【中国汽车电子电气技术专家委员会】域控制器有多种它们分别负责什么?|附50+篇汽车电子文章

智享新汽车 2024-09-23 13:12

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核心:以博世经典的五域分类拆分整车为动力域(安全)、底盘域(车辆运动)、座舱域/智能信息域(娱乐信息)、自动驾驶域(辅助驾驶)和车身域(车身电子),这五大域控制模块较为完备的集成了L3及以上级别自动驾驶车辆的所有控制功能。


1.动力域(安全)


动力域控制器是一种智能化的动力总成管理单元,借助 CAN/FLEXRAY 实现变速器管理、引擎管理、电池监控、交流发电机调节。其优势在于为多种动力系统单元(内燃机、电动机\发电机、电池、变速箱)计算和分配扭矩、通过预判驾驶策略实现 CO2 减排、通信网关等,主要用于动力总成的优化与控制,同时兼具电气智能故障诊断、智能节电、总线通信等功能。


未来主流的系统设计方案如下:


1)以 Aurix 2G(387/397)为核心的智能动力域控制器软硬件平台,对动力域内子控制器进行功能整合,集成 ECU 的基本功能,集成面向动力域协同优化的 VCU,Inverter,TCU,BMS 和 DCDC 等高级的域层次算法。


2)以 ASIL-C 安全等级为目标,具备 SOTA,信息安全,通讯管理等功能。


3)支持的通讯类型包括 CAN/CAN-FD,Gigabit Ethernet 并对通讯提供 SHA-256加密算法支持。


4)面向 CPU\GPU 发展,需要支持 Adapative Autosar 环境,主频需要提高到 2G,支持 Linux 系统,目前支持 POSIX 标准接口的操作系统。


2020 年 1 月 16 日,由合众汽车工程研究院副院长邓晓光带领团队开发的动力域控制器搭载哪吒汽车成功,并成功一次通过搭载车辆测试,标志着合众 PDCS(Powertrain Domain Control System)动力域控制器正式进入量产应用阶段。合众动力域控制器系统采用英飞凌(Infineon)多核处理器 200MHz 主频,具备DSP 数字信号处理及浮点运算能力,是 Hozon PDCS 的高速处理器。同时,Hozon PDCS 三核并带锁步核的主芯片实现更高功能安全,按照 ASIL C 功能安全等级开发,仅次于飞机的 D 级,有效保证用户出行安全。V 模型开发,每一步可验证,软件失效率低于 0.3%,兼具 AUTOSAR 架构+MBD 建模与控制,有效提高软件可靠性。可实时监控电控系统,智能协调及监控动力输出,提升驾控性能及安全。同时保护电池安全,根据系统需求,同步优化能量分配、增加续航里程。


合众PDCS动力域控制器

哪吒汽车第二款量产车哪吒U

合众汽车动力域控制

2.底盘域(车辆运动)

底盘域是与汽车行驶相关,由传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统共同构成。传动系统负责把发动机的动力传给驱动轮,可以分为机械式、液力式和电力式等,其中机械式传动系统主要由离合器、变速器、万向传动装置和驱动桥组成、液力式传动系统主要由液力变矩器、自动变速器、万向传动装置和驱动桥组成;行驶系统把汽车各个部分连成一个整体并对全车起支承作用,如车架、悬架、车轮、车桥都是它的零件;转向系统保证汽车能按驾驶员的意愿进行直线或转向行驶;制动系统迫使路面在汽车车轮上施加一定的与汽车行驶方向相反的外力,对汽车进行一定程度的强制制动,其功用是减速停车、驻车制动。

智能化推动线控底盘发展。随着汽车智能化发展,智能汽车的感知识别、决策规划、控制执行三个核心系统中,与汽车零部件行业最贴近的是控制执行端,也就是驱动控制、转向控制、制动控制等,需要对传统汽车的底盘进行线控改造以适用于自动驾驶。线控底盘主要有五大系统,分别为线控转向、线控制动、线控换挡、线控油门、线控悬挂,线控转向和线控制动是面向自动驾驶执行端方向最核心的产品,其中又以制动技术难度更高。

