電動(dòng)汽車域控制器發(fā)展分析與未來展望

林 澍，陳宇鋒，黃麗軍

電動(dòng)汽車域控制器發(fā)展分析與未來展望

林 澍1，陳宇鋒2，黃麗軍1

（1.福建開放大學(xué) 理工學(xué)院，福建 福州 350003；2.東南（福建）汽車工業(yè)有限公司，福建 福州 350100）

隨著汽車電子電氣架構(gòu)（EEA）的加速演變，各大車企紛紛推出自主研發(fā)的電動(dòng)汽車電氣架構(gòu)。作為架構(gòu)核心的域控制器更是進(jìn)入了飛速發(fā)展階段。文章通過調(diào)研國內(nèi)外域控制器發(fā)展背景，梳理過渡化發(fā)展現(xiàn)象，對(duì)現(xiàn)階段域控制器集中向和融合向的發(fā)展方向進(jìn)行分類分析，舉例論證各自的關(guān)鍵技術(shù)，歸納域控制器的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。并結(jié)合當(dāng)下電氣架構(gòu)的演變階段，提出對(duì)未來發(fā)展趨勢(shì)的思考。

電動(dòng)汽車；域控制器；電氣構(gòu)架；未來趨勢(shì)

隨著汽車電子應(yīng)用的爆炸式增長，汽車電子控制單元（Electronic Control Unit, ECU）逐年遞增，傳統(tǒng)的分布式汽車電子電氣架構(gòu)（Electrical Electronic Architecture, EEA）已經(jīng)不能適應(yīng)汽車智能化的進(jìn)一步進(jìn)化。2007年開始，德爾福、博世等行業(yè)陸續(xù)提出了全新的EEA，誕生了采用一個(gè)或者幾個(gè)“中央大腦”來統(tǒng)領(lǐng)全車的ECU的設(shè)計(jì)思路[1]，而這個(gè)“大腦”被稱作域控制器。其具有輕量化、高效率、低成本等優(yōu)勢(shì)，而且相比傳統(tǒng)汽車，電動(dòng)汽車與域控制技術(shù)有著更為優(yōu)秀的相性，可謂應(yīng)時(shí)而生。一方面是因?yàn)殡妱?dòng)汽車新四化（電動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化、共享化）的實(shí)現(xiàn)要求搭載更多電子傳感器，對(duì)整車供電能力的要求大大提高，而動(dòng)力電池作為能源核心與ECU一脈同源，更切合未來EEA的發(fā)展路線。另一方面，相比于傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，電驅(qū)系統(tǒng)的底層邏輯層次分明，控制變量中的狀態(tài)參數(shù)更少，適配于“中央集權(quán)”的域控化模式。因此，近年來電動(dòng)汽車的域控化應(yīng)用不斷落地，已經(jīng)進(jìn)入了快速上升期。

1 國內(nèi)外發(fā)展背景

國外汽車企業(yè)在域控制技術(shù)方面領(lǐng)先一步。2017年博世公布了EEA戰(zhàn)略圖，將整車EEA劃分為三個(gè)大階段、六個(gè)小階段，分別為分布式（包括模塊化，功能集成）、域集中（包括集中化、域融合）、中央集中式（包括區(qū)域控制-中央計(jì)算、車載云計(jì)算），令域控制器發(fā)展初步形成了行業(yè)共識(shí)[2]。2012年特斯拉推出Model S，將功能域劃分為動(dòng)力域、底盤域、車身域，高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（Advanced Driving Assistance System, ADAS）模塊橫跨動(dòng)力域和底盤域；2017年推出的Model3突破了功能域的框架，實(shí)現(xiàn)了中央計(jì)算+區(qū)域控制器框架，整車僅需要使用三個(gè)域控制器，集中度進(jìn)一步增強(qiáng)[3]。大眾推出ID系列汽車，在開發(fā)三大功能域（車輛控制域、智能駕駛域、智能座艙域）的同時(shí)，仍舊保留了大量的ECU模塊，屬于折中的應(yīng)用嘗試。

