一直有小伙伴,在看到區域控制器這個名字時,腦袋里就會冒出這樣的疑問:
區域控制器是什么控制器,和功能域控制器相比,有什么不同?
OEM為什么有必要再去開發一套全新的區域架構去取代功能域架構?
要回答這兩個靈魂拷問,首先需要從市場和技術趨勢的角度去尋找答案。
從市場趨勢而言,隨著中國乘用車市場發展趨于飽和以及終端消費群體年齡結構的變化,如何以新穎且差異化的用戶體驗,實用且高端的先進技術,打造出有市場競爭力的產品,是OEM關心的重中之重;從技術趨勢而言,汽車行業正在進行深刻的技術變革,電氣化、智能網聯化的興起,從分布式架構進化到功能域架構還不能完全滿足新形勢下的各種需求。
因此,OEM和重要的零部件供應商都在尋求一個能滿足以下需求的全新架構:包括降低電子電氣復雜度,提高電子電氣架構效率,提升總裝生產線效率,實現更快速的開發和迭代,軟硬件解耦和提升終端用戶體驗等等。
于是,整車集中式架構應運而生。具體而言:軟件層面,整車的算力要求進一步集中,功能域控制器將進一步發展形成車載計算中心(平臺);硬件層面,為了提高可擴展性、提高通信效率、減少線束長度(重量),I/O等硬件資源將被重新規劃,打破原有功能邊界,按照區域劃分,形成區域控制器,完成功能域架構向整車集中式架構進化。
那么區域控制器具體有些什么功能呢?在目前的設計與規劃中,區域控制器的功能可以分為三大部分:
區域供電中心
負責區域內用電器的供電與用電管理,量化用電行為,提高用電效率與安全性。
聯合電子設計的區域架構中,區域控制器由兩路整車電源進行獨立供電,并作為二級電源分配節點,給對應區域內下級控制器/傳感器與執行器提供電源與供電管理。同時與智能電網管理模塊(PNG)產品配合設計供電架構,構成一套完整的可以適應不同自動駕駛等級的靈活的供電方案,如圖所示:
在只需基本電源架構時,可以實現功能安全的獨立供電、負載用電情況記錄與分析,并實現用電故障診斷與隔離。在L2.5時,加入PNG產品,針對EPS等要求高的控制器進行隔離處理,滿足用電安全,確保功能安全目標的完成。在L3及以上時,可以在原供電基礎上,增加PNG進行控制器冗余供電的隔離,滿足用電安全,確保更高要求的功能安全目標的實現。
區域信息中心
區域內通信管理與信息轉發,縮短信息通路,提高通信效率與安全性。
區域控制器承擔了區域信息中心或網關部分功能。目前主流車型的總線帶寬,短期內使用CAN-FD已能滿足現有通信需求。當有功能安全需求時,則通過預留的私有CAN進行數據備份。考慮到目前新型的SOA需求,區域控制器也已預留一路以太網,進行大帶寬通信,也能夠支持服務協議與服務本身的實現,網絡拓撲簡圖如下:
區域功能與驅動中心
集成區域內的功能模塊,標準化硬件I/O的采集與驅動,提高擴展性與通用性。
作為區域的I/O中心存在,區域控制器不僅將逐步集成原先功能單一的節點,而且也將在軟件向計算中心集中的過程中,扮演底層服務提供者這樣重要的角色。同時,新的應用軟件將根據功能策略、分層功能時延與區域同步性、代碼復用率、功能可能的迭代速率、功能安全這幾個維度的相關判斷原則,進行功能的重新劃分。功能劃分后,將會把分配在區域控制器中的軟件模塊進行原子或基礎服務的封裝,通過SOME/IP協議供計算中心調用,為計算中心實現新的復雜功能或特性提供軟硬件基礎。
隨著客戶體驗與自動駕駛對軟件復雜度的日益嚴苛的要求,區域架構的優勢將會逐漸體現,聯合電子將攜手主機廠與各合作伙伴,一起開拓全新的技術領域,打造更高效,更科技,更有成本競爭力的區域控制器。
區域下期預告:
區域控制器的真面目
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原文標題:下一代整車級架構解決方案——區域控制器
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