車載區(qū)域控制器
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-11-17
車載區(qū)域控制器的實例教程
我們認真重新看一下特斯拉在Model 3 到Model Y的區(qū)域控制器——已經(jīng)從從第一代迭代到第三代。
從兼容性的角度來看，這三控制器一直在接口上保持向前的兼容性，但是內(nèi)部的功能分配確實在迭代。
從我目測來看，主要改變有這么一些：
● 三個控制器從功能上把車身、熱管理和超聲輔助三個功能完全做了分配
● 三個控制器還把轉(zhuǎn)向（轉(zhuǎn)向管駐）和駐車的一部分功能橋接起來
● 三個控制器通過E-fuse的方式，把所有的繼電器弄沒了，實現(xiàn)了所有控制器的配電設(shè)計
● 覆蓋了所有的通信，把所有的CAN和LIN通信有效傳輸?shù)街醒?em>控制器里面
▲圖1. 三個區(qū)域控制器
我感興趣的地方還在于，特斯拉對所有三個控制器的連接器進行了重新定義，采用自制連接器的方式實現(xiàn)了降本。實際上我們看到在BMS、逆變器連接器、充電控制器這些自制的控制器，在連接器上都是這么干的。
▲圖2. 這種Zonal控制器把大量引腳的連接器給板端自制了（公端定制化）
Part 1 功能分配
我仔細對比了，三個控制器都具備了通信和配電兩個基本的Zonal的功能（在其他車企里面，都喜歡用以太網(wǎng)來做這個事情，差異是特斯拉的通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點其實不多，都被合并了）；然后里面大量合并了功能——我分解了一下，主要是車身控制、熱管理、附件、駐車還有座椅控制的功能。
作為對比，一般來看這三個Zonal如果是其他車企來做，一般會分為門模塊、集成式車身控制器、座椅控制器、熱管理控制器HVAC和前端冷卻控制器Theraml Unit和泊車控制器，這里有這么多燈光控制，內(nèi)飾燈可能單獨分一個控制器來做。
從控制結(jié)構(gòu)來看，三個區(qū)域控制器可以使用分布式來做，也可以在信息主系統(tǒng)上面做一些頂層的應(yīng)用，實現(xiàn)一個系統(tǒng)的控制。
▲圖3.
展開 區(qū)域控制器簡化了體系結(jié)構(gòu)。在區(qū)域控制器架構(gòu)下，車輛只有一個48V電池源，并將電源分配給區(qū)域控制器。區(qū)域控制器配置為準備好的組件提供48V，并可以同時將電源降至12V，為未準備好的組件提供電源。
這種技術(shù)遷移的增量方法是區(qū)域控制器引人注目的原因。OEM可以實現(xiàn)節(jié)約成本和輕量化，同時也為未來智能汽車架構(gòu)奠定必要的基礎(chǔ)，使未來功能豐富、高度智能化的汽車成為可能。
然后區(qū)域控制器執(zhí)行一些本地數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，匯總數(shù)據(jù)并通過高速電纜將數(shù)據(jù)傳送至中央控制單元。
通過這種方式，I/O從實際處理信息的計算中抽象出來。區(qū)域控制器通過控制器CAN或LIN總線與ECU或與車身控制相關(guān)的傳感器通信，或者通過以太網(wǎng)或LVDS與攝像頭或其他ADAS傳感器進行通信。
圖3 區(qū)域控制器架構(gòu)，區(qū)域控制器的數(shù)量可以根據(jù)需求設(shè)定，以上是三個示例
在Aptiv的智能車輛架方法中，區(qū)域控制器包括可定制的模型，與逐步提高的自動化水平相對應(yīng)。處理過程分布在幾個中央計算設(shè)備中。開放服務(wù)器平臺負責計算密集型應(yīng)用程序，如ADAS、用戶體驗等。動力總成和底盤控制器負責車輛動力學，包括電機/傳動、制動、轉(zhuǎn)向和懸掛。車輛中央控制器(CVC)負責車身控制和整體網(wǎng)絡(luò)管理。雖然不同的OEM在添加這些軟件定義特性的位置和方式上可能選擇不同的方法，但實現(xiàn)這種方法所需的基本原則和技術(shù)構(gòu)建塊是相同的。
CVC也是所有區(qū)域控制器的主體和電源控制單元，它處理與外部世界的通信。它接收OTA更新，并根據(jù)需要將它們分發(fā)到車輛中的系統(tǒng)。它通過以太網(wǎng)
與區(qū)域控制器連接，所以它可以向它們發(fā)送更新，而區(qū)域控制器可以更新連接到它們的其他ECU。
