智能网联汽车电子控制系统:从电子电气架构到控制系统的设计方法
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1.3.3 域集中式架构

对数量众多的ECU开启模块化整合。将功能类似的ECU整合成一个模块,这也是“功能域(Function Domain)”的前身。随着ECU模块化的深入,出现了集成度更高、性能更强的ECU,原本多个功能单一的ECU进而融合成单个功能更强大的ECU。如图1-13所示。

图1-13 域集中式架构

随着模块化程度和ECU功能集成度的更进一步提高,就出现了“功能域(Function Domain)”的概念,功能域的出现是“域集中式EEA(Domain Centralized EEA)”的标志。从软、硬件架构上来看,域集中式EEA最直观的表现就是有了“域控制器(Domain Control Unit,DCU)”来作为整个功能域的核心。所谓域控制器是指域主控硬件、操作系统、算法和应用软件等几部分组成的整个控制器的统称。

域主控处理器(Domain Host Processor)又是域控制器的大脑核心,通常由一个集成度更高、性能更强的处理器来担任。它一方面具备网关的协议转换功能,负责域局部的不同总线间的协议数据转换;另一方面由于它有更强的计算能力,因此它也会将本域中的其他ECU或者传感器所感知的信息都进行汇总处理和计算,再把结果发回给不同的执行器进行执行。如图1-14所示。

图1-14 域集中式电子电气架构

在基于域控制器的域集中式EEA中,传感器、ECU与功能特性不再是一对一的关系,也就意味着传感器与数据处理被分离开来。这点变化带来了诸多好处,包括:①集中式管理起来比较容易;②更高的集成度可以减少ECU的数量,平台的可扩展性也会更好;③在更强大的域主控处理器上可以运行更复杂的传感器融合算法,使得实现跨多个传感器的复杂功能成为可能。

对于功能域的具体划分,各汽车厂家会根据自身设计理念的不同,相应划分成几个不同的域。比如博世划分为5个域:动力域(Power Train)、底盘域(Chassis)、车身域(Body/Comfort)、座舱域(Cockpit/Infotainment)和自动驾驶域(ADAS)。这也就是最常见的五域集中式EEA。

伴随着域主控处理器性能的进一步增强,对主处理器需求比较类似的多个不同功能域可以进一步融合成一个功能域,也即融合成“跨域集中式EE架构”。大众MEB平台则划分为三个域:自动驾驶域、智能座舱域和车身控制域,华为对域的划分也跟大众MEB类似。这种三域集中式EEA可以理解为在5域集中式架构进一步融合的结果。也就是把原本的动力域、底盘域和车身域融合为整车控制域。如图1-15所示。

域集中式EEA涉及的域控制器主要有4类,车控域控制器(Vehicle Domain Controller,VDC)、智能驾驶域控制器(ADAS/AD Domain Controller,ADC)、智能座舱域控制器(Cockpit Domain Controller,CDC)以及若干高性能网关,其中VDC负责整车控制,实时性安全性要求高;ADC负责自动驾驶相关感知、规划、决策功能的实现;CDC负责HMI交互和智能座舱相关(甚至整合T-Box)功能的实现。

图1-15 跨域集中式电子电气架构