整車域控制器的案例
高階整車域控制器的詳細設計方案
隨著智能駕駛技術對于整車智能化程度要求的不斷提升，對其整車的控制能力要求也大幅提升，這一過程推動整車電子電器架構逐漸從分布式架構向集中式專用域控制器架構進行不斷演進和發展，以便提供更加高速、安全、可靠的電子架構。這一過程中，不僅要求智能駕駛功能能夠運行在具有高性能軟件到硬件集成的專用中央域控制器上，同時也要求整車控制這塊也需要運行于穩定性、可靠性極高的中央與控制器上，這樣的中央域控制器不僅需要充當對于整個車身控制的終端，也需要執行包含中央網關、動力、底盤等各域的綜合控制系統端。這也是實現后續作為面向服務開發的前置條件。
本文將針對整車中央域控單元VDC從硬件、軟件設計兩個方面進行詳細的方案設計介紹，以方便對整體控制能力進行詳述。
1.整車域控硬件設計方案介紹
整車域控VDC的設計包含整機設計，具體硬件方案，視頻輸入/輸出，通信鏈路、供電終端、存儲終端。
1、硬件總體設計
從整個整車域控設計思路上講，需要考慮MCU和MPU在整車域控中需要達到一定的功能安全等級前提下，滿足對整車域控的控制能力輸出。此外，設置通用接口GPIO用于對整車其他域控的輸出指令控制（如油門開度、制動開關、輸入喚醒、輸出喚醒等）。設置CAN、ETH、LIN接口用于通信連接分別傳輸不同的數據類型；設置基礎時鐘晶振用于上下電時鐘同步；設置雙路供電電源用于考慮整車域控整體不會因為供電故障導致的失效。
從上圖可以看出，整車域控從功能角度上講就是一個多維度的準集中式中央處理單元，不僅需要執行包含低階行泊車控制功能，還需要執行對整個底盤系統的整體控制，同時也需要承擔中央網關的通信路由轉發等功能。
展開 一文梳理整車域控制器的經典五域
來源：智駕最前沿
講到這個問題先講講，什么是域控制器。域控制器的概念是伴隨著整車電子電器架構的發展演變而來的。由于整車電子電器的日益復雜，傳統的分布式架構已經無法滿足日益增長的計算需求，也導致冗長的線束。
根據 2017年德國博世公布其在整車電子電氣架構方面的戰略圖，博世將整車電子電氣架構的發展分為三大類，分別是模塊化和集成化架構方案（分布式）、集中式域融合架構方案和車載電腦云計算架構方案。
目前市面上大多數車型的架構方案都位于模塊化和集成化架構方案，而特斯拉重新劃分了“域”的概念，打破了功能與功能之間的壁壘劃分和傳統整車架構設計的思維，搭載車載電腦，直接跨入車載電腦和區域導向架構。
電子電氣(EEA)架構技術戰略圖
核心：以博世經典的五域分類拆分整車為動力域（安全）、底盤域（車輛運動）、座艙域/智能信息域（娛樂信息）、自動駕駛域（輔助駕駛）和車身域（車身電子），這五大域控制模塊較為完備的集成了L3及以上級別自動駕駛車輛的所有控制功能。
1.動力域（安全）
動力域控制器是一種智能化的動力總成管理單元，借助 CAN/FLEXRAY 實現變速器管理、引擎管理、電池監控、交流發電機調節。其優勢在于為多種動力系統單元（內燃機、電動機\發電機、電池、變速箱）計算和分配扭矩、通過預判駕駛策略實現 CO2 減排、通信網關等，主要用于動力總成的優化與控制，同時兼具電氣智能故障診斷、智能節電、總線通信等功能。
展開 車身域控制器-BCM、DCM、空調控制器
隨著整車發展，電氣架構越來越復雜，為了降低整車成本，減少整車線束復雜度，支持面向客戶的整車功能，車身域控制器擴展算力，能夠兼容傳統BCM功能，同時集成空調算法、門控邏輯、胎壓監控等整車控制策略。