最終，當將網(wǎng)絡(luò)組織成可管理的區(qū)域時，星型拓撲是一種有效的方法，并且它可以支持選擇性喚醒。ADAS傳感器通信將通過一個獨立的網(wǎng)絡(luò)處理，該網(wǎng)絡(luò)基于TSN以太網(wǎng)，通過一個單獨的星型拓撲網(wǎng)絡(luò)連接到CVC。當需要冗余時(L3或更高)，ADAS傳感器網(wǎng)絡(luò)將形成兩個環(huán)，環(huán)上的主要節(jié)點包括中央計算節(jié)點、CVC和區(qū)域控制器。雖然環(huán)形拓撲比星型拓撲稍微貴一些，但它可以可靠地提供故障操作性能。因此，它比支持L3或更高級別自動化的其他方法更劃算。
展開 測試流程:
1.3.1 供電電壓及上拉電壓檢測
供電電壓、上拉源在控制器軟件設(shè)計中均會采集，并會作為功能使能及數(shù)據(jù)判定的依據(jù)，因此二者采集準確與否影響較大。因此，需要將控制器端采集的數(shù)據(jù)傳輸出來并換算，保證與供電電壓電壓之間換算關(guān)系的誤差存在合理的范圍之內(nèi)。
可通過UDS中數(shù)據(jù)讀取服務(wù)(0x22)將數(shù)據(jù)傳輸給上位機，由上位機判斷采集準確性是否在合理范圍內(nèi)。
供電電壓：
(1)、控制器輸入的供電端的電壓采集
(2)、供電電壓是控制器功能工作電壓范圍的重要依據(jù)
上拉源電壓：
(1)、上拉源電壓用于傳感器上拉、模擬開關(guān)上拉等電路
(2)、上拉源電壓采集是對傳感器或模擬開關(guān)最后采集值的重要判定依據(jù)
(3)、對于使用同一上拉源的輸入，需要進行級聯(lián)測試(一路進行測試時，需要對其他路同時進行測試)，避免由于外部電路串接造成兩路處于同一觸發(fā)源
1.3.2 模擬量輸入檢測
模擬量輸入在控制器上包括一些模擬開關(guān)、傳感器數(shù)據(jù)采集等，采集的數(shù)據(jù)會在軟件中進行使用。因此，這些數(shù)據(jù)應(yīng)該由控制器發(fā)送給上位機，并由上位機進行合理性判斷。
展開 1、軟件層面：
整車的算法控制單元、算力需求單元要求進一步集中，功能域控制器將進一步發(fā)展形成集中式中央車載計算中心(平臺)；
2、硬件層面：
為了增強可擴展性、提高通信效率、減少線束長度、減少硬件實體重量，包含算法、算力、通信、功能模塊、I/O、電源等硬件資源將被重新規(guī)劃。
如上提到的集中式域控制器方案的實現(xiàn)并不是一蹴而就的，主要體現(xiàn)在車身單元本身具備較多的執(zhí)行器單元。包含自動駕駛域本身、智能座艙方向、智能底盤方向、原車身控制單元（統(tǒng)稱iBCM）。因此，在真正實現(xiàn)大域控的中央控制方案之前，自動駕駛系統(tǒng)會階段性的引入諸如智能座艙域控制器，智能底盤域控制器等等。如上的劃分其目的在于打破原有功能邊界，可按照區(qū)域劃分，形成區(qū)域控制器，完成功集能域架構(gòu)漸進性的向整車集中式架構(gòu)進化。
我們知道面向智能車輛的終極解決方案是實現(xiàn)面向服務(wù)的自動駕駛控制系統(tǒng)SOA。整體來說，車輛總體方案偏向于選用中央計算平臺+區(qū)域控制的拓撲形式，搭載車-云一體化的整車級SOA 軟件架構(gòu)。而階段性的自動駕駛控制系統(tǒng)需要一種區(qū)域控制單元PDC(power data centers)對周圍的電子系統(tǒng)分配電源，收集并分發(fā)大量原始傳感器數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進行處理以實現(xiàn)自動駕駛命令等。區(qū)域控制器PDC中主要集成以下幾部分功能，包含車身舒適、底盤、動力、熱管理、智能駕駛、大數(shù)據(jù)、電源模式、能源消耗數(shù)據(jù)服務(wù)、功能降級及異常處理、整車標定、SOA 服務(wù)等功能。
本文將針對其中不為人熟知的區(qū)域控制器進行詳述。
區(qū)域控制器PDC分布解析
如前所述，區(qū)域控制器PDC是整車物理區(qū)域的不同種傳感器采集/執(zhí)行器驅(qū)動的中心樞紐以及區(qū)域數(shù)據(jù)中心。
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車載區(qū)域控制器的最新內(nèi)容
