智能汽车的未来“大脑”
2022-11-24 11:47:28   来源: 联想控股微空间   评论:0 点击:

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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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什么是域控制器?
 
 
在汽车的智能化过程中,为解决分布式电子电气架构过于复杂且难以快速迭代升级的问题,人们探索将一些功能相似但各自分离的ECU集成整合到一个比其性能更强的处理器硬件平台上,这就是汽车“域控制器”。
 
从结构上看,域控制器主要由域主控处理器、操作系统和应用软件以及算法三部分组成,其主要核心设计思想是平台化、高集成度、高性能和良好的兼容性。
 
从功能上来看,智能汽车的域控制器可分为动力域控制器、底盘域控制器、车身域控制器、智能座舱域控制器以及自动驾驶域控制器。此外,市场上也有厂家把动力域、底盘域和车身域融合为整车控制域,从而形成三域集中式电子电气架构,即车控域控制器、智能驾驶域控制器、智能座舱域控制器。
 

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发展优势
 
域控制器的出现是汽车电子电气架构从分布式走向集中式的一个重要标志。与传统的ECU分布式架构相比,域控制器架构具有如下优势:

 

● 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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发展现状
 

 

目前,域控制器尚处于发展初期,主要表现在市场渗透率和技术实现难度上。

 

● 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。

 

 

尽管困难重重,但域控制器作为汽车迈向智能化、电气化的关键,还是吸引了众多企业的积极参与,且已取得一定成绩。
 
其中在自动驾驶域控制器领域,联想集团旗下联宝科技近期发布了超高算力AMR自主行驶域控制器产品——EA-R600,其内嵌了双NVIDIA® Jetson AGX Orin™核心模组,可提供高达550TOPS的边缘算力。在安全方面,联宝科技采用水冷系统和独立外置水泵热循环散热,可满足-25℃至80℃工作温度,整机可达到IP65防护等级设计,适用于多种严苛的工作环境。更重要的是,EA-R600还拥有丰富的接口设计,易于维护和扩展升级。
 

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。


 

 

 

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