經緯恒潤在車身控制方面有著多年的經驗，多個控制器如BCM、DCM、空調控制器、PEPS、天窗防夾控制器等產品均有豐富的研發、量產經驗。
主要功能
? 外部燈光：遠光燈、近光燈、小燈、轉向燈、前后霧燈、晝行燈、倒車燈、制動燈等
? 內部燈光：室內燈、背光燈、門燈等
? 雨刮洗滌系統、喇叭控制等
? 自動空調控制、門控邏輯、胎壓監控等整車控制策略
? CAN和LIN通訊
? ISO15765診斷
? J1939_DM1診斷
? OSEK/AUTOSAR網絡管理
? BootLoader程序更新功能
? Limphome工作模式
特點及優勢
? 集成私有CAN/LIN網關功能：可擴展總線智能開關和智能執行控制器，降低整車成本，增加整車可擴展的靈活性
? 具有Limphome功能：在MCU失效后，近光燈、位置燈、左右轉向燈、雨刮低速和制動燈仍可依靠開關正常工作，有利于安全行駛
? 可擴展CANFD，提高總線速率，支持OTA下載
? 支持快速原型開發，整車廠可以自定義整車舒適域控制邏輯
經緯恒潤
北京市海淀區知春路7號致真大廈D座6層
郵箱：market_dept@hirain.com
網址：www.hirain.com
展開 深度分析整車控制域現狀與發展
AEC-Q100 Grade 1：-40 °C 到 +150 °C溫度范圍
基于NXP S32S系列安全微處理器，用戶可以開發出集成度更高、更加智能的汽車動力域控制器產品。
3 整車控制系統的發展趨勢
當前汽車EE架構的發展趨勢是從分布式ECU架構演進到域集中式架構。目前正在量產或即將量產的車型大部分都是基于域集中式EEA。特斯拉已經率先發展到“中央計算+區域”的EE架構，根據預測2025年后，國內大部分主機廠也將開始演進到中央計算+區域EE架構。部分領先的廠商明后年就會有基于“中央計算+區域”EE架構的車型量產落地。
正如圖4-1所顯示，經典的動力總成系統通常包含了“驅動電機”、“電機控制器”、“減速器”、“車載充電器”、“直流變換器”、“配電箱”、“整車控制器VCU”和“電池管理器”等八大部件。顯然，相較于座艙域和自動駕駛域，整車控制域顯得更為分散、集成度更低。在當前汽車域集中式EE架構的發展趨勢下，整車控制系統朝著“集成化”和“域控化”演進是兩大主流發展趨勢。
（一）集成化
從最早的驅動電機、變速器和電機控制器“三合一”開始，這兩年國內主機廠和動力總成Tier 1供應商陸續推出了集成化程度更高的“多合一”動力總成系統。集成化程度更高的好處是顯而易見的，比如：可以大大減小電驅動系統的體積，降低系統的總重量；集成度更高也意味著降低生產成本；此外減重也可以反過來增加xEV的續航里程。
2021年9月在比亞迪最新發布的E平臺3.0中，很重要的一個亮點就是動力總成部件的“八合一”集成化，將傳統的八大部件深度融合集成到了一起。如下圖4-10。高度集成化使得整體體積可以降低20%，重量減輕15%左右。
展開 
車身域控制器（BDCU）
概述
經緯恒潤在車身控制方面有著多年的經驗，多款控制器如BCM、DCM、空調控制器、PEPS、天窗防夾控制器等產品均有豐富的研發、量產經驗。為了降低整車成本，減少整車線束復雜度，支持面向客戶的整車功能，車身域控制器擴展算力，能夠兼容傳統BCM功能，同時集成空調算法、門控邏輯、胎壓監控等整車控制策略。
主要功能