(1)线控制动是未来汽车制动系统的发展趋势

汽车制动系统经历了从机械到液压再到电子(ABS/ESC)的发展过程,未来将向线控制动方向发展。L2 时代的线控制动可以分为燃油车、混动、纯电三大类,燃油车基本都采用 ESP(ESC)做线控制动。混动车基本都采用高压蓄能器为核心的间接型 EHB(电液压制动)。纯电车基本都采用直接型 EHB,以电机直接推动主缸活塞。在汽车智能化的趋势下,考虑到对 L3 及以上等级自动驾驶汽车来说制动系统的响应时间非常关键,而线控制动执行信息由电信号传递,响应相对更快,刹车距离更短,是未来汽车智能化的长期趋势。

线控制动系统可以分为液压式线控制动 EHB、机械式线控制动 EMB 两种类型。EHB 系统由于具有备用制动系统,安全性较高,因此接受度更高,是目前主要推广量产的方案。由于缺少备用制动系统且缺少技术支持,短期内很难大批量应用,是未来发展的方向。

EHB 系统与 EMB 系统比较

线控制动是汽车技术门槛较高的领域,全球主要的线控制动厂家是博世、大陆、采埃孚等零部件企业。EHB 国外厂商技术发展已经比较成熟,但严格意义讲还不适应于 L4 自动驾驶,国内此项技术在努力追赶;EMB 还处在研究阶段,目前看较难有突破。其中,博世的 iBooster 是典型的直接型 EHB。iBooster 通常与 ESP 配套使用,ESP 在 iBooster 失效时顶上。不过因为 ESP 也是一套电液压系统,也有可能失效,且 ESP 在设计之初只是为 AEB 类紧急制动场景设计的,不能做常规制动,所以博世在第二代 iBooster 推出后,着手针对 L3 和 L4 设计了一套线控制动系统,这就是 IPB+RBU。

线控制动系统主要供应商、产品与客户情况

(2)智能化的发展催促线控转向的产生

转向系统从最初的机械式转向系统(MS)发展为液压助力转向系统(简称 HPS),之后是电控液压助力转向系统(EHPS)和电动助力转向系统(EPS)。目前乘用车上以 EPS 为主流,商用车以 HPS 为主流,EHPS 在大型 SUV 上比较常见,其余领域比较少见。智能化的趋势下,L3 及以上等级智能汽车要求部分或全程会脱离驾驶员的操控,对于转向系统控制精确度、可靠性要求更高高,催促线控转向(Steering By Wire, SBW)的产生。

线控转向(SBW)系统是指,在驾驶员输入接口(方向盘)和执行机构(转向轮)之间是通过线控(电子信号)连接的,即在它们之间没有直接的液力或机械连接。线控转向系统是通过给助力电机发送电信号指令,从而实现对转向系统进行控制。SBW(steering by wire)的发展与 EPS 一脉相承,其系统相对于 EPS 需要有冗余功能。

目前 SBW 系统有两种方式:1)取消方向盘与转向执行机构的机械连接,通过多个电机和控制器来增加系统的冗余度;2)在方向盘与转向执行机构之间增加一个电磁离合器作为失效备份,来增加系统的冗余度。
EPS与SBW系统结构

从厂商角度看,全球 EPS 厂家以博世、捷太格特、NSK、耐世特等国际巨头为主,其中日本厂家多以精密轴承起家,向下游拓展到 EPS 领域;美国厂家则是 tier 1厂家,横向扩展到 EPS 领域;欧洲厂家类似美国厂家,但是在上游的精密机械加工领域远比美国要强。相比之下国内企业主要有三家,包括株洲易力达、湖北恒隆和浙江世宝,但是规模都比较小,技术较落后。

电助动力系统(EPS)主要供应商及客户

线控转向系统(SBW)由于技术、资本、安全等各方面的要求高,技术基本掌握在海外的零部件巨头手中,进入壁垒非常高。目前联创电子、浙江万达等国内企业开始涉足 SBW 领域,国内企业未来有望开拓 SBW 新业务。

