車載區(qū)域控制器的案例
特斯拉的三個區(qū)域控制器（Zonal）配置
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
● 三個控制器還把轉向（轉向管駐）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。
從控制結構來看，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用，實現(xiàn)一個系統(tǒng)的控制。
▲圖3.
展開 區(qū)域控制器在新架構中的作用解讀
區(qū)域控制器簡化了體系結構。在區(qū)域控制器架構下，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奠定必要的基礎，使未來功能豐富、高度智能化的汽車成為可能。
區(qū)域控制器在新架構中的作用有哪些？
然后區(qū)域控制器執(zhí)行一些本地數(shù)據(jù)轉換，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，區(qū)域控制器的數(shù)量可以根據(jù)需求設定，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。處理過程分布在幾個中央計算設備中。開放服務器平臺負責計算密集型應用程序，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、轉向和懸掛。車輛中央控制器(CVC)負責車身控制和整體網(wǎng)絡管理。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構建塊是相同的。
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)絡處理，該網(wǎng)絡基于TSN以太網(wǎng)，通過一個單獨的星型拓撲網(wǎng)絡連接到CVC。當需要冗余時(L3或更高)，ADAS傳感器網(wǎng)絡將形成兩個環(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 淺談車載控制器產(chǎn)線EOL實現(xiàn)方式
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(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、模擬開關上拉等電路
(2)、上拉源電壓采集是對傳感器或模擬開關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、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 
智能汽車區(qū)域控制器PDC功能及架構設計解決方案
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，完成功集能域架構漸進性的向整車集中式架構進化。
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。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、功能降級及異常處理、整車標定、SOA 服務等功能。
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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[圖片]
同濟大學朱西產(chǎn)：車載域控制器已經(jīng)到了量產(chǎn)階段
既然低算力嵌入式的電子構架不行，毫米波雷達低算力傳統(tǒng)智能攝像頭不夠，就開始重新找更好的東西，找到了高算力芯片支持的域控制器。高算力可以支持高清攝像頭，到L3之后，高清攝像頭是主力，然后又有激光雷達，激光雷達我們實在等著花都沒了。后面我們說光靠攝像頭好像不行，到底激光雷達還是毫米波雷達，反正得去對攝像頭的像素進行一個有效輔助，還有一個重要的就是高清地圖，剛才晏成榜單里面地圖成為了汽車零部件，出現(xiàn)在汽車供應商體系里面。
現(xiàn)在新上來的L2+，要奔向L3的車，大家會問域控制器是誰家的芯片？英偉達、高通還是華為，大家已經(jīng)開始問芯片了，問攝像頭有幾只，是8只、10只還是14只。大家會問誰家的激光雷達，會問有沒有4D毫米波。新的域控制器已經(jīng)到了量產(chǎn)階段，去年車展沒有使用域控制器的車基本上沒有人看，今年4月車展沒有域控制器的車不讓去了，去了也是丟人，沒有人看，必然是域控制器已經(jīng)到了量產(chǎn)階段，估計今年上市的車型基本上也是這個狀態(tài)。