國內(nèi)的企業(yè)后來居上，2019年華為率先提出了由分布式網(wǎng)絡(luò)+域控制器構(gòu)成的CC架構(gòu)，稱其能讓汽車真正走向智能網(wǎng)聯(lián)汽車[4]。2021年4月，比亞迪發(fā)布了e平臺(tái)3.0，將整車上百個(gè)ECU集成為4大域控制器，按照比亞迪的說法，其將啟發(fā)整個(gè)行業(yè)，是下一代電動(dòng)車真正的搖籃。2022年天際汽車集成了整車控制器（Vehicle Control Unit, VCU）與電池管理系統(tǒng)（Battery Management System, BMS），成功實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力域控制器（VCU& BMS Unit, VBU）的量產(chǎn)，獲得了可觀的市場(chǎng)占有率。目前，電動(dòng)汽車域控制器的發(fā)展正迎來新的浪潮，但關(guān)于此內(nèi)容相關(guān)的綜述分析尚有空白。本文先對(duì)分布式——域集中過渡階段的發(fā)展做出梳理總結(jié)，再對(duì)現(xiàn)在所處的域集中階段開展分類分析：從博世總結(jié)的經(jīng)典五域入手，劃分集中化與融合向兩個(gè)小階段，分別選取合作方東南汽車提供的VBU與自動(dòng)駕駛域控制器作為特例說明，總結(jié)域控制器的優(yōu)勢(shì)所在，最后指出未來可能的發(fā)展趨勢(shì)，旨在對(duì)電動(dòng)汽車電控領(lǐng)域產(chǎn)生指明作用，促進(jìn)域控制技術(shù)的進(jìn)步。

2 電動(dòng)汽車域控制器過渡化發(fā)展

隨著ECU的增加，早期“一對(duì)一”的分布式電子電氣架構(gòu)已經(jīng)逐步被淘汰。但在探索初期，如何從分布式過渡到域集中式，業(yè)界并沒有形成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念。大多延續(xù)著升級(jí)模塊，深化集成的分布式EEA思路，做出了很多突破性的嘗試，最后伴隨著技術(shù)的進(jìn)步，才逐步邁進(jìn)下一階段的EEA。

早期研究者嘗試改進(jìn)車輛平臺(tái)，將底盤件、動(dòng)力系統(tǒng)、ECU等集成化，形成域集中化管理。曾經(jīng)的輪轂/輪邊電機(jī)技術(shù)就有受此思想的影響。輪轂/輪邊電機(jī)汽車技術(shù)將電驅(qū)系統(tǒng)集成到輪轂中，充分利用驅(qū)動(dòng)橋的布置空間。此設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)上高度集成，驅(qū)動(dòng)輪自成一域，獨(dú)立控制，形成類似中央計(jì)算平臺(tái)+區(qū)域控制器的中央架構(gòu)。但輪轂電機(jī)壽命難以保證，并會(huì)對(duì)車輛的操控性和舒適性產(chǎn)生影響，最后未成為主流的發(fā)展方向[5]。

后來漸漸從硬件平臺(tái)轉(zhuǎn)向模塊集成，利用高性能計(jì)算單元可以大量減少線束拓?fù)渑cECU數(shù)量，整合后的邏輯控制易于管理。例如早期主流的“三合一”電驅(qū)系統(tǒng)，其集成電機(jī)、電控、減速器（變速箱）三者，對(duì)電動(dòng)汽車的域控化發(fā)展有著深遠(yuǎn)的影響?！叭弦弧毕到y(tǒng)依據(jù)位置就近布置線束，使得接口、電橋電路等也獲得簡(jiǎn)化，降低了成本，并能有效提升電驅(qū)系統(tǒng)的功率密度和控制效率[6]。更為關(guān)鍵的是，“三合一”帶來了輕量化，帶來了節(jié)能效應(yīng)，使得電動(dòng)汽車的續(xù)航里程大幅延長。眾多車企發(fā)現(xiàn)了“三合一”的巨大優(yōu)勢(shì)，在此基礎(chǔ)上，比亞迪、華為紛紛推出了“多合一”集成控制器，而域控制器與域集中式EEA也順勢(shì)得到了廣大的關(guān)注。