外部燈光：遠光燈、近光燈、小燈、轉向燈、前后霧燈、晝行燈、倒車燈、制動燈等
內部燈光：室內燈、背光燈、門燈
雨刮洗滌系統、喇叭控制等
自動空調控制、門控邏輯、胎壓監控、PEPS等整車控制策略
CAN / LIN通訊
預留以太網通訊
ISO15765 診斷
J1939_DM1 診斷
OSEK / AUTOSAR 網絡管理
BootLoader 程序更新功能
Limphome 工作模式
特點及優勢
集成私有 CAN / LIN 網關功能：可擴展總線智能開關和智能執行控制器，降低整車成本，增加整車可擴展的靈活性
具有 Limphome 功能：在 MCU 失效后，近光燈、位置燈、左右轉向燈、雨刮低速和制動燈仍可依靠開關正常工作，有利于安全行駛
可擴展 CANFD，提高總線速率，支持 OTA 下載
預留百兆以太網，可以支持 SOA 面向服務的架構開發
支持快速原型開發，整車廠可以自定義整車舒適域控制邏輯
展開 商用車車身域控制器
概述
隨著整車發展，電氣架構越來越復雜，為了降低整車成本，減少整車線束復雜度，支持面向客戶的整車功能，車身域控制器擴展算力，能夠兼容傳統BCM 功能，同時集成空調算法、門控邏輯、胎壓監控等整車控制策略。
經緯恒潤在車身控制方面有著多年的經驗，多個控制器如BCM、DCM、空調控制器、PEPS、天窗防夾控制器等產品均有豐富的研發、量產經驗。
主要功能
?外部燈光：遠光燈、近光燈、小燈、轉向燈、前后霧燈、晝行燈、倒車燈、制動燈等
?內部燈光：室內燈、背光燈、門燈等
?雨刮洗滌系統、喇叭控制等
?自動空調控制、門控邏輯、胎壓監控等整車控制策略
?CAN 和 LIN 通訊
?ISO15765 診斷
?J1939_DM1 診斷
?OSEK/AUTOSAR 網絡管理
?BootLoader 程序更新功能
?Limphome 工作模式
特點及優勢
?集成私有 CAN/LIN 網關功能：可擴展總線智能開關和智能執行控制器，降低整車成本，增加整車可擴展的靈活性
?具有 Limphome 功能：在 MCU 失效后，近光燈、位置燈、左右轉向燈、雨刮低速和制動燈仍可依靠開關正常工作，有利于安全行駛
?可擴展 CANFD，提高總線速率，支持 OTA 下載
?支持快速原型開發，整車廠可以自定義整車舒適域控制邏輯
展開 聊聊長安深藍純電動的定價
▲圖3.目前想不明白的地方
實際上，我們看到宣傳重點是這個超集電驅系統具有八層扁線繞組、轉子雙V拓撲構型、超低阻導線、自適應控制算法、低阻力拓撲結構技術，電驅系統能夠達到95%系統最高效率。
▲圖4.長安的超集電驅
在這個EPA1平臺也導入了最新一代的域控電子電氣架構，具有車控域、座艙域和自駕域三大域控功能，實現全車所有節點控制器的OTA升級（縮短在3分鐘以內），座艙軟件雙分區的設計可以避免OTA失敗而導致車輛無法正常使用的情況。這個智能整車域控制器“長安智慧芯”還是值得后續盤一盤的；智能座艙方案上采用Hypervisor域控方案，使用高通8155芯片。
▲圖5.整車域控制器
雖然有些懷疑，我還是善意的相信，這款車能大量正常的交付。
Part 2
消費者選什么，智能化還是純電動的高性價比
我們探討的一個問題，我們之前愿意相信特斯拉Model 3價格一路往下沖到22萬，然后繼續往下走，也就是我們憧憬著2022年乃至2023年特斯拉帶著大家一路擴大純電動汽車市場，這個過程特別是Model 2要比Model3價格更低，大家一下子似乎看到了15萬以下的期望，而隨著電池價格體系的變化，這個事情似乎不成立。
