随着车用电子化自动化的升级,汽车上的ECU(Electronic Control Unit,即电子控制单元)成为重要配置。从防抱死制动系统、车身电子稳定系统、四轮驱动系统、安全气囊系统到车身各种传感控制、安全、娱乐系统,ECU的应用越来越多,一些高端车型配置的数量更是破百。
在“软件定义汽车”时代,越来越多的ECU正让传统的分布式电子电气架构不堪重负。对汽车制造企业而言,如何化繁为简、用几个甚至一个“大脑”来控制全车的ECU,成为汽车电子电气架构的变革方向。在此背景下,以域为单位的域控制器(Domain Controller Unit,DCU)集成化架构成为当前最佳的解决方案。
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● 轻量化、低成本:传统ECU架构下,每个额外的新功能都会带来相应的ECU和线束。而域控制器架构则将传感与处理分开,使得传感器和ECU不再一对一,有效减少了ECU和线束的数量,大大简化了汽车电子结构。这不仅有助于降低硬件成本和人工安装成本,还有利于器件布局。
● 算力集中、降低延时:一方面,域控制架构将汽车算力集中,实现软硬件解耦,能够有效利用域内算力;另一方面,大量实时数据在域控制器中只需要被处理一次,便可在不同的内核中进行共享,这样可有效提高运算效率,降低数据延迟。
● 便于OTA升级:传统分布式架构下,大量分离嵌入式的操作系统和应用程序由不同厂商提供,导致难以统一维护和OTA升级(即通过网络自动下载升级包自动升级)。而域控制架构做到了统一管理与信息交互,便于OTA升级,也便于域控制器拓展功能。
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● 市场方面:无论是座舱域还是智驾域渗透率都较低。据高工智能汽车研究院数据显示,2022年上半年搭载座舱域控制器(部分不带仪表)的车辆为33.95万辆,占数字联网座舱的比例为14%。另据佐思汽研统计,2021年我国乘用车自动驾驶域控制器年出货量约53.9万台,渗透率为2.7%。
● 技术方面:由于域控制器需要集成过去由多个ECU分别实现的多项功能,因此,相较于ECU,其数据处理量更大、软硬件复杂度大幅上升。例如,在硬件上表现为功能安全设计的难度大幅增加,受乘用车空间约束使得域控制器须在尺寸和电磁兼容、散热之间取得平衡,以避免其内部凝水或过热问题;在软件方面表现为软件复杂度上升、涵盖多个操作系统,对厂商的系统集成能力要求大幅提升,供应链管理难度大幅提高。
此外,今年6月份,君联资本、联想之星共同投资企业小马智行基于NVIDIA DRIVE Hyperion计算架构及DRIVE Orin系统级芯片的自动驾驶域控制器ADC(Autonomous Driving Controller)样品正式对客户交付,并且将于2022年第四季度大规模量产。该域控制器有两个版本,即单Orin和双Orin,算力分别为254TOPS和508TOPS。基于该域控制器及小马智行自动驾驶软硬件的加持,车辆可在繁忙的城市公开道路以及高快速路实现多种智能驾驶功能,包括:拥堵路段跟车并线、根据导航自主变道、变道超车/绕行、路口掉头、信号灯识别或通过无灯路口、施工及事故区域绕行、VRU(交通弱势群体)识别与处理(包含混流道路行驶)、匝道通行及汇入主路、自动通过ETC收费站等。
作为汽车电子电气架构集成化过程中的产物,域控制器被称作智能汽车的“大脑”。未来随着大算力芯片的成本下降及整车先行品牌的示范效应显现,其有望迎来快速发展。据麦肯锡预测,全球域控制器市场规模在2025/2030年有望达1280/1560亿美元,其中自动驾驶+智能座舱域控制器2025/2030年市场规模有望达520/710亿美元。