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汽车域控制器来了——几家欢喜几家愁

发布日期:2020-07-21

这些年汽车电子一个显著的发展就是芯片使用量越来越多,从传统的引擎控制系统、安全气囊、防抱死系统、电动助力转向、车身电子稳定系统、车灯控制、空调、水泵油泵、仪表、娱乐影音系统,到现在已经广泛使用的胎压监测系统、无钥匙进入启动系统、电动座椅加热调节,还有不断成熟、方兴未艾,正在普及推广的辅助驾驶系统、矩阵大灯、氛围灯,还有电动汽车上的电驱控制、电池管理系统、车载充电系统,以及蓬勃发展的车载网关、T-BOX和自动驾驶系统等等,这些应用带动了电子控制单元ECU数量的大幅增加。


传统的汽车电子电气架构都是分布式的,汽车里的各个ECU都是通过CAN和LIN总线连接在一起,现在汽车里的ECU迅速增加到了几十个甚至上百个,对分布式架构提出了挑战,越来越向集中式靠拢。汽车域控制器DCU(Domain Control Unit)也应运而生了。



汽车域控制器的实际需求:


1. 新需求的带动:

ADAS是这几年发展最快的应用,包括诸如停车辅助、车道偏离预警、夜视辅助、自适应巡航、碰撞避免、盲点侦测、驾驶员疲劳探测等很多功能,这些功能如果采用分布式架构就无法适应需求,因为ADAS系统里有各种传感器如摄像头、毫米波雷达和激光雷达,产生的数据量很大,各种不同的功能都需要这些数据,每个传感器模块可以对数据进行预处理,通过车载以太网传输数据,为了保证数据处理的结果**化,**功能控制都集中在一个核心处理器里处理,这就产生了对域控制器的需求。


2. 信息安全日益紧迫:

随着汽车ECU的增多,被外部攻击的可能性也就增多了,现在的汽车与外部的数据交换越来越多,车联网的发展也给黑客提供了攻击的可能性,如果还是分布式架构,就不能很方便地把一些关键系统保护起来,比如引擎控制和制动系统这些属于动力和传动控制方面的。可以单独把这些动力、传动控制系统组成一个域,通过中央网关与其他域隔离开,使其受到攻击的可能性减小,同时加强这个域的网络安全防护,这也产生了对域控制器的需求。



3. 平台化、标准化的需求:

集中式的架构相比分布式的架构,需要域控制器的处理单元拥有更强的多核、更大的计算能力,而域里其它的处理器相对就可以减少性能和资源。各种传感器、执行器可以成为单独的模块,这样可以更方便实现零部件的标准化。域控制器能够接入不同传感器的信号并对信号进行分析和处理,这样就可以方便地扩展外接的传感器,这样就能够更加适应不同需求的开发,从而为平台化铺平道路。


汽车域控制器的介绍:


汽车域控制器是把汽车电子各部分功能划分成几个域,比如动力传动域、车身电子域、辅助驾驶域等,然后采用强大的核心处理器去控制域内原来归属各个ECU的大部分功能,以此来取代传统的分布式架构。域控制器的出现,对处理器带来了新的需求,需要一个系统级的核心处理器和很多简单的处理器。核心处理器的计算能力需求更大、需要多内核及独立安全内核、外设和接口更加丰富,还需要支持安全无线 (OTA) 更新。



汽车域控制器带来的变化和影响:


1. 对零部件供应商的影响:

域控制器使系统功能集成度得到提高,将很多功能模块集中到域控制器内,其处理器需要具有很强的计算能力与完善的接口支持,同时域内部的接口标准容易统一,这样可以让很多零部件成为标准件,既可以降低这些零部件的研发及生产成本,也方便替换备选和增加供应渠道,还便于整合供应链。


对零部件供应商来说,像传感器模块不再需要与某种ECU相对应,一种模块可以供应多家终端客户,确实也方便生产与备货。但是零部件逐渐标准化以后,竞争也会更加激烈,规模大、资金雄厚、生产采购品控能力强的供应商会占据更多市场份额,许多小的供应商会逐步被吞并甚至淘汰,真是几家欢喜几家愁。


2. 对ECU供应厂家的影响:

很多ECU的功能会被弱化,域控制器做系统级功能,其它ECU只负责基本功能,很多传感器也可以直接传输数据给域控制器,或把数据初步处理后给域控制器,很多复杂计算都可以在域控制器里完成,甚至大部分控制功能也在域控制器里完成,原有的ECU很多只需执行域控制器的命令,功能被大大弱化。


域控制器在工程设计上复杂度更高,需要整合很多原来各ECU的实验数据过程,需要大量模拟仿真及试验来保证产品可靠性的需要。这样一来,少数规模巨大、品类齐全、整合能力强、技术储备充分、研发实力雄厚的ECU供应厂家就非常占优势了,会造成“强者恒强,弱者更弱”,有些单一品类的供应厂家可能会沦为配角,甚至被取代,真是几家欢喜几家愁。



3. 对整车厂的影响:

域控制器对整车厂来说,方便实现生产平台化,更加适合满足不同车型、不同区域、不同需求的柔性生产,因为域控制器让软件和硬件设计有更多分离,例如域控制器通过建立标准化的软件架构,所对接的传感器模块数量和类型都可以灵活调整,像ADAS系统采用域控制器以后,可以灵活按客户要求实现所需功能的配置调整,方便实现平台化、模块化生产制造。这样整车厂可以要求把结构相近的平台进行跨平台整合,更加方便生产,也增加对信息安全的防护,对整车厂是非常有利的。


相对来说,跨国大型整车厂在车联网上的投入比较大,对信息安全比较重视,而且车型多、销售地域广,域控制器的发展对其是非常有利的。但是国内规模比较小的整车厂却可能因为域控制器的出现造成供应商的能力门槛提高,能力强的大型供应商话语权更大,小的整车厂更加弱势;此外,小的整车厂没有那么大的产量、品种规模来体现跨平台整合的优势,因为新开发域控制器的成本必然要整车厂一起分担,小的整车厂没有那么多产量摊薄消化新开发初期增加的成本,这样就可能在新的变化趋势前更加被动,所以面对域控制器,也是几家欢喜几家愁。



结语


随着汽车电子的发展,分布式架构未来将逐步被集中式架构所取代,采用一个集中的中央服务器的方式太激进,还很难被广泛接受,所以域控制器作为一个渐进式的方案会比较容易推广。汽车域控制器对汽车电子行业的各方将来都会带来影响,情况不同、各有千秋,真是几家欢喜几家愁。在行业的变化和技术的发展潮流面前,永远都是适者生存。安富利公司代理的许多产品线原厂也早已经关注汽车域控制器,早早预备路线图,不断推出新的处理器芯片,迎接未来的汽车电子发展新时代。



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