硬件架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)仍不是最后一根稻草。隨著5G、以太網(wǎng)絡(luò)、環(huán)境感知等技術(shù)的進(jìn)步，空中下載（Over The Air, OTA）技術(shù)令車內(nèi)信息孤島的悲劇被完全杜絕，以軟件為核心的車載平臺(tái)開始建立，憑此技術(shù)特斯拉在軟件常用常新方面持續(xù)領(lǐng)先。接著自動(dòng)駕駛與智能座艙技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，帶來了全新的汽車時(shí)代的同時(shí)，也帶來了更為龐大的數(shù)據(jù)與嚴(yán)苛的算力需求。而域控制器算力集中，配合以太網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)可以輕松解決上述問題，為新時(shí)代軟件應(yīng)用的發(fā)展創(chuàng)造了條件。至此EEA硬件架構(gòu)、軟件架構(gòu)、通信架構(gòu)三方面的升級(jí)路線被確立，域集中式EEA開始成為車企下一步的發(fā)力重點(diǎn)。是集成化、輕量化和網(wǎng)絡(luò)信息化大力加速了域控制器的過渡化發(fā)展。

3 電動(dòng)汽車域控制器現(xiàn)狀分析

博世、大陸等Tier1提出了經(jīng)典的五域劃分，分別為動(dòng)力域、底盤域、座艙域/智能信息域、自動(dòng)駕駛域和車身域。早期階段，域控制器可分為性能型域控制器與集成型域控制器兩種[7]。隨著EEA的演變，電動(dòng)汽車的五域按照各自的特點(diǎn)主要形成兩種方向：一種是功能域集中化方案，仍著力于功能域的模塊集成與性能升級(jí)，但區(qū)別于早期分布式的集成控制器，從原本控制器簇的就近集成，逐漸轉(zhuǎn)向以功能域?yàn)橹行牡膶?dǎo)向集成；另一種是異域融合或者跨域協(xié)調(diào)的方案。即把兩個(gè)或者多個(gè)集成化域控制器合并為一個(gè)控制器，或者是開放異域的數(shù)據(jù)接口做集中控制。文章為便于論述，文中將上述兩者分別簡(jiǎn)稱為集中向與融合向。

3.1 以動(dòng)力域?yàn)榇淼募邢?/h3>

新能源五域中動(dòng)力域、底盤域以及車身域，由于本身有著較深的傳統(tǒng)汽車結(jié)構(gòu)烙印，在未出現(xiàn)突破性的技術(shù)革命前，一方面依舊延續(xù)早期分布式控制器的模塊集成與性能升級(jí)；另一方面，在架構(gòu)上會(huì)進(jìn)行一定的集中化調(diào)整，即把傳統(tǒng)的從控降階，進(jìn)行算力轉(zhuǎn)移，集中在主控上，改造出更為“中央集權(quán)”的域中心控制器。本文以合作方東南汽車提供的某動(dòng)力域控制器VBU為例，對(duì)集中向域控制器展開說明。