用北斗的高精度定位，米級居多，也有廠家用厘米級，兩個域控制器，一個智能座艙，兩個座艙各有一個地圖，一個導航地圖還有一個高精度地圖，這樣的一個系統(tǒng)成為了國內(nèi)這一代汽車的NP，當然有的公司叫NOP，有的公司叫ANP。總體來說L2衍生出來一個新的產(chǎn)品，已經(jīng)有高精度地圖支持。你看駕駛員敢睡著，說是企業(yè)忽悠，但L2+就是L2+，出事故了對于這輛車的被動安全還是認同的，80公里每小時撞了之后居然可以解說，但是對于自動駕駛我們可以看到現(xiàn)在還是不放心的。
所以，現(xiàn)在L2處在比較尷尬的位置，用戶真的可以感受到自動駕駛的樂趣，但是一不小心可能會出事，所以恐怖谷這條曲線第一次是在去年6月30號長城科技周上面使用，結果過了幾十天蔚來汽車就出了交通事故。
這個車的安全性其實蠻強的，可以把駕駛員忽悠睡著了，你可以想象自動駕駛能力相當強。
展開 整車電控系統(tǒng)及架構設計技術
③區(qū)域劃分:整理出所有輸入輸出設備，并按位置區(qū)域進行分配，接入區(qū)域控制器管理。
1.1.3SOA設計方法
SOA是面向?qū)ο蟮姆占軜嫞疚牟蛔錾钊胩接憽＼囕v接入物聯(lián)網(wǎng)后，可以挖掘出來的各類相關功能應用(Applica-tion，APP)，大大提升用戶服務價值，而這些應用就是基于SOA思想設計的。這些APP就建立在域控制設計平臺架構之上。由于SOA思想剛剛導入車載系統(tǒng)，以及當前系統(tǒng)和架構拓展性不足，目前的APP挖掘不夠多，功能拓展性也不高。
2新電控系統(tǒng)和架構設計
基于對分布和集成式?域控制和SOA設計方法的研究，以及對當前車聯(lián)網(wǎng)和軟件定義汽車需求的分析，我們歸納出當前車端及關聯(lián)系統(tǒng)大致組成元素及層次關系，如圖3所示。
可以看出未來車載電控架構的主要ECU節(jié)點由域控制器?區(qū)域控制器和輸入傳感器?輸出執(zhí)行器組成。相比于未來的最佳化模型，基于當前零部件供應商發(fā)展現(xiàn)狀，一些獨立的傳統(tǒng)ECU控制器(如電子車身穩(wěn)定系統(tǒng)，Electronic Stability Program，ESP)還會存在。未來的架構之所以呈現(xiàn)出這種形態(tài)，是因為我們按照域控制設計方法把整車的需求進行分解。由這三部分硬件組成的車載電控系統(tǒng)就可完成軟件功能的開發(fā)。
因此最終網(wǎng)絡拓撲就是由這三種模塊構成。下面我們對這三個模塊的特點進行詳細說明。
2.1車載域控制器或服務器的特點
由于當前的ECU模塊芯片的算力有限，所以在某些任務(如自動駕駛和智能座艙等)執(zhí)行時存在計算性能不佳的問題。
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這些APP就建立在域控制設計平臺架構之上。由于SOA思想剛剛導入車載系統(tǒng)，以及當前系統(tǒng)和架構拓展性不足，目前的APP挖掘不夠多，功能拓展性也不高。
2. 新電控系統(tǒng)和架構設計
基于對分布和集成式?域控制和SOA設計方法的研究，以及對當前車聯(lián)網(wǎng)和軟件定義汽車需求的分析，我們歸納出當前車端及關聯(lián)系統(tǒng)大致組成元素及層次關系，如圖3所示。
可以看出未來車載電控架構的主要ECU節(jié)點由域控制器?區(qū)域控制器和輸入傳感器?輸出執(zhí)行器組成。相比于未來的最佳化模型，基于當前零部件供應商發(fā)展現(xiàn)狀，一些獨立的傳統(tǒng)ECU控制器(如電子車身穩(wěn)定系統(tǒng)，Electronic Stability Program，ESP)還會存在。未來的架構之所以呈現(xiàn)出這種形態(tài)，是因為我們按照域控制設計方法把整車的需求進行分解。由這三部分硬件組成的車載電控系統(tǒng)就可完成軟件功能的開發(fā)。
因此最終網(wǎng)絡拓撲就是由這三種模塊構成。下面我們對這三個模塊的特點進行詳細說明。
2.1車載域控制器或服務器的特點
由于當前的ECU模塊芯片的算力有限，所以在某些任務(如自動駕駛和智能座艙等)執(zhí)行時存在計算性能不佳的問題。當前流行分法為主域控制器(未來發(fā)展成車載服務器)?智駕域和信息娛樂域控制器，它的關鍵性能指標如下:
①強大的計算能力，用來完成純功能邏輯處理。
②強大的網(wǎng)絡連接和管理能力，用來接收各種信息和發(fā)送控制指令的能力。
③滿足從汽車安全完整性等級(Automotive Safety Integ-rityLevel，ASIL)的A到D所有功能安全等級的要求。
④快速啟動和響應的能力。
⑤系統(tǒng)功耗與散熱的平衡性。
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