中,隨著 ECU 數(shù)量增加產(chǎn)生的大量內(nèi)部通信需求,導(dǎo)致線束成本增加并加大裝配難度;而域集中式架構(gòu)將傳感與處理分開,傳感器和 ECU 不再一對一,管理更便捷,有效減少了 ECU 和線束的數(shù)量,從而降低硬件成本和人工安裝成本,同時更有利于部件布局。
2)域集中式架構(gòu)可以提高通信效率,實現(xiàn)軟硬件解耦,便于整車 OTA 升級。分布式架構(gòu)中,來自不同供應(yīng)商的 ECU 的軟件開發(fā)框架和底層代碼不同,導(dǎo)致冗余,并提高維護和 OTA 統(tǒng)一升級難度;而域集中式架構(gòu)做到對各 ECU 進行統(tǒng)一管理與信息交互,統(tǒng)一軟件底層開發(fā)框架,從而便于未來的 OTA 升級和拓展功能的實現(xiàn)。
3)域集中式架構(gòu)能進一步集中算力,減少冗余。分布式架構(gòu)中的各個 ECU 之間算力無法協(xié)同,相互冗余,產(chǎn)生極大浪費。而域控制架構(gòu)將原本分散的 ECU 進行算力集中,統(tǒng)一處理數(shù)據(jù),減少算力冗余,更能滿足高階自動駕駛對于算力的高要求。
基于功能集中分區(qū),博世等傳統(tǒng) Tier1將汽車電子控制系統(tǒng)分為動力域(安全)、底盤域(車輛運動)、座艙域(娛樂信息)、自動駕駛域(駕駛輔助)和車身域(車身電子)五域。
動力域用于動力總成的優(yōu)化與控制,同時兼具電氣智能故障診斷、智能節(jié)電、總線通信等功能。動力域控制器是一種智能化的動力總成管理單元,借助 CAN/FLEXRAY 實現(xiàn)變速器管理,引整管理電池監(jiān)控交流發(fā)電機調(diào)節(jié)。其優(yōu)勢在于為多種動力系統(tǒng)單元(內(nèi)燃機、電動機發(fā)電機、電池、變速箱)計算和分配扭矩、通過預(yù)判駕駛策略實現(xiàn) CO2減排、通信網(wǎng)關(guān)等,主要用于動力總成的優(yōu)化與控制,同時兼具電氣智能故障診斷、智能節(jié)電、總線通信等功能。底盤域?qū)⒓烧囍苿印⑥D(zhuǎn)向、懸架等車輛橫向、縱向、垂向相關(guān)的控制功能,實現(xiàn)一體化控制。
傳動系統(tǒng)負(fù)責(zé)把發(fā)動機的動力傳給驅(qū)動輪,可以分為機械式、液力式和電力等;行駛系統(tǒng)把汽車各個部分連成一個整體并對全車起支承作用;轉(zhuǎn)向系統(tǒng)保證汽車能按駕駛員的意愿進行直線或轉(zhuǎn)向行駛;制動系統(tǒng)迫使路面在汽車車輪上施加一定的與汽車行駛方向相反的外力,對汽車進行一定程度的強制制動,其功能是減速停車、駐車制動。底盤域可在傳動系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)以及制動系統(tǒng)中集成多種功能,較為常見的有空氣彈簧的控制、懸架阻尼器的控制、后輪轉(zhuǎn)向功能、電子穩(wěn)定桿功能、轉(zhuǎn)向柱位置控制功能等。若提前預(yù)留足夠的算力,底盤域?qū)⒓烧囍苿印⑥D(zhuǎn)向、懸架等車輛橫向、縱向、垂向相關(guān)的控制功能,實現(xiàn)一體化控制。實現(xiàn)底盤域的功能,需要實現(xiàn)底盤域驅(qū)動、制動和轉(zhuǎn)向算法的集成。
智能座艙域?qū)?HUD(抬頭顯示)、儀表、車載信息娛樂等座艙電子集成,實現(xiàn)“一芯多屏”。智能座艙的構(gòu)成部件主要包括全液晶儀表、大屏中控系統(tǒng)、車載信息娛樂系統(tǒng)、抬頭顯示系統(tǒng)、流媒體后視鏡等,座艙域控制器通過以太網(wǎng)/MOST/CAN,實現(xiàn)抬頭顯示、儀表盤、導(dǎo)航等部件的融合,不僅具有傳統(tǒng)座艙電子部件,還進一步整合智能駕駛ADAS 系統(tǒng)和車聯(lián)網(wǎng) V2X 系統(tǒng),從而進一步優(yōu)化智能駕駛、車載互聯(lián)、信息娛樂等功能。智能座艙域可以實現(xiàn)“獨立感知”和“交互方式升級”。一方面,車輛具有“感知”人的能力。另一方面,車內(nèi)交互方式從僅有“物理按鍵交互”升級至“觸屏交互”、“語音交互”、“手勢交互”并存的狀態(tài),體驗感更好。
自動駕駛域能夠使車輛具備多傳感器融合、定位、路徑規(guī)劃、決策控制、圖像識別、高速通訊、數(shù)據(jù)處理的能力。自動駕駛域通常需要外接多個攝像頭、毫米波雷達、激光雷達等等車載傳感器來感知周圍環(huán)境,通過傳感器數(shù)據(jù)處理及多傳感器信息融合,以及適當(dāng)?shù)墓ぷ髂P椭贫ㄏ鄳?yīng)的策略,進行決策與規(guī)劃。域控制器的輸入為各項傳感器的數(shù)據(jù),所進行的算法處理涵蓋了感知、決策、控制三個層面,最終將輸出傳送至執(zhí)行機構(gòu),進行車輛的橫縱向控制。自動駕駛域所集成的功能基本不涉及機械部件,且與座艙域交互密切,并和智能座艙域一樣需要處理大量數(shù)據(jù),對算力要求較高,因此需要匹配核心運算力強的芯片,來滿足自動駕駛的算力需求,簡化設(shè)備,大大提高系統(tǒng)的集成度。
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