线控转向系统(SBW)主要供应商及产品现状

3.座舱域/智能信息域(娱乐信息)

传统座舱域是由几个分散子系统或单独模块组成,这种架构无法支持多屏联动、多屏驾驶等复杂电子座舱功能,因此催生出座舱域控制器这种域集中式的计算平台。智能座舱的构成主要包括全液晶仪表、大屏中控系统、车载信息娱乐系统、抬头显示系统、流媒体后视镜等,核心控制部件是域控制器。座舱域控制器(DCU)通过以太网/MOST/CAN,实现抬头显示、仪表盘、导航等部件的融合,不仅具有传统座舱电子部件,还进一步整合智能驾驶 ADAS 系统和车联网 V2X 系统,从而进一步优化智能驾驶、车载互联、信息娱乐等功能。

智能驾驶辅助系统的构成主要包括感知层、决策层和执行层三大核心部分。感知层主要传感器包括车载摄像头、毫米波雷达、超声波雷达、激光雷达、智能照明系统等,车辆自身运动信息主要通过车身上的速度传感器、角度传感器、惯性导航系统等部件获取。而通过座舱域控制器,可以实现“独立感知”和“交互方式升级”。一方面,车辆具有“感知”人的能力。智能座舱系统通过独立感知层,能够拿到足够的感知数据,例如车内视觉(光学)、语音(声学)以及方向盘、刹车踏板、油门踏板、档位、安全带等底盘和车身数据,利用生物识别技术(车舱内主要是人脸识别、声音识别),来综合判断驾驶员(或其他乘员)的生理状态(人像、脸部识别等)和行为状态(驾驶行为、声音、肢体行为),随后根据具体场景推送交互请求。另一方面,车内交互方式从仅有“物理按键交互”升级至“触屏交互”、“语音交互”、“手势交互”并存的状态。此外,多模交互技术通过融合“视觉”、“语音”等模态的感知数据,做到更精准、更智能、更人性化的交互。

智能驾驶辅助系统构成图

座舱电子域控制器领域,采用伟世通 Smart Core 方案的厂家最多,其次就是 Aptiv的 ICC(Integrated Cockpit Controller)方案。其中伟世通的 Smart Core 旨在集成信息娱乐、仪表板、信息显示、HUD、ADAS 和网联系统。据伟世通称,它具有很高的扩展性和网络安全的程度,可实现独立的功能域。而 Aptiv 的集成驾驶舱控制器(Integrated Cockpit Controller,ICC)使用最新的英特尔汽车处理器系列,可支持到四个高清显示器,可扩展,并且可以从入门级覆盖到高端产品。ICC在图形(10x)和计算能力(5x)方面提供了实质性的改进,ICC 使用单芯片中央计算平台驱动多个驾驶舱显示器,包括仪表、HUD 和中央堆栈等。

典型座舱域控制器厂商及其方案和客户

4.自动驾驶域(辅助驾驶)

应用于自动驾驶领域的域控制器能够使车辆具备多传感器融合、定位、路径规划、决策控制的能力,通常需要外接多个摄像头、毫米波雷达、激光雷达等设备,完成的功能包含图像识别、数据处理等。不再需要搭载外设工控机、控制板等多种硬件,并需要匹配核心运算力强的处理器,从而提供自动驾驶不同等级的计算能力的支持,核心主要在于芯片的处理能力,最终目标是能够满足自动驾驶的算力需求,简化设备,大大提高系统的集成度。

