分享

Zonal EE架构:实现完全基于以太网通信的汽车电子电气架构

 小明师兄 2021-11-21

汽车行业正在经历一场范式转变,现在驾驶员是焦点,而不是车辆本身。将货物或人从A点运送到B点的纯机械机器的时代已经一去不复返了,因为我们在道路上互动、驾驶车辆和运输货物的方式正在发生根本性的变化。这个移动性新时代的一个重要转折点是从传统的车辆转变为面向服务和软件定义的车轮上的巨型计算机,需要持续和安全地改变车辆能力,即时、按需和空中(OTA)。
目前的汽车电气/电子(EE)架构有无数的电子控制单元(ECU)和一个中央车辆网关,随着时间的推移,变得非常复杂。这种架构的网络线束通常发展成为车辆中第三重和最昂贵的部件,重量高达50公斤,总长度达5公里。今天,自动驾驶的趋势将进一步增加对线束的需求,增加更多的ECU,即执行器和传感器。在过去,ECU的整合是业界为降低复杂性而采取的应对措施之一,等等。特别是在ADAS和驾驶舱电子领域,专用域控制器取代了几个ECU。在未来,汽车以太网将更进一步,使汽车EE架构发生更彻底的变化,从而大大减少线束长度、重量、成本和复杂性。
由于TSN协议和随之引入的基于IP的端到端实时通信使面向服务的架构(SOA)的软件方法,车辆的线束将完全改变为区域性的EE架构。在新的EE架构中,ECU的整合和电力分配与数据交换的协调将进一步促进重量和成本方面的优势。因此,我们提出了一个新的汽车ECU类别,并将其称为 "区域网关"。这些ECU将提供对传统汽车网络的访问,如CAN和LIN,对以太网设备的交换功能,以及配电支持,如负载感应和保护。冗余的以太网主干结构,如环形结构,加上TSN支持,将确保安全和稳健,以达到更高的ASIL水平。对ZonalEE架构的调查表明,减少线束长度的潜力很大,最高可达50%以上。此外,将线束分解成复杂度较低、物理范围较小的子线束,将使成本降低,并实现自动化生产。
7年多来,伟世通在多域整合领域进行了研究,开发了世界上第一个驾驶舱域控制器(集群和IVI),该控制器自2018年起与一家德国原始设备制造商进行生产。此外,一个ADAS域控制器正处于产品开发阶段。最近,我们正在与一些OEM和供应商合作,研究分区EE架构的课题,以及设计用于数据交换和动力分配的分区门方式。
汽车行业几十年来长期运行的格局也在发生变化。设计汽车电子/电气(E/E)架构的传统方法,几十年来一直被证明是可行的,并已达到其可扩展性墙。为了扩大规模,技术转变必须强调总体范式的转变,这反过来又会带来更多的挑战。今天的ECU是可扩展的吗?汽车电子产品在20世纪70年代首次被引入该行业。多年来,它们被更广泛地采用,以至于到了20世纪90年代,几乎所有的车辆都有计算机控制的系统在车上。今天,汽车司机与飞机驾驶员一样,不再是机械地与他们的车辆相连。相反,汽车现在接收各种输入到其电子系统,而电子系统又控制着车辆的机械方面。一辆现代汽车由多达30,000个部件组成,包括150台计算机或 "ECU",我们现在处于一个汽车的电子网络不再可控的地步,特别是当司机正在寻求他们车辆的更多功能和个性化。在目前可用的库存或工厂升级选项的领域之外,每一个额外的功能或能力都需要委托一个新的ECU。每个新的ECU都需要开发、配置和维护,并且必须与许多其他ECU兼容。由于大流行病或劳工罢工,一个零件的缺失或过时可能会使生产线停工,并使OEM厂商损失数百万美元。


    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多