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德州仪器:发挥区域架构在汽车应用中的优势
 

【CTIMES / SMARTAUTO ABC_1 报导】    2023年07月10日 星期一

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在领域架构中,ECU 根据功能而分类为不同领域,而区域架构则是一种依照 ECU 在车辆内实际位置对其进行分类的新方法,并利用中央闸道来管理通讯。这种物理接近减少 ECU 之间的布线,不但节省空间,还能减轻车辆重量,同时也提升处理器速度。

领域架构
领域架构

要了解领域架构,首先要了解 ECU 通常根据功能分类的五个领域如下:

●动力系统领域:管理汽车驾驶功能,包括电动马达控制和电池管理、引擎控制、变速箱和转向控制

●先进驾驶辅助系统领域:处理感测器资讯并做出决策以协助驾驶,包括摄影机模组、雷达模组、超音波模组和感测器融合

●车载资讯娱乐系统领域:管理车内的娱乐,并实现车内与外界的资讯交换,包括音响主机、数位驾驶舱和车载资通讯系统控制模组

●车身电子与照明领域:管理车内的舒适、便利和照明功能,包括车身控制模组、车门模组和头灯控制模组

●被动安全领域:控制安全气囊控制模组、煞车控制模组、底盘控制模组等安全相关功能

ECU 透过其自身领域内特定且相关的网路进行通讯和交换资料,同时还与领域外的 ECU 进行通讯。由於不同领域可能采用不同的网路,因此需要由闸道充当桥接器。

图 中说明一辆采用领域型车辆架构的汽车。在此图中,有一个中央闸道模组连接到汽车中的不同领域。每个领域执行多项功能。领域控制器(例如动力系统的车辆控制单元))包括闸道功能。此领域闸道有助於在支援相关领域的 ECU 之间,以及在该领域与车辆其馀部分之间进行数据通讯。

领域控制器同样整合 ECU,透过整合由多个 ECU 实现的常见功能,大幅降低系统成本。TI 的 Jacinto 7 处理器整合原始处理能力的 ArmR CortexR A-72 核心来处理资料、整合 Arm Cortex R-5Fs 进行即时控制,同时还整合用於高速网路的 Gigabit 时效性网路(TSN))和乙太网路交换器。

区域架构简介

如果把汽车比喻成房间,把 ECU 比喻成聚集在房间内、讨论着不同话题的人,那麽领域架构就相当於将这些人散乱地分组,让房内的人在各自的讨论群组中互相叫嚣。

区域架构中的车辆根据 ECU 在车内的位置来组织 ECU,并增加一个车辆运算模组。车辆运算模组是一部具有强大处理能力的电脑,可以执行任何功能的所有计算。此图还描绘汽车不同区域中的区域模组和相关边缘节点。

此种架构可以使用低频宽网路(例如控制器区域网路(CAN)))在不同区域模组和中央闸道/运算模组之间进行通讯。不过,乙太网路等高速网路也是不错的选择,因为它们在汽车温度内提供高可靠性和平稳运作。对於跨中央运算和区域模组的分散式运算,PCIe 是非常适合的网路选择。

区域架构的配电模组优势

工程师也会善用 ECU 重组来将配电架构最隹化,特别是重新设计智慧接线盒,将电力分配给车辆中的不同负载和 ECU。具体来说,工程师正在用半导体解决方案取代继电器和保险丝。

在区域架构中,配电箱是分散的,以便每个区域都有自己的配电单元来为相应区域中的模组供电。区域架构中的每个配电区域都整合配电功能和管理网路流量的区域模组。新的配电架构将减轻线束电缆的重量,进而提高内燃机车辆的燃油效率,提高电池电动车的行驶里程。

从领域到区域架构的过渡 - 救场的跨界架构

将整车架构从目前的领域架构过渡到新区域架构是一项艰巨的任务。不仅必须设计新的区域模组,而且大多数软体都必须重新开发和重新设定以支援新架构。此外,更换熔化保险丝和重新设计整车线束必须经过彻底的验证和认证。所有这些都表明车辆架构很可能将移转至跨界架构。

跨界架构是现有领域架构和新区域架构的结合,将保留领域和相应的边缘节点。区域架构中的中央运算可能会细分为 ADAS、IVI 和 VCU 运算模组,领域专属边缘节点则直接与相应的中央运算模组通讯。跨界架构中的区域模组很可能专注於配电,而不是充当区域中所有边缘节点的闸道。也就是说,区域模组看起来更像传统的车身控制模组(BCM),只不过汽车中会有多个这样的模组。

结论

随着 ECU 数量的增加,车辆架构已经演变为一种领域架构,其中 ECU 根据每个 ECU 正在执行的相关功能进行分组。然而,这已增加网路和配电的复杂性。汽车设计师现在正在设计基於区域架构的车辆,第一代车辆会是跨界架构,以最隹化资料和配电。新的区域架构最终将减轻线束电缆的重量,进而提高内燃机车辆的燃油效率,提高电池电动车的行驶里程。

關鍵字: ECU  CAN  TI  TI 
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