相比于2021年，動力電池鋰鹽原材料的價格基本上已經翻倍，導致動力電池價格大幅上漲，由于2021年之前都是按照一年一算價格，所以2022年5月電池Pack價格，相比2021年12月：
●三元523，漲價11.3%
●三元523，漲價11.9%
●磷酸鐵鋰，漲價37.3%
備注：這里的價格體系作為一個參考，實際的電芯價格漲價幅度是更大的。
展開 自動駕駛域控制器開發和量產的挑戰
在全球芯片供應鏈如此緊張的背景下，對于域控制器供應商而言，供應鏈的保障也是十分的具有挑戰性。整車廠在選擇域控制器供應商的時候，其合作伙伴芯片廠商的供貨能力也是重要的考量指標。
總結：工作需要，梳理了自動駕駛域控制器的發展歷程、行業分類、量產落地挑戰等信息。梳理完，思路清晰多了。真的是站在前輩的肩膀上，才能看得更遠！
- End -
本文來源：無人駕駛俱樂部
域控制器中的SOA
目前采用SOA軟件服務架構的應用打通了車內的電子電氣架構的壁壘，進一步對嵌入式應用軟件的接口(即服務接口)進行了標準化，讓APP開發者基于統一基礎服務接口進行應用的迭代開發，隱藏了不同車型配置下應用軟件的差異，真正做到了整車級軟件接口的"標準"和"開放"。
平臺架構升級更便于實現，通過服務設計的方式，能夠有效降低架構升級帶來的復雜度；同時，由于操作系統跨平臺的難度大幅度降低，能夠大幅提升用戶體驗，能夠實現更為便捷的聯網功能，實現不同平臺間的各種APP共享等功能；
通過“服務Hub”區域控制器的引入，各種新功能能夠靈活地與其他域功能，乃至互聯網接口集成，而無需各個控制器各自進行信號到服務的轉換；
一些相對獨立的域開發能夠打破界限，找到新的上限，例如自動駕駛功能不再是電子電氣架構“孤島”，通過區域控制器進行服務互通，可以輕松實現高清地圖的創建、更新及路線預測等功能，便于實現車輛信息的上傳及云端指令的下達。
SOA的應用實例
正如上文提到的，一旦自動駕駛域不再成為電子電氣孤島，那么他的傳感器、雷達、攝像頭都能成為整車功能體驗提升的利器。同時，由于區域控制器ZONE具有服務轉換能力，ADAS計算中心也不需要拖著大量的傳感器，雷達或攝像頭一一連接，只需要簡單從服務中間層直接發起調度請求即可。
展開 萬字綜述：域控制器四大支柱
出品 | 焉知
知圈 | 進“域控制器群”請加微13636581676,備注域
域控制器的四大支柱分別是車載以太網、自適應Autosar、高性能處理器和集中式E/E架構。
車載以太網之物理層
車載以太網有兩個核心，一個是車載以太網物理層，另一個是車載以太網協議棧。前者讓車載以太網不同于傳統PC以太網，具備較低的重量和成本、較好的EMI性能和簡單布線。后者讓車載以太網達到車規級的可確定性、高可靠性、低延遲和時鐘一致。
車載以太網OSI模型，資料來源：Marvell
車載以太網標準分兩部分，一部分是最底層的PHY標準，另一部分是鏈路層標準。這兩個標準都以IEEE的標準應用最廣泛。
車載以太網PHY標準主要是制定單對雙絞線標準，傳統以太網與車載以太網最大不同是傳統以太網需要2-4對線，車載以太網只需要一對，且是非屏蔽的，僅僅此一項，可以減少70-80%的連接器成本，可以減少30%的重量。這是車載以太網誕生的最主要原因。同時也是為了滿足車內的EMC電磁干擾。