算法实现上,自动驾驶汽车通过激光雷达、毫米波雷达、摄像头、GPS、惯导等车载传感器来感知周围环境,通过传感器数据处理及多传感器信息融合,以及适当的工作模型制定相应的策略,进行决策与规划。在规划好路径之后,控制车辆沿着期望的轨迹行驶。域控制器的输入为各项传感器的数据,所进行的算法处理涵盖了感知、决策、控制三个层面,最终将输出传送至执行机构,进行车辆的横纵向控制。由于要完成大量运算,域控制器一般都要匹配一个核心运算力强的处理器,能够提供自动驾驶不同级别算力的支持,目前业内有 NVIDIA、华为、瑞萨、NXP、TI、Mobileye、赛灵思、地平线等多个方案。但中间也会有一些共性,比如在自动驾驶系统中,算力需求最高的当属图像识别部分,其次是多传感器的数据处理,以及融合决策。以奥地利 TTTech 公司的 zFAS(首次在 2018 款奥迪 A8 上应用)为例, 这款基于德尔福提供的域控制器设计的产品,内部集成了英伟达 Tegra K1 处理器、Mobileye 的 EyeQ3 芯片,各个部分分处理不同的模块。Tegra K1 用于做 4 路环视图像处理,EyeQ3 负责前向识别处理。

在自动驾驶技术快速发展背景下,国内外越来越多的 Tier1 和供应商都开始涉足自动驾驶域控制器。

典型自动驾驶域控制器厂商及相应域控制器性能介绍

5.车身域(车身电子)

随着整车发展,车身控制器越来越多,为了降低控制器成本,降低整车重量,集成化需要把所有的功能器件,从车头的部分、车中间的部分和车尾部的部分如后刹车灯、后位置灯、尾门锁、甚至双撑杆统一连接到一个总的控制器里面。车身域控制器从分散化的功能组合,逐渐过渡到集成所有车身电子的基础驱动、钥匙功能、车灯、车门、车窗等的大控制器。车身域控制系统综合灯光、雨刮洗涤、中控门锁、车窗控制;PEPS 智能钥匙、低频天线、低频天线驱动、电子转向柱锁、IMMO 天线;网关的 CAN、可扩展CANFD 和 FLEXRAY、LIN 网络、以太网接口;TPMS 和无线接收模块等进行总体开发设计。车身域控制器能够集成传统 BCM、PEPS、纹波防夹等功能。从通信角度来看,存在传统架构-混合架构-最终的 Vehicle Computer Platform 的演变过程。这里面通信速度的变化,还有带高功能安全的基础算力的价格降低是关键,未来在基础控制器的电子层面兼容不同的功能慢慢有可能实现。车身域电子系统领域不论是对国外还是国内企业,都尚处于拓荒期或成长初期。国外企业在如 BCM、PEPS、门窗、座椅控制器等单功能产品上有深厚的技术积累,同时各大外国企业的产品线覆盖面较广,为他们做系统集成产品奠定了基础。而大多数国内企业生产的产品相对低端,且产品线单一,要从整个车身域重新布局和定义系统集成的产品就会有相当的难度。


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特斯拉减少75%的SiC用量方案分析-Yole
IGBT深度报告:新能源发展的核心部件
新能源车整车控制器(VCU)系统框图,功能拆解及供应商排名
一文吃透功率半导体
新能源汽车充电桩行业简析及15家相关企业梳理
特斯拉热管理系统研究报告

