在電子化和智能化發展的需要下,傳統的分布式架構逐漸進化為域集中式架構,“域”和 “域控制器”產生。域控制器(DCU,Domain Control Unit)*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,使得 DCU 可以相對集中地控制每個域,從而取代傳統的分布式電子電氣架構。這種架構可以 將傳感與處理分開,傳感器和 ECU 不再一對一,管理更容易,也可以減少 ECU 的 數量。適當的集成化,平臺的可擴展性會更好。考慮到車身與底盤等部分的少數 ECU 對安全性可靠性要求較高,全部集成的難度較高。我們預計,集中架構的形態為一個集成了絕大多數 ECU 的算法計算平臺,以及少量集成難度較大的 ECU。
“域”根據功能對汽車電子控制系統進行劃分,底盤部件域控制器負責復雜計算和 大部分控制任務。除了域控制器以外,還存在少量的 ECU。通過汽車總線(CAN, LIN,以太網等)的相連,ECU 和 DCU 之間可以實現信息共享。每個“域”憑借DCU 強大的計算能力以及豐富的軟件接口,可以將功能集中到 DCU 當中,從而實 現功能的集成化。這種集成化并非是把各個功能模塊組合在一起,而是在軟件以及 系統層面的集成,打破了模塊之間的硬件壁壘,真正地做到功能的集成化。同時, 域控制器的出現使得汽車算力實現集中,相對于傳統分布式 ECU 控制模式算力利用 率提高。
域控制器產業鏈:主控芯片和系統總成
域控制器的構成主要分為硬件和軟件兩部分。域控制器作為汽車運算決策的中心, 其功能的實現主要依賴于主控芯片、軟件操作系統及中間件、算法等多層次軟硬件 之間的有機結合。域控制器包含硬件(主控芯片等)+軟件(底層基礎軟件,中間件 以及上層應用算法)。
1)硬件:主要包括主控芯片、電阻電容等無源器件、支架、散熱組件、密封性金屬 外殼以及 PCB 板等部分。其中,主控芯片為整個域控制器,智能座艙域及智 能駕駛域等對算力要求較高的域主控芯片普遍為 MCU 芯片與集成了 CPU、圖像處 理 GPU、音頻處理 DSP、深度學習加速單元 NPU+內存+各種 I/O 接口的 SoC 芯片, 而底盤域以及車身域等對算力要求不高的域其主控芯片仍然多為較為傳統的 MCU 芯片。芯片主要由第三方芯片供應商單獨供應。
2)軟件:包括底層操作系統與中間層軟件及上層應用軟件。其中底層操作系統及中 間層軟件主要為域控制器廠商或軟件平臺供應商提供。上層應用層一般為主機廠自 研或委托第三方公司研發。將整個軟件層打包燒入域控制器中,即可實現 對域內相應部件的控制。
汽車智能化發展下底盤域控制器需求較高。在高度自動駕駛領域,迫切需要底盤域控制器產品的出現,實現轉向、制動懸架的集中控制軟硬件分離。車輛的橫向縱向垂向等功能需要協同控制以便于**提高整車性能。但由于底盤域控制器負責汽車的行駛控制,故對其安全等級具備較高要求,且需要集成的機械部件較多,因此帶來的高行業門檻使底盤域控制器目前仍處于實驗室階段,但在需求催化下有望加速突破。