車載以太網PHY標準分布，資料來源：Marvell
車載以太網野心勃勃，10Base-T1S是試圖取代傳統的CAN網絡的。
展開 智能駕駛域控制器SoC選型
SoC芯片是組成車載域控制器的核心器件，是智能駕駛的大腦。如何確保智能駕駛的大腦能夠在相對合理的功耗和成本下有效處理各類業務，如環境感知、定位建圖、運動預測、規劃控制、影子模式等，是芯片選型的重中之重。
淺析自動駕駛域控制器發展趨勢
1）簡單驅動控制器：以油泵控制器為例，僅需要接收非總線信號并驅動執行機構，價值量約為 10-20 元；2）擁有總線診斷通信功能的控制器：以鼓風機控制器為例，需要通過 LIN 總線通信，并擁有診斷功能，價值量約為 40-50 元；3）實現較為復雜功能控制器：以車燈控制器為例，需要通過 CAN 總線通信，擁有診斷功能，并需要對冷卻風扇、調節電機、燈光進行控制的較復雜控制器，價值量約為 80-100 元；4）實現復雜功能控制器：以車身控制器/發動機控制器為例，接收多種信號輸入，通過計算決策對于多個執行機構進行控制輸出，并擁有診斷功能，是分布式架構下最復雜的控制器，價值量約為 200-400 元。
不同級別汽車控制器對比（2020 年）
全新電子電氣架構向“功能域”集中，帶來域控制器需求提升
“軟件定義汽車”時代，需要大算力控制單元。不同于以往的分布式電子電氣架構，“軟件定義汽車”時代，整車硬件架構向以太網+SOA 架構升級，大算力+軟件快速迭代需求推動分布式 ECU 向域控制器集成。在中央控制計算單元出現之前，整車控制單元被劃分為自動駕駛域控制器/智能座艙域控制器/車身域控制器以及底盤域控制器等。
汽車域控制器分類（2020 年）
自動駕駛域控制器：單車價值量最大
自動駕駛域控制器是功能更新最快，也是最具有集成意義的控制器。通過對攝像頭、超聲波雷達、毫米波雷達、激光雷達等傳感器信號的融合處理，結合高精地圖和導航等信息，做出自動駕駛決策，并輸出整車控制指令。奧迪 zFAS 引領行業變革，強大運算核心支持首個“域集成”控制器。
展開 底盤域控制器（CDC）
概述
域控制器是汽車電子電器的發展方向，這一點已經得到了業界的廣泛共識。與車身域、自動駕駛域、智能座艙域比較成熟的方案相比，底盤域的起步相對較晚。作為車輛運行過程中安全性、舒適性、穩定性重要載體的底盤，域控制器的解決方案也得到越來越多OEM的重視。
底盤域可集成的功能多樣，常見的有空氣彈簧的控制、懸架阻尼器的控制、后輪轉向功能、電子穩定桿功能、轉向柱位置控制功能等。通過與智能執行器的結合，預留足夠算力的底盤域控制器可以支持集成整車制動、轉向、懸架等車輛橫向、縱向、垂向相關的控制功能。
產品功能
底盤域控制器的產品功能可涵蓋如下方面：
?? 車身高度控制
?? 車身剛度控制
?? 阻尼連續可調減震器控制
?? 后輪轉向控制
?? 轉向管柱位置控制等
在上述功能的基礎上，OEM還可以根據整車架構集成車輛的其他控制功能，比如滿足VDA規范的制動功能、作為車輛Motion Control載體的車輛動態控制功能等。
產品框圖
產品特點
?? 高功能安全等級的MCU方案，預留足夠的空間和算力，便于功能拓展
?? 支持PSI5接口的高度/加速度傳感器
?? 支持AD接口的高度/加速度傳感器
?? 支持PWM接口的高度/加速度傳感器
?? 兼容CDC/MRD閥的驅動
?? 緩沖器電磁閥H橋驅動
?? 緩沖器電磁閥控制回路高精度電流采樣