電動(dòng)汽車的動(dòng)力域控制器是一種智能化的動(dòng)力總成管理單元，一般以整車控制器VCU為核心，協(xié)調(diào)BMS或者電機(jī)控制器（Motor Control Unit, MCU）。動(dòng)力域受三電架構(gòu)束縛較大，距離下一個(gè)階段，即跨域融合，尚處于輕度融合的狀態(tài)。當(dāng)下依舊將對(duì)于功能域本身的優(yōu)化和挖掘作為主流的發(fā)展形勢(shì)。另外，集中向的域控化發(fā)展路線，有益于主機(jī)廠的產(chǎn)業(yè)鏈升級(jí)。究其原因有二：一方面是由于主機(jī)廠在動(dòng)力域等傳統(tǒng)域的改造上，有著傳統(tǒng)汽車的知識(shí)沉淀與經(jīng)驗(yàn)積累，屬于優(yōu)勢(shì)延伸，能以最低代價(jià)保持長久的競(jìng)爭(zhēng)力；另一方面也得利于域控制器的集中演算模式，對(duì)外圍電附件的依賴性較小，可以大幅減少外包開發(fā)的時(shí)間與成本。如今不少主機(jī)廠已經(jīng)打破傳統(tǒng)的合作模式，逐漸走上了自主研發(fā)的新道路。

本文的VBU控制器由合作方東南汽車與天津易鼎豐動(dòng)力公司共同研發(fā)，已投入東南汽車EV400與EV500兩款車型的功能性實(shí)驗(yàn)使用。下面是改造方案的設(shè)計(jì)過程與最終定型的系統(tǒng)架構(gòu)概述。

3.1.1動(dòng)力域控制器改造方案

動(dòng)力域的集中向改造重點(diǎn)在于對(duì)主控制器進(jìn)行硬件升級(jí)，對(duì)低效模塊開展功能集成與算力資源再分配，原電池包電氣拓?fù)鋱D如圖1所示。

圖1 原電池包電氣拓?fù)鋱D

提升原主控制器VCU的硬件資源配置。根據(jù)域集中化架構(gòu)理論，對(duì)原有的VCU控制器運(yùn)算處理能力進(jìn)行全面升級(jí)設(shè)計(jì)，配置行業(yè)領(lǐng)先的英飛凌Aurix系列TC234-32位芯片，并添加獨(dú)立的控制器局域網(wǎng)（Controller Area Network, CAN）總線收發(fā)節(jié)點(diǎn)至5路以上，豐富高低邊驅(qū)動(dòng)/模擬數(shù)字信號(hào)接口等。

對(duì)總布置進(jìn)行撥冗改造，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能的轉(zhuǎn)移。優(yōu)先將簡(jiǎn)化布置的工作重心放在PACK內(nèi)部。一方面對(duì)控制器結(jié)構(gòu)件進(jìn)行“瘦身”，對(duì)控制器支架，低壓走線，傳感器布點(diǎn)等進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化。另一方面，對(duì)電氣部件進(jìn)行集成，原BMS為分布式架構(gòu)，需將BMS的主板與從板電池單體站點(diǎn)控制器（Cell Site Controller, CSC）降階，替換為VBU的功能子版塊資源管理部件（Resource Management Unit, RMU），使其代替BMS的部分職能。由低算力低成本電壓溫度平衡控制單元（Voltage Temperature Balance Unit, VTBU）集中處理電芯Cell的狀態(tài)信息，圖2為改造后搭載動(dòng)力域控制器的電氣拓?fù)鋱D。

圖2 VBU系統(tǒng)電氣拓?fù)鋱D

3.1.2VBU系統(tǒng)架構(gòu)概述

搭載VBU后，電池系統(tǒng)內(nèi)部連接以及功能示意圖如圖3所示，VBU實(shí)物圖如圖4所示。

圖3 電池系統(tǒng)內(nèi)部連接以及功能示意圖

圖4 VBU實(shí)物圖

VTBU和RMU布置于電池包內(nèi)，VBU布置于電池包外，VTBU負(fù)責(zé)采集電池單體電壓和溫度，為原有電壓采集傳感器與溫度采集傳感器的集成。VTBU通過菊花鏈的方式與RMU進(jìn)行通訊，RMU負(fù)責(zé)高壓采集、絕緣計(jì)算、繼電器控制電流采集等功能，職能上代替原有從板CSC以及BMS部分功能。RMU和VBU之間通過CAN通訊，VBU采用高性能芯片，實(shí)現(xiàn)控制域的算力集中，執(zhí)行整車VCU和BMS的一些核心算法和控制。對(duì)外采用和整車一致的CAN通訊模式，保持與其他控制器對(duì)接的可能。