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  • 1,微软下载免费Visual Studio Code2,安装C/C++插件,如果无法直接点击下载, 可以选择手动install from VSIX:ms-vscode.cpptools-1.23.6@win32-x64.vsix3,安装C/C++编译器MniGW (MinGW在 Windows 环境下提供类似于 Unix/Linux 环境下的开发工具,使开发者能够轻松地在 Windows 上编写和编译 C、C++ 等程序.)4,C/C++插件扩展设置中添加Include Path 5,
    黎查 2025-02-28 14:39 140浏览
  •         近日,广电计量在聚焦离子束(FIB)领域编写的专业著作《聚焦离子束:失效分析》正式出版,填补了国内聚焦离子束领域实践性专业书籍的空白,为该领域的技术发展与知识传播提供了重要助力。         随着芯片技术不断发展,芯片的集成度越来越高,结构也日益复杂。这使得传统的失效分析方法面临巨大挑战。FIB技术的出现,为芯片失效分析带来了新的解决方案。它能够在纳米尺度上对芯片进行精确加工和分析。当芯
    广电计量 2025-02-28 09:15 116浏览
  • 振动样品磁强计是一种用于测量材料磁性的精密仪器,广泛应用于科研、工业检测等领域。然而,其测量准确度会受到多种因素的影响,下面我们将逐一分析这些因素。一、温度因素温度是影响振动样品磁强计测量准确度的重要因素之一。随着温度的变化,材料的磁性也会发生变化,从而影响测量结果的准确性。因此,在进行磁性测量时,应确保恒温环境,以减少温度波动对测量结果的影响。二、样品制备样品的制备过程同样会影响振动样品磁强计的测量准确度。样品的形状、尺寸和表面处理等因素都会对测量结果产生影响。为了确保测量准确度,应严格按照规
    锦正茂科技 2025-02-28 14:05 134浏览
  • 在2024年的科技征程中,具身智能的发展已成为全球关注的焦点。从实验室到现实应用,这一领域正以前所未有的速度推进,改写着人类与机器的互动边界。这一年,我们见证了具身智能技术的突破与变革,它不仅落地各行各业,带来新的机遇,更在深刻影响着我们的生活方式和思维方式。随着相关技术的飞速发展,具身智能不再仅仅是一个技术概念,更像是一把神奇的钥匙。身后的众多行业,无论愿意与否,都像是被卷入一场伟大变革浪潮中的船只,注定要被这股汹涌的力量重塑航向。01为什么是具身智能?为什么在中国?最近,中国具身智能行业的进
    艾迈斯欧司朗 2025-02-28 15:45 221浏览
  • 在物联网领域中,无线射频技术作为设备间通信的核心手段,已深度渗透工业自动化、智慧城市及智能家居等多元场景。然而,随着物联网设备接入规模的不断扩大,如何降低运维成本,提升通信数据的传输速度和响应时间,实现更广泛、更稳定的覆盖已成为当前亟待解决的系统性难题。SoC无线收发模块-RFM25A12在此背景下,华普微创新推出了一款高性能、远距离与高性价比的Sub-GHz无线SoC收发模块RFM25A12,旨在提升射频性能以满足行业中日益增长与复杂的设备互联需求。值得一提的是,RFM25A12还支持Wi-S
    华普微HOPERF 2025-02-28 09:06 143浏览
  • 构建巨量的驾驶场景时,测试ADAS和AD系统面临着巨大挑战,如传统的实验设计(Design of Experiments, DoE)方法难以有效覆盖识别驾驶边缘场景案例,但这些边缘案例恰恰是进一步提升自动驾驶系统性能的关键。一、传统解决方案:静态DoE标准的DoE方案旨在系统性地探索场景的参数空间,从而确保能够实现完全的测试覆盖范围。但在边缘案例,比如暴露在潜在安全风险的场景或是ADAS系统性能极限场景时,DoE方案通常会失效,让我们看一些常见的DoE方案:1、网格搜索法(Grid)实现原理:将
    康谋 2025-02-27 10:00 252浏览
  • 更多生命体征指标风靡的背后都只有一个原因:更多人将健康排在人生第一顺位!“AGEs,也就是晚期糖基化终末产物,英文名Advanced Glycation End-products,是存在于我们体内的一种代谢产物” 艾迈斯欧司朗亚太区健康监测高级市场经理王亚琴说道,“相信业内的朋友都会有关注,最近该指标的热度很高,它可以用来评估人的生活方式是否健康。”据悉,AGEs是可穿戴健康监测领域的一个“萌新”指标,近来备受关注。如果站在学术角度来理解它,那么AGEs是在非酶促条件下,蛋白质、氨基酸
