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九层之台,起于累土:域融合理念下车身区域控制器的实现路径

盖世汽车 唐吉 2022-08-15 10:03:23
核心提示:远峰科技推出的新一代车身区域控制器融入了部分区域控制思想,划分左右控制器,负责本区域内的信号采集及负载驱动

整车架构要从功能域向中央计算+区域化演进,区域化控制、多域融合是必经之路。伴随软件定义汽车的呼声,智能座舱域、智能驾驶域融合而成的“舱驾一体化”在行业内的热度飙升,距离量产落地却是道阻且长。

不积跬步,无以至千里。深耕汽车电子、布局域控制器多年的远峰科技,秉承技术导向、脚踏实地的企业精神,打造新一代车身区域控制器,用产品说话,在区域控制器的探索上更进一步。

九层之台,起于累土:域融合理念下车身区域控制器的实现路径

图片来源:盖世汽车

业界为何唱响“软件定义汽车”

现在多用“分布式”描述传统汽车的电子电气架构,深耕行业多年的远峰科技首席架构师陈义贤表示,分布式意味着各部分仍有联系,用分立式去描述E/E架构更为合适。

该模式下,嵌入式车辆功能分布在大量以线束连接的电子控制单元(ECU)中,ECU与车身各项功能一一映射。随着汽车产业发展,要求多ECU协同实现的车辆功能出现,ECU之间进行通信的线束复杂度、通信负荷、维修难度都在成倍增长。

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图片来源:由Republica在Pixabay免费图片区发布

终端需求渐趋多样化,而传统整车架构不适应功能快速迭代。这一对矛盾激生了软硬件解耦的行业呼声。

软硬件解耦要求硬件统一配置,实现标准化、平台化、兼容化,减少差异性。由此,凸显车企独特性、打造消费点的需求被转移到软件领域:功能多样化、支持快速迭代;车云一体化、支持多端和远程操作。

“软件定义汽车”的呼声也顺势而来。

纵览软硬件解耦的技术路径,硬件经历分立式E/E架构、集中式E/E架构、实现部分集成的功能域控制、多域融合的区域化控制、最终走向中央计算大脑+区域化控制。软件从面向信号的总线式传输转向面向服务的SOA架构,进一步可能走向整车级OS和微服务架构。

随着科技公司、互联网企业相继入局造车,ICT、IoT、AI、大数据、云计算等诸多新技术的引入加速了这一进程。以华为造车为例,用机械、高压(三电)、硬件、软件、应用、云服务的六层新架构代替传统汽车机械、动力、内外饰的三层架构。

九层之台,起于累土:域融合理念下车身区域控制器的实现路径

图片来源:远峰科技 官网

陈义贤特别指出,在车载操作系统的底层通讯架构和服务架构设计上,鸿蒙OS所使用的是分布式架构,此“分布式”重点在于模块化耦合、弹性部署以便多端互联。由面向信号向面向服务转变,由总线式传输向以太网转变,陈义贤强调,高效化的通信系统将成为软件定义汽车的重要助推力。

车身区域控制器vs传统车身控制模块

从功能域走向中央计算架构,区域融合的理念不可或缺,关键环节就在于区域控制的具体实践。

远峰科技推出的新一代车身区域控制器融入了部分区域控制思想,划分左右控制器,负责本区域内的信号采集及负载驱动,具备五大核心功能:区域供电、区域信息、区域功能(原子服务提供)、区域驱动、边缘计算。

具体而言,区域供电中心负责下级传感器与执行器的电源管理。

区域信息中心承载网关部分功能、进行通信管理与信息转发、缩短信息通路,提高通信效率与安全性。

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图片来源:由Stephen Brown在Pixabay免费区发布

陈义贤表示,由于这一代产品的服务化还未在区域控制器上完全实现,区域内功能在目前主要集成了整车控制(VCU),整车热管理(TMS),车身控制(BCM)三大模块,并通过标准化硬件I/O的采集与驱动,提高模块拓展性与兼容性。