3.2 以自動(dòng)駕駛域?yàn)榇淼娜诤舷?/h3>

自動(dòng)駕駛域和座艙域是現(xiàn)階段承載電動(dòng)汽車現(xiàn)代化、智能化、個(gè)性化的關(guān)鍵所在，相比其他域更注重軟件層面的開發(fā)應(yīng)用。因兩者有著大量感知信息與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互，對(duì)控制芯片的處理性能有一定要求，一般不符合需要硬件改造的集中向發(fā)展。隨著特斯拉的異域融合架構(gòu)+自定義軟件平臺(tái)大獲成功，融合向成為另一種主流的發(fā)展方向，它既能保留集中向的優(yōu)勢(shì)，又不導(dǎo)致整車物料成本的增加，目前正處于發(fā)展的上升期，已有更近一步向中央計(jì)算平臺(tái)EEA靠攏的趨勢(shì)。自動(dòng)駕駛的實(shí)現(xiàn)需要多域融合，乃至區(qū)域融合，如華為的CC架構(gòu)就明確指出了兩種高深度高集成的融合域，分別為智能駕駛與智能座艙，CC架構(gòu)基于物聯(lián)網(wǎng)視角的特殊架構(gòu)讓人看到了自動(dòng)駕駛域的潛在可能。因此，本文選取自動(dòng)駕駛域作為融合向的代表展開說明。

3.2.1自動(dòng)駕駛域與底盤域融合

在自動(dòng)駕駛四大關(guān)鍵技術(shù)中，運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)依賴底盤域?qū)崿F(xiàn)，為了追求自動(dòng)駕駛實(shí)現(xiàn)的更深層化，快捷化，減少不必要的響應(yīng)過程，兩者的域融合勢(shì)在必行。

現(xiàn)階段兩者的融合主要依托于線控底盤技術(shù)，此技術(shù)的核心是省去傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，利用電信號(hào)代替機(jī)械液壓部件向執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳遞作動(dòng)信息，更契合電動(dòng)汽車EEA的發(fā)展。如圖5所示，整個(gè)融合域中，由自動(dòng)駕駛域的環(huán)境感知傳感器系統(tǒng)負(fù)責(zé)車-路-人信息的獲取，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算整合后，通過CAN網(wǎng)絡(luò)發(fā)給域控制器，轉(zhuǎn)成動(dòng)力學(xué)信息過渡給線控底盤，以實(shí)現(xiàn)最終的整車控制[8]。按照傳統(tǒng)底盤的作動(dòng)性，線控系統(tǒng)分成四個(gè)子系統(tǒng)，分別是線控驅(qū)動(dòng)、線控轉(zhuǎn)向、線控制動(dòng)、線控懸架。其中線控轉(zhuǎn)向與線控制動(dòng)被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的核心技術(shù)，又以線控制動(dòng)的實(shí)現(xiàn)難度最高。

除線控技術(shù)外，冗余措施與容錯(cuò)控制也是兩域融合的關(guān)鍵之一。自動(dòng)駕駛的安全性是設(shè)計(jì)中不可忽視的一環(huán)。在設(shè)計(jì)自動(dòng)駕駛的域控制器時(shí)，往往會(huì)加入冗余措施以及對(duì)應(yīng)的容錯(cuò)控制。當(dāng)下主流的Tier1主要采用冗余措施，一種是設(shè)置兩套完全獨(dú)立的執(zhí)行系統(tǒng)，具有單獨(dú)的執(zhí)行功能，在執(zhí)行層面互相互補(bǔ)，除非兩者同時(shí)失效，否則必定有一個(gè)系統(tǒng)幸存，并保有一定程度的容錯(cuò)能力，如博世在面對(duì)安全要求較高的制動(dòng)系統(tǒng)即采用此種冗余措施[9]。另一種是在感知系統(tǒng)或者控制器中設(shè)置備份功能，當(dāng)原有的主控制器失效時(shí)，備份功能依舊能保證車輛的自動(dòng)駕駛處于可控的安全階段，并維持一段時(shí)間，堅(jiān)持至車輛完全脫離失效風(fēng)險(xiǎn)，如聯(lián)合汽車電子有限公司就將其融入域控制器的功能中[10]。