[圖片]
我們認真重新看一下特斯拉在Model 3 到Model Y的區(qū)域控制器——已經(jīng)從從第一代迭代到第三代。
從兼容性的角度來看，這三控制器一直在接口上保持向前的兼容性，但是內(nèi)部的功能分配確實在迭代。
從我目測來看，主要改變有這么一些：
● 三個控制器從功能上把車身、熱管理和超聲輔助三個功能完全做了分配
● 三個控制器還把轉(zhuǎn)向（轉(zhuǎn)向管駐）和駐車的一部分功能橋接起來
從市場趨勢而言，隨著中國乘用車市場發(fā)展趨于飽和以及終端消費群體年齡結(jié)構(gòu)的變化，如何以新穎且差異化的用戶體驗，實用且高端的先進技術(shù)，打造出有市場競爭力的產(chǎn)品，是OEM關(guān)心的重中之重；從技術(shù)趨勢而言，自動駕駛行業(yè)內(nèi)都在尋求一個能滿足以下需求的全新架構(gòu)：包括降低電子電氣復雜度，提高電子電氣架構(gòu)效率，提升總裝生產(chǎn)線效率，實現(xiàn)更快速的開發(fā)和迭代，軟硬件解耦和提升終端用戶體驗等等。從這個角度上講
來源 | 汽車俱樂部Plus
1月5日，第三屆(2022)中國汽車與出行未來峰會暨2021-2022搜狐汽車年度大選頒獎典禮于海口舉辦。本次峰會設(shè)置電池與補能、智能與娛樂、出行與服務(wù)三個板塊，邀請產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)共創(chuàng)“第四次工業(yè)革命中汽車與出行領(lǐng)域”的定義和未來。
以下為同濟大學汽車學院教授、汽車安全技術(shù)研究所所長朱西產(chǎn)演講實錄。
大家好！
2.2 車載區(qū)域控制器特點
區(qū)域控制器能夠接收輸入傳感器的信息和來自域控制的指令，并控制實際的輸出執(zhí)行器，以及把輸出執(zhí)行器和輸入傳感器狀態(tài)發(fā)給域控制器?它的關(guān)鍵性能指標如下:
①處理純功能邏輯少，以實時操作系統(tǒng)和微處理器為特點的平臺，主要完成一些實時性高的功能。
②支持很多路CAN和LIN，以及一或兩路以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接能力。
來源 |
汽車ECU開發(fā)
幾個關(guān)鍵的趨勢正在共同推動汽車設(shè)計和制造方式的改變：
汽車中的電子控制單元(ECU)數(shù)量不斷增加，造成了電力和數(shù)據(jù)分配所需布線的復雜性不斷增加；
支持主動安全特性的傳感器技術(shù)的爆炸式增長使得I/O變得更加復雜；
不斷上升的勞動力成本促使制造商尋找更自動化的線束組裝
來源 | 汽車ECU開發(fā)
EOL(end of line)從名稱上來看也很好理解，就是產(chǎn)品下線所做的一些列檢測過程，目的就是確保產(chǎn)品質(zhì)量。對于汽車控制器EOL當然包括ECU生產(chǎn)產(chǎn)線和整車廠的總裝產(chǎn)線。當然要求也不太一致，對于供應(yīng)商，需要確保的更多是電路故障的檢測確保硬件與刷入軟件的質(zhì)量，對于OEM更側(cè)重的是軟件方面、接插件連接及系統(tǒng)參數(shù)校準等方面。
2.2車載區(qū)域控制器特點
區(qū)域控制器能夠接收輸入傳感器的信息和來自域控制的指令，并控制實際的輸出執(zhí)行器，以及把輸出執(zhí)行器和輸入傳感器狀態(tài)發(fā)給域控制器?它的關(guān)鍵性能指標如下:
①處理純功能邏輯少，以實時操作系統(tǒng)和微處理器為特點的平臺，主要完成一些實時性高的功能。
②支持很多路CAN和LIN，以及一或兩路以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接能力。
來源 | 汽車ECU開發(fā)
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幾個關(guān)鍵的趨勢正在共同推動汽車設(shè)計和制造方式的改變：
1.汽車中的電子控制單元(ECU)數(shù)量不斷增加，造成了電力和數(shù)據(jù)分配所需布線的復雜性不斷增加；
2.支持主動安全特性的傳感器技術(shù)的爆炸式增長使得I/O變得更加復雜；
3.不斷上升的勞動力成本促使制造商尋找更自動化的線束組裝