区域驱动中心作为I/O中心,集成原先功能单一的节点,在软件向计算中心演进的过程中,扮演底层服务提供者这一重要角色,其智能化程度也会伴随软硬件解耦不断提高。

边缘计算主要负责集成时间的敏感性应用,提升系统响应速度。伴随汽车智能多路协控(比如流媒体后视镜)的发展,这方面的功能也会逐级拓展。陈义贤特别强调,远峰科技在流媒体落地量产上已有丰富经验,处于行业顶尖水平。

紧追功能域控这一主流趋势,远峰科技开发的新一代车身区域控制器和传统车身控制模块(BCM)具体到软硬件上有所不同:

硬件层面,装载高性能MCU,实现多核多任务处理,并集成多个嵌入式神经网络处理器(NPU),采用“数据驱动并行计算”的架构。

通信架构采用中央网关处理器,具备丰富的以太网接口:千兆车载以太网(1000Base-T1)×3,百兆车载以太网(100Base-T1)×3,百兆以太网(100Base-TX)×15,为通信系统的高速率传输筑牢基础。

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图片来源:由Reto Scheiwiller在Pixabay免费图片区发布

软件层面,基于经典AUTOSAR架构,新一代车身区域控制器具备四大特征:提供基于SOA框架的原子服务集;软硬件解耦、接口标准化;SOA服务化;硬件适配化。

陈义贤首先介绍了区域控制器面向服务的SOA框架,以智能运算为主的高算力SoC芯片驱动,密钥服务基于RSA、DES等加密算法,各服务之间通过以太网传输数据。

基于SOA框架,各功能按照服务的维度被拆解成原子状态,如同搭建乐高积木一般重新实现不同的组合服务和流程服务,进而构建原子服务集,一方面有利于实现服务间低耦合、无依赖、易于维护,另一方面推动通信接口标准化、后期可以通过硬件升级拓展原子服务范围。

此外,SOA理念下,车云能力服务化,构建云管端一体化也是主流趋势。

值得一提的是,在车、云、手机端一体化上,远峰科技已走在行业前列,是业内实现车/云/端一体化数字钥匙量产落地的首家服务商,与广汽埃安、广汽传祺等主流汽车厂商及造车新势力达成深度合作。

通过数字钥匙系统,可实现空旷范围内80米、密集范围内40米无障碍寻车;利用手机实现远程遥控;座舱内人员身份识别;手机遥控泊车、自动代客泊车等部分自动驾驶功能。

九层之台,起于累土:域融合理念下车身区域控制器的实现路径

图片来源:远峰科技 官网

中央计算架构将临 区域控制器路在何方

陈义贤指出,标准不统一、传输仍然基于信号等问题是阻碍区域控制器上车的巨大障碍。但是也要看到,传统汽车行业已发展多年,硬件领域的零部件繁杂多样,不能期盼其短期立即统一标准,要考虑到成本和迭代周期。

硬件短期内无法统一标准,陈义贤呼吁,软件和应用的接口可以先做到标准化。多个车载操作系统并存的大背景下,要降低系统的复杂性和开发成本,可以依靠中间件实现软件认证统一标准。

紧随行业龙头特斯拉,诸多车企终将进入中央计算架构,区域控制器也会随这一趋势再度演进,信息安全的重要性将成倍增长。陈义贤表示,车身电子域控制器的信息安全性相对容易满足,随着智能驾驶、智能座舱域控制器进入区域化融合,安全性将成为车云一体、多端互动等功能的实现前提。

此外,“中央大脑”架构下,车身和执行器进入智能化领域,车身电子区域控制器的接口数量将大幅缩减,电源、I/O接口将被摄像头、雷达接口代替,相应安全等级则会拔升至D级。实际上,远峰科技的新一代车身控制器已按ASIL-D等级功能安全进行设计,信息存储上支持HSM及多种加解密算法。

陈义贤表示,那时的区域控制器不仅是车身电子的功能域集成,五大关键功能覆盖整车,不得不应对更多安全性和硬件统一标准的挑战,但现在就谈或许还为时过早。

脚踏实地,一步一个脚印,是老汽车人的信条。陈义贤表示,远峰科技会继续在域融合的探索之路上前行,下一步要尝试将电池管理系统BMS集成进车身区域控制器。

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本文地址:https://auto.gasgoo.com/news/202208/10I70310342C103.shtml

文章标签: 域控制器
 
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