圖5 自動(dòng)駕駛與底盤融合域示意圖

3.2.2自動(dòng)駕駛域與座艙域

自動(dòng)駕駛的實(shí)現(xiàn)需要人-車-路三者的共同作用，與駕駛員息息相關(guān)的座艙域是不可缺少的重要一環(huán)。如今不少的自動(dòng)駕駛控制器已經(jīng)開放了座艙域的接口，成為自動(dòng)駕駛控制器發(fā)展的又一風(fēng)向標(biāo)；并且近來已經(jīng)有相關(guān)的強(qiáng)制性法規(guī)出臺(tái)，要求車企持續(xù)開展自動(dòng)駕駛?cè)塑嚱换サ难芯抗ぷ鱗11]。兩域的融合應(yīng)用旨在提升用戶體驗(yàn)的同時(shí)，保障自動(dòng)駕駛的功能安全與智能化，也是域控化技術(shù)實(shí)現(xiàn)的一大挑戰(zhàn)。

作為五域中最具“活力”的兩個(gè)域，兩域的融合過程讓人們對(duì)于舊應(yīng)用有了很多新認(rèn)知。駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)（Driver Monitor System, DMS）就是其中之一。DMS集成了許多先進(jìn)的傳感技術(shù)，例如頭部追蹤，眼動(dòng)追蹤，呼吸信號(hào)采集、心率信號(hào)采集等。從上述的技術(shù)成分不難看出，早期DMS的問世更多的是為了監(jiān)控駕駛的注意力分散或者疲勞駕駛情況，但隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的興起，業(yè)內(nèi)對(duì)于DMS的應(yīng)用有了新的認(rèn)識(shí)。由于目前的自動(dòng)駕駛技術(shù)依然停留在L2—L4階段，駕駛員依舊是駕駛責(zé)任的主體，實(shí)現(xiàn)車輛對(duì)人類駕駛行為的監(jiān)控就十分必要，而DMS技術(shù)恰好可以用于劃分“人機(jī)共駕”和“人工接管”的場(chǎng)景界限。例如在L3的ADAS中，駕駛員可能因?yàn)檫^分依賴自動(dòng)駕駛的可靠性，注意力分散，處于劣質(zhì)甚至脫離駕駛行為，此時(shí)DMS就開啟聲光報(bào)警，起到監(jiān)控提醒的作用；另一方面當(dāng)駕駛員處于疲勞駕駛、酒駕毒駕等異常駕駛狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)駕駛域控制器也可以通過接受DMS傳達(dá)的艙內(nèi)信息，進(jìn)行適時(shí)的警告，開展針對(duì)的駕駛限制乃至徹底接管駕駛行為，避免事故的發(fā)生[12]。

圖6 L3自動(dòng)駕駛DMS應(yīng)用示意圖

當(dāng)然，新技術(shù)的創(chuàng)新推動(dòng)才是融合向發(fā)展的主旋律。電動(dòng)汽車座艙域整合了整車感知能力，構(gòu)建了一個(gè)多功能的計(jì)算機(jī)控制平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)“人-車-路”的信息互聯(lián)。相比于“車對(duì)人”單向的DMS，信息互聯(lián)對(duì)于自動(dòng)駕駛域的功能增強(qiáng)更為主動(dòng)，屬于“人對(duì)車”的雙向交互，對(duì)用戶而言的現(xiàn)實(shí)價(jià)值更為突出。