?? 預留IMU提供6自由度加速度信息
?? 支持100M 以太網
?? 支持CANFD
?? 支持XCP協議
展開 車身域控制器功能、策略、芯片
來源 | 汽車ECU開發
車身控制器，車身一個名氣不咋大，但管理的功能卻遍布全車，主要是用于增強汽車的安全、舒適和便利性，以及與車外連接。
車身控制器的功能主要包括燈光控制、雨刮控制、門窗控制、后視鏡控制、PEPS、座椅控制等等，下圖是某主機廠車身控制器的拓撲圖，更直接的可以看出車身控制器功能的多樣性。
車身控制器的功能拓撲圖
01.車身控制器功能及策略
車身控制器的軟件框圖如下圖所示，其主要基于AUTOSAR架構來編寫的，車身控制器的大部分功能策略在ASW實現。
車身控制器框圖
1 內外部燈光控制
內外部燈光控制主要包括遠近光燈控制、轉向燈、危險報警 燈、日間行車燈控制、前后霧燈控制、剎車燈控制、內部頂燈控制、鑰匙孔照明燈控制等。
轉向燈主要由左轉向燈、右轉向燈、左轉向指示燈、右轉向指示燈組成。轉向燈在工作時以每分鐘85±10 次的頻率閃爍。點亮和熄滅的時間相同。左轉向指示燈和右轉向指示燈通過 CAN 網絡發送給儀表。
其功能概述如下：
1) 鑰匙處于點火開關 ON 檔時，轉向開關接通或斷開則相應的轉向燈閃爍或關閉，并同時觸發儀表板上的轉向指示燈以相同頻率閃爍或關閉指示燈；
2) 轉向燈開關撥到左或右時，BCM 驅動相應轉向燈至少激活閃爍 3 次
3) 如果當轉向燈在激活后被關閉，那么轉向燈將在完成其起初的最小 3 次閃爍周期后立即關閉。
4) 如果左轉向燈在被激活后將轉向燈開關從左撥到右，那么左側轉向燈將立即關閉，右側轉向燈立即打開。
5) 如果右轉向燈在被激活后將轉向燈開關從右撥到左，那么右側轉向燈將立即關閉，左側轉向燈立即打開。
展開 汽車自動駕駛域控制器研究
各種傳感器、執行器可以成為單獨的模塊，這樣可以更方便實現零部件的標準化。
DCU能夠接入不同傳感器的信號并對信號進行分析和處理，這樣就可以方便地擴展外接的傳感器，這樣就能夠更加適應不同需求的開發，從而為平臺化鋪平道路。
（三）、商業模式
隨著汽車E/E架構的演變進化，主機廠和汽車電子元件供應商的供應關系正發生深刻變革。由于汽車電子元件硬件走向集中化的趨勢，汽車電子供應商數量將減少，同時DCU供應商將更加重要。
以座艙域控制器為例，一般會集成儀表和車機，未來則會逐步整合空調控制、HUD、后視鏡、手勢識別、DMS，甚至包括T-BOX和OBU。
因此域控制器廠商和車廠的開發合作將更加緊密。德賽西威認為：在自動駕駛域控制器領域，預計未來Tier1與整車廠之間將采取兩種合作方式。
其一，Tier1負責中間層以及硬件生產，整車廠負責自動駕駛軟件部分。Tier1的優勢在于以合理的成本將產品生產出來并且加速產品落地，因此整車廠和Tier1進行合作生產方式是必然，前者負責自動駕駛軟件部分，后者負責硬件生產、中間層以及芯片方案整合。
其二，Tier1自己與芯片商合作，做方案整合后研發中央域控制器并向整車廠銷售，例如大陸ADCU、采埃孚ProAI、麥格納MAX4。
DCU市場
（一）市場規模
根據佐思產研的預測，2025年全球汽車域控制器（座艙+自動駕駛）出貨量將超過1400萬套，2019-2025年均增長50.7%。
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