    艾迈斯欧司朗 2025-02-27 14:50 400浏览
  • 应用趋势与客户需求,AI PC的未来展望随着人工智能(AI)技术的日益成熟,AI PC(人工智能个人电脑)逐渐成为消费者和企业工作中的重要工具。这类产品集成了最新的AI处理器,如NPU、CPU和GPU,并具备许多智能化功能,为用户带来更高效且直观的操作体验。AI PC的目标是提升工作和日常生活的效率,通过深度学习与自然语言处理等技术,实现更流畅的多任务处理、实时翻译、语音助手、图像生成等功能,满足现代用户对生产力和娱乐的双重需求。随着各行各业对数字转型需求的增长,AI PC也开始在各个领域中显示
    百佳泰测试实验室 2025-02-27 14:08 255浏览
  • RGB灯光无法同步?细致的动态光效设定反而成为产品客诉来源!随着科技的进步和消费者需求变化,电脑接口设备单一功能性已无法满足市场需求,因此在产品上增加「动态光效」的形式便应运而生,藉此吸引消费者目光。这种RGB灯光效果,不仅能增强电脑周边产品的视觉吸引力,还能为用户提供个性化的体验,展现独特自我风格。如今,笔记本电脑、键盘、鼠标、鼠标垫、耳机、显示器等多种电脑接口设备多数已配备动态光效。这些设备的灯光效果会随着音乐节奏、游戏情节或使用者的设置而变化。想象一个画面,当一名游戏玩家,按下电源开关,整
    百佳泰测试实验室 2025-02-27 14:15 137浏览
  • 美国加州CEC能效跟DOE能效有什么区别?CEC/DOE是什么关系?美国加州CEC能效跟DOE能效有什么区别?CEC/DOE是什么关系?‌美国加州CEC能效认证与美国DOE能效认证在多个方面存在显著差异‌。认证范围和适用地区‌CEC能效认证‌:仅适用于在加利福尼亚州销售的电器产品。CEC认证的范围包括制冷设备、房间空调、中央空调、便携式空调、加热器、热水器、游泳池加热器、卫浴配件、光源、应急灯具、交通信号模块、灯具、洗碗机、洗衣机、干衣机、烹饪器具、电机和压缩机、变压器、外置电源、消费类电子设备
    张工nx808593 2025-02-27 18:04 120浏览
  • Matter 协议,原名 CHIP(Connected Home over IP),是由苹果、谷歌、亚马逊和三星等科技巨头联合ZigBee联盟(现连接标准联盟CSA)共同推出的一套基于IP协议的智能家居连接标准,旨在打破智能家居设备之间的 “语言障碍”,实现真正的互联互通。然而,目标与现实之间总有落差,前期阶段的Matter 协议由于设备支持类型有限、设备生态协同滞后以及设备通信协议割裂等原因,并未能彻底消除智能家居中的“设备孤岛”现象,但随着2025年的到来,这些现象都将得到完美的解决。近期,
    华普微HOPERF 2025-02-27 10:32 214浏览
  •           近日受某专业机构邀请,参加了官方举办的《广东省科技创新条例》宣讲会。在与会之前,作为一名技术工作者一直认为技术的法例都是保密和侵权方面的,而潜意识中感觉法律有束缚创新工作的进行可能。通过一个上午学习新法,对广东省的科技创新有了新的认识。广东是改革的前沿阵地,是科技创新的沃土,企业是创新的主要个体。《广东省科技创新条例》是广东省为促进科技创新、推动高质量发展而制定的地方性法规,主要内容包括: 总则:明确立法目
    广州铁金刚 2025-02-28 10:14 103浏览
  • 一、VSM的基本原理震动样品磁强计(Vibrating Sample Magnetometer,简称VSM)是一种灵敏且高效的磁性测量仪器。其基本工作原理是利用震动样品在探测线圈中引起的变化磁场来产生感应电压,这个感应电压与样品的磁矩成正比。因此,通过测量这个感应电压,我们就能够精确地确定样品的磁矩。在VSM中,被测量的样品通常被固定在一个震动头上,并以一定的频率和振幅震动。这种震动在探测线圈中引起了变化的磁通量,从而产生了一个交流电信号。这个信号的幅度和样品的磁矩有着直接的关系。因此,通过仔细
    锦正茂科技 2025-02-28 13:30 100浏览
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