面向未来汽车电子电气架构的域控制器平台

电动化、智能化、网联化、共享化已经成为汽车产业公认的未来发展方向，而软件是使能未来汽车“四化”的技术核心之一。车载软件将不再仅用于控制机电设备，而将用于实现先进创新功能，包括自动驾驶、网联功能和未来出行方式等 。

汽车电子电气架构必须支撑未来汽车“四化”和车载软件的快速发展，为此必须满足的基本需求包括高计算性能、高通讯带宽、高功能安全性、高信息安全性、软件持续更新等。然而，当前采用的分布式汽车电子电气架构存在计算能力不足、通讯带宽不足、不便于软件升级等瓶颈，不能满足未来需求。

汽车电子电气架构将发生重大革新， 基于软件集中化和域控制器的集中式电子电气架构将成为未来汽车电子电气架构的发展方向。

支持集中式电子电气架构和域控制器的相关技术已经具备，包括车规级微处理器芯片、车载以太网等。领先汽车厂商已经在下一代车型中布局集中式电子电气架构和域控制器，以实现汽车“四化”和使能软件创新。然而在实际应用中，仍然存在域控制器概念不一致、基于域控制器电子电气架构初期成本较高等问题。

本文首先阐述集中式电子电气架构的必要性和域控制器概念；其次介绍集中式电子电气架构可行方案；最后介绍联合汽车电子有限公司研发的域控制器产品。

1 集中式汽车电子电气架构和域控制器

1.1 集中式电子电气架构的必要性

汽车电动化、智能化、网联化和共享化对汽车电子电气系统提出了新的技术挑战与需求。

汽车电动化引入了电机、电池、电控等电子电气设备，使系统复杂性上升；在驱动形式方面，纯电动和不同拓扑结构的混合动力共同发展；以上两点结合终端客户的个性化需求，大幅增加了未来汽车变形开发需求，汽车企业需要有效的变形管理，降低变形开发的成本。

汽车智能化面向自动驾驶的实现，摄像头和雷达等环境传感器的信息传递需要高通讯带宽；信息的处理和融合需要较高计算能力；另外，车辆运动控制系统需要跨功能域的总体协调控制。

汽车网联化将使终端客户对车辆功能的预期发生改变，更趋向于消费电子的经验，期望快速的功能更新和升级。

汽车共享化改变了商业模式和汽车的拥有模式，运营商需要车队管理和云端控制，需要智能化的车辆状态监控和维护，这也需要较高的计算能力。

以上汽车“四化”对汽车电子电气系统的需求可以总结为：有效的变形管理，高计算性能，高通讯性能，有效的跨域功能协调和软件持续更新升级。另外，汽车“四化”的功能很大程度上依靠软件实现，软件驱动创新是未来汽车“四化”的核心。

当前汽车采用分布式汽车电子电气架构，如图 1 所示，该架构在计算性能、通讯带宽、变形管理和支持跨域功能等方面均存在瓶颈。

图 1 分布式电子电气架构与集中式电子电气架构对比

另外，由于以高度嵌入式控制器为主，硬件与软件高度集成，在车辆批产后软件难以升级，较难支持软件创新。集中式电子电气架构通过域控制器和以太网提供了未来汽车所需的计算能力和通讯能力；将车辆层级软件集中于域控制器，并标准化高度嵌入式控制器，更好地支持变形管理和跨域功能；由于实现了更好的硬件抽象，该架构更好地支持了软件创新和软件持续更新升级。

1.2 域控制器概念

对于集中化电子电气架构发展趋势，目前国内汽车业界已经基本形成共识，但对于域控制器的概念，目前尚未有一致定义。

关于域控制器概念一般有两种理解：一种理解是特定功能域内高度嵌入式控制器的集成；另一种理解是特定功能域内整车层级软件功能的集中化。我们认为域控制器主要支持特定功能域内整车层级软件的集中化， 关于域内高度嵌入式控制器是否与域控制器硬件集成，则应根据整车谱系的总体电子电气架构需求而设计，主要理由如下：

第一，将整车层级软件集中于域控制器，减少了协调控制各部件所需要的总线信号通讯，有利于跨功能域协调控制的实现，避免了未来跨域功能大幅增加可能带来的系统复杂度失控。

文章来源：《电子设计工程》 网址: http://www.dzsjgc.cn/zonghexinwen/2021/0303/918.html