智领未来|区域架构如何为完全由软件定义的车辆铺平道路

当今的 E/E 架构主要采用域架构来组织电子控制单元 (ECU)，并将电缆连接到特定的域（如动力总成域）。相比之下，区域架构会根据域功能在汽车内部的位置或区域，对多个甚至全部域功能进行分组。蓄电池必须为分布在车辆上的大多数 ECU 供电。在域架构中，由熔断型保险丝和继电器组成的配电盒进行这种配电。如今，OEM 正在使用半导体器件升级这些配电盒；继电器被半导体高侧开关取代，输入/输出控制线路被控制器局域网 (CAN) 和本地互连网络 (LIN) 收发器等通信接口取代。

使用基于半导体的配电盒的原因有多个方面：增强诊断、故障保护、可复位保险丝、小尺寸设计和减轻线束重量。随着 OEM 部署区域架构，系统设计人员正在重新思考配电问题，并考虑两个额外的注意事项：配电分散化以及用半导体保险丝代替熔断型保险丝。

区域 E/E 架构会显著影响车辆边界（即所谓的边缘）的感应和驱动功能。在域架构中，通常由靠近传感器或传动器的专用 ECU 执行这些功能。新特性和功能通常会产生新的 ECU，每个 ECU 都具有专用的电池电源和网络线路，从而进一步增加线束的复杂性。通过将多个 ECU 的逻辑输入/输出 (I/O) 功能合并到区域模块中，并保持传感器和传动器的位置，引入区域模块可以极大地降低线束的复杂性。这会将物理和逻辑 I/O 功能分离开，如图 1 所示，从而带来了新的挑战并需要新的解决方案。

区域拓扑需要更加注重网络连接；因此，外设组件快速互连 (PCIe)、CAN XL 和千兆位以太网等高带宽接口的发展势头强劲。正确的物理层 (PHY) 可以满足带宽要求。图 2 是一个典型区域模块的方框图，其中包含高速通信链路。鉴于不同的吞吐量需求，以及为了向区域模块和中央计算之间的流量组合提供带宽，千兆位以太网和 PCIe 或 CAN XL 可能至关重要。

区域架构要求需要新的解决方案来克服配电、传感器和执行器以及数据通信方面的挑战。

通过向分散式智能保险丝过渡、更多地使用智能执行器和传感器，以及支持非常分散的数据类型组合的更高带宽接口，或许能解决区域架构实现中明显的设计问题。

这些解决方案不会同时出现，而是在不断地发展演变，并随着时间的推移在商机成熟时引入变化，尽可能降低因太早推出而被束之高阁的风险。车身域及其许多分布式执行器和传感器 ECU 将是最先移至区域架构的一些域。将 ADAS 或动力总成和底盘控制转换到区域架构可能尚需时日。

区域架构的最终目标是完全实现软件定义的车辆，即，将传感器、执行器、区域模块和数据链路的理想标准化组件组合在一起。考虑到这一目标，许多不同领域中的各种创意正在以整体方式进行整合，从而在未来几十年实现基于软件的创新。