过去十多年的汽车智能化和信息化发展产生了一个显著结果就是ECU芯片使用量越来越多。从传统的引擎控制系统、安全气囊、防抱死系统、电动助力转向、车身电子稳定系统;再到智能仪表、娱乐影音系统、辅助驾驶系统;还有电动汽车上的电驱控制、电池管理系统、车载充电系统,以及蓬勃发展的车载网关、T-BOX和自动驾驶系统等等。
传统的汽车电子电气架构都是分布式的(如下图2-1),汽车里的各个ECU都是通过CAN和LIN总线连接在一起,现代汽车里的ECU总数已经迅速增加到了几十个甚至上百个之多,整个系统复杂度越来越大,几近上限。在今天软件定义汽车和汽车智能化、网联化的发展趋势下,这种基于ECU的分布式EEA也日益暴露诸多问题和挑战。
图2-1 汽车分布式EEA
为了解决分布式EEA的这些问题,人们开始逐渐把很多功能相似、分离的ECU功能集成整合到一个比ECU性能更强的处理器硬件平台上,这就是汽车“域控制器(Domain Control Unit,DCU)”。域控制器的出现是汽车EE架构从ECU分布式EE架构演进到域集中式EE架构(如图2-2所示)的一个重要标志。
域控制器是汽车每一个功能域的核心,它主要由域主控处理器、操作系统和应用软件及算法等三部分组成。平台化、高集成度、高性能和良好的兼容性是域控制器的主要核心设计思想。依托高性能的域主控处理器、丰富的硬件接口资源以及强大的软件功能特性,域控制器能将原本需要很多颗ECU实现的核心功能集成到进来,极大提高系统功能集成度,再加上数据交互的标准化接口,因此能极大降低这部分的开发和制造成本。
对于功能域的具体划分,各汽车主机厂家会根据自身的设计理念差异而划分成几个不同的域。比如BOSCH划分为5个域:动力域(Power Train)、底盘域(Chassis)、车身域(Body/Comfort)、座舱域(Cockpit/Infotainment)、自动驾驶域(ADAS)。这也就是最经典的五域集中式EEA,如下图2-2所示。也有的厂家则在五域集中式架构基础上进一步融合,把原本的动力域、底盘域和车身域融合为整车控制域,从而形成了三域集中式EEA,也即:车控域控制器(VDC,Vehicle Domain Controller)、智能驾驶域控制器(ADC,ADAS\AD Domain Controller)、智能座舱域控制器(CDC,Cockpit Domain Controller)。大众的MEB平台以及华为的CC架构都属于这种三域集中式EEA。
图2-2 域集中式EE架构
域控制器市场概述2018年,基于德尔福提供的域控制器技术,奥地利TTTech公司开发的zFAS控制器率先应用在奥迪A8当中。伟世通公司则推出了SmartCore域控制器,集成信息娱乐、仪表板、信息显示、HUD、ADAS等功能。这些产品开创了商用功能域控制器产品之先河,全球各大Tier 1供应商纷纷跟进,整个域控制器市场逐渐发展起来。
在国内市场,华为、德赛西威、航盛电子、东软等企业也推出了DCU解决方案,并得到了国内车企的采用。比如,2020年小鹏汽车推出的智能轿跑P7就采用了德赛西威基于英伟达Xavier打造的自动驾驶域控制器产品——IPU03。
当前,整个业界对DCU市场都有非常乐观的预期。据佐思产研的预测,2025年全球汽车DCU(座舱 自动驾驶)出货量将超过1400万套,2019-2025期间年平均增长高达50.7%。