首先，電動(dòng)汽車的座艙域中已經(jīng)形成了一套高效的交互控制系統(tǒng)，觸摸控制，手勢(shì)控制，語音控制，HUD甚至未來的腦電模式，都將為自動(dòng)駕駛功能的人機(jī)交互服務(wù)。包括自動(dòng)駕駛前端的開啟關(guān)閉，調(diào)整參數(shù)，資源共享等，都可以通過座艙域控制器融合實(shí)現(xiàn)，可以說從一定程度上釋放了駕駛員的雙手，極大優(yōu)化了用戶的駕駛體驗(yàn)。此外，5G時(shí)代的高調(diào)降臨，帶來了車用無線通信技術(shù)（Cellular-Vehicle To Everything, C-V2X）技術(shù)，此技術(shù)的問世意味著座艙域的通信能力被徹底解放，相當(dāng)于人們的“第二部手機(jī)”[13]，可以與車內(nèi)外任何相關(guān)的實(shí)體單位進(jìn)行通信交互，令在多種應(yīng)用場(chǎng)景下與其他實(shí)體的識(shí)別成為可能，方便自動(dòng)駕駛控制器的決策，以最終實(shí)現(xiàn)例如碰撞預(yù)警，主動(dòng)避障，智能泊車等多樣化的自動(dòng)駕駛功能。未來更自由的用戶介入，令自動(dòng)駕駛功能都有了用戶個(gè)性化訂制的潛在可能。

3.3 現(xiàn)狀總結(jié)分析

綜上分析兩種域控化方案，在傳感器執(zhí)行器逐漸標(biāo)準(zhǔn)化、成本降低的今天，兩種方案并無明顯的孰優(yōu)孰劣，還是需要根據(jù)開發(fā)目標(biāo)和所處的功能域，具體情況具體分析。但通過上述案例，筆者將域控制器的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)歸納如下：一是簡(jiǎn)化整車電氣架構(gòu)，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性與安全性，如動(dòng)力域的VBU控制器；二是廣泛的節(jié)約物料成本和縮短開發(fā)周期，易于后期的升級(jí)開發(fā)；三是擴(kuò)寬了開發(fā)者的視野，橫向技術(shù)的融合自由度大幅提升，如：線控技術(shù)、DMS、互聯(lián)技術(shù)都得到了良好的拓展應(yīng)用。

4 汽車域控制器發(fā)展趨勢(shì)

4.1 未來創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略

區(qū)域控制器與中央計(jì)算機(jī)的集中化方案會(huì)漸入佳境。隨著芯片技術(shù)的進(jìn)步，控制器功能將越發(fā)強(qiáng)大，之前以功能為導(dǎo)向的域劃分會(huì)逐漸被淘汰。實(shí)際上，現(xiàn)如今域的邊界劃分已經(jīng)越發(fā)模糊，域的定義在因車而異。例如華為的CC架構(gòu)（3個(gè)中央控制域：智艙、智駕、整車），以特斯拉為代表的物理區(qū)域（前車身域、左車身域、右車身域）都是EEA的跨越性產(chǎn)物，可見條件已經(jīng)初步成熟。大多數(shù)車企未來也在向中央電腦-區(qū)域控制器的階段靠攏。

車載云計(jì)算階段并非可望而不可即。5G通信技術(shù)的快速發(fā)展讓華為的CC架構(gòu)中已經(jīng)出現(xiàn)了云端處理器的概念，相信在不遠(yuǎn)的將來6G或者7G的到來，一定會(huì)讓域控制器發(fā)生巨大的變革。筆者認(rèn)為到時(shí)自動(dòng)駕駛域、座艙域、動(dòng)力域（電控和電池通信方面）三域?qū)⒙氏认硎艿降谝徊ǖ募夹g(shù)紅利，迎來突破性的發(fā)展。

