2.2.1 电子电气架构的演进方向
在不同的应用场景中,汽车的电子电气架构使用总线系统可实现不同控制器之间,控制器与传感器、执行器之间的网络连接。CAN总线、FlexRay及以太网作为新型的总线系统主要用于控制器之间的连接。选择不同的总线系统可实现相应的数据传输需求及控制器实时同步要求。
目前,基本上所有的车载控制器都直接或间接通过网络互联在一起。车载控制器的网络化能够实现某一控制器的传感器信息共享,如ESP控制器可以向整个与之互联的网络提供实际的车速信息。另外,由于控制器之间强有力的网络互联能力,某些新功能完全不需要附加硬件,通过数据交换和相应的控制软件就可以实现。
不同OEM和Tier1对电子电气架构的进化路线提出了自己的理念。2017年,Bosch提出了3段6步式演进构想。尽管业内各厂商、机构在具体方案上有所差异,但在大方向上取得了共识——分布式、域集中式、中央计算式,如图2-9所示。
图2-9 Bosch关于汽车电子电气架构未来演进的构想
1.分布式架构
在该架构下,ECU与实现的功能存在对应关系。在模块化阶段,ECU与功能一一对应,ECU数量众多。在集成化阶段,ECU开始集成多项功能。将原本由两个ECU分别执行的功能合并在一个控制器上,由该控制器同时执行车辆信息显示及娱乐系统功能。
2.域集中式架构
该架构对ECU实现了进一步的集成,引入了DCU(Domain Controller Unit,域控制器)。在集中化阶段,全车共划分为5~7个域,每个域配置一个DCU,每个DCU统辖多个ECU。在Bosch经典五域架构中,全车被划分为动力域、底盘域、座舱域、自动驾驶域和车身域,完备集成了所有控制功能。
在跨域融合阶段,整车功能在域的层面进一步集成,功能实现具有相似性的多个域实现融合。由于动力域、底盘域、车身域所涉及的计算与通信具有相似性,这3个域融合为整车控制域,同智能座舱域、智能驾驶域共同构成了面向汽车新时代的整车架构。
3.中央计算式架构
该架构对DCU实现了进一步的集成,所有DCU融入一台中央计算机。功能与元件之间的对应关系不复存在,由中央计算机按需指挥执行器。
在车载计算机阶段,整车由中央计算机统一管理,但动力、车身、底盘等系统由于执行功能复杂,实时性、安全性要求较高,依然会保留基础控制器,进行边缘计算。而在车云协同阶段,汽车与云端联动,其中车端计算主要用于车内部的实时处理,而云计算则作为车端计算的弹性补充。这一阶段不仅需要对车内系统进行革新,车联专用网络建设也需要进一步完善。