未來可能會(huì)出現(xiàn)因“車”制宜的域控制器設(shè)計(jì)理念。現(xiàn)在域劃分已不再明顯，未來域的融合還會(huì)加速，從經(jīng)典五域到現(xiàn)在的三域乃至未來的中央大腦。筆者認(rèn)為功能域在不斷整合過程中，也可有所側(cè)重，根據(jù)不同的開發(fā)目標(biāo)傾斜算力資源，類比現(xiàn)在各種的駕駛模式，運(yùn)動(dòng)車輛可以加強(qiáng)動(dòng)力域底盤域的功能控制，智能車輛著力提升自動(dòng)駕駛域與智能座艙域的科技感，真正做到私人訂制，因“車”制宜。

4.2 面臨的挑戰(zhàn)

未來的域控制器會(huì)負(fù)責(zé)更多的傳感器與控制單元，會(huì)面臨更為龐大的數(shù)據(jù)運(yùn)算，對(duì)于汽車廠商而言，最大的挑戰(zhàn)是如何將上述軟硬件整合一體，并具有可靠的魯棒性。筆者認(rèn)為一方面ECU的運(yùn)算能力，或者說芯片技術(shù)有待進(jìn)一步的突破。另一方面，可以考慮從車載以太網(wǎng)入手，替代LIN/CAN通訊，加快網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與通信速率的升級(jí)應(yīng)用。并且可以思考從設(shè)計(jì)階段因“車”制宜，做好域的劃分或者融合，對(duì)多個(gè)域的關(guān)鍵技術(shù)提前整合，達(dá)到最佳的設(shè)計(jì)效果。

5 結(jié)語

近年來隨著新技術(shù)的爆發(fā)式增長，汽車電子電氣架構(gòu)在不斷加速演變，使得域控制器的研究開發(fā)越來越受重視，已經(jīng)成為電動(dòng)汽車創(chuàng)新發(fā)展的又一關(guān)鍵開拓點(diǎn)。本文首先對(duì)域控制器發(fā)展的過渡階段做出梳理總結(jié)，再對(duì)現(xiàn)階段的域集中控制器進(jìn)行分類分析，并提煉了域控制器的優(yōu)勢(shì)所在，引發(fā)了對(duì)未來域控制技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的思考。目前的域控制器發(fā)展大體延續(xù)博世提出的EEA演變路線，但此路線并不是絕對(duì)的，隨著未來科技的進(jìn)步，域的劃分將更為大膽，其控制器將更為高效智能，沒有人可以保證它的發(fā)展不會(huì)跳出我們的認(rèn)知。期望本文能為當(dāng)下域控制器技術(shù)的研究升級(jí)提供一定的參考價(jià)值。

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Development Analysis and Future Prospects of Electric Vehicle Domain Controller

LIN Shu1, CHEN Yufeng2, HUANG Lijun1

( 1.College of Technology, The Open University of Fujian, Fuzhou 350003, China;2.Fujian Southeast Motor Company Limited, Fuzhou 350100, China )

With the accelerated evolution of electrical electronic architecture (EEA), major car companies have launched their own electric vehicle electrical architectures. The domain controller, which is the core of the architecture, has entered a stage of rapid development. This paper investigates the development background of domain controllers at home and abroad, sorts out the phenomenon of transitional development, classifies and analyzes the development direction of domain controllers in the concentrated and converged direction at this stage, demonstrates their key technologies with examples, and summarizes the advantages and characteristics of domain controllers. Combined with the evolution stage of the current electrical architecture, the thinking on the future development trend is put forward.

Electric vehicle; Domain controller; Electrical architectures; Future trend

U469.72

A

1671-7988(2023)11-207-06

林澍（1993－），男，碩士，助教，研究方向?yàn)殡妱?dòng)汽車、智能汽車技術(shù)，E-mail:linshu_1993@163.com。

福建省中青年教師教育科研項(xiàng)目：基于某電動(dòng)汽車的動(dòng)力域控制器研究與開發(fā)（JAT210686）。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.011.039