未来汽车电子电器架构初探

在人类进化的过程中，直立人是人类进化最关键的一个阶段；脑的发育，使人类制造和使用工具的能力越来越强，并且产生了语言，使其适应环境的能力越来越强．可见人类进化过程中最显著的变化之一是脑容量的增加。

现有的汽车电子电器架构，是随着90年代汽车电子控制单元的出现而逐步发展来的，基本的形式为：所有的子网络连接到中央网关，然后通过中央网关与其他网络上的节点进行通讯。在之前各个系统相对独立的背景下（功能更多的由子网内部的节点交互来实现），这个架构非常清晰的反映了整车的功能分配逻辑。

随着技术的发展，新的功能需要更多的节点和传感器参与，出于降低复杂度和成本的需求，也就越来越强调将全车网络作为一个不可分割的整体来进行考量。新一代的网络架构，就基于这样的背景来进行设计。

提到新的网络架构，就不得不提到域控制器，域控制器的概念开始诞生，按照个人理解，应该还是子网间数据交互的量，以及新功能本身需要的计算能力所推动的，但这并非是一个全新的概念，未来的设计也不需要重新“创造”这一节点。

动力总成系统

现在看来，动力总成域控制器的角色由VCU或EMS扮演，负责协调变速箱，电池模块，电机模块等节点之间的关系，以及动力总成系统与整车其他系统间的信号交互。

底盘系统

底盘系统由于各ECU节点与其执行部分紧密结合（如ESP，EPS，eBooster，ACM，ASDM，BSM），且单个的底盘控制器也无法胜任所有的控制任务，对于已经存在的功能，似乎并无必要增加单独的域控制器。

车身控制系统

车身控制系统的主节点为BCM，这应该是所有系统中最早具备域控制器雏形的ECU。网络拓扑上似乎也没有继续变化的趋势……无非是功能变得更加强大。

信息娱乐系统

这个系统的变化相当之大，液晶屏的大规模应用和手机操作系统的入侵已经把信息娱乐系统变成了互联网和汽车的主战场之一，现在它不但要负责整车所有功能（不仅仅是信息娱乐功能）的HMI交互，云端及其他移动媒体的交互，还要运行车载OS，实现信息娱乐自身相关的功能，车内氛围管理……这几乎是一台电脑要做的事情。由此可见，信息娱乐系统的域控制器化不可避免。

自动驾驶系统

最后，自动驾驶系统，这是个全新的系统，不但新增了功能和控制策略，还新增了大量的传感器，拜图像识别和深度学习算法所赐，新增的控制策略需要耗费大量的计算资源，这对控制单元提出了更高的要求，自动驾驶本身的功能也还在发展中，所以此控制器还会进一步的发展。

V2X

目前的阶段，V2X似乎并不需要一个专门的网络，毕竟它只是信号交互的协议和格式需求，而非逻辑需求，应属于某个域控制器的一部分，只不过是无线的。但如果云计算大幅增加，或是各个域控制器与外部网络的交互需求大幅增加，那有可能会有一个单独的节点扮演“无线路由器”的角色，这样的概念应该已经存在，量产的话还需要一些时间。

另外，别忘了手机也可以作为无线网络的节点。

如果域控制器之间的骨干网用以太网来进行通讯，那么底盘缺少一个域控制器作为该子网的网关，自动驾驶系统的域控制器恰好可以充当这个角色，原因如下：

1.自动驾驶系统的执行机构和底盘ECU节点关系紧密，ESC和eBooster负责减速，EPS负责转向。

2.由于没有单独的底盘域控制器，需要自动驾驶域控制器充当底盘子网（CAN网络）和整车CAN网络间的网关

因此可能的未来架构（简图）如下：

传感器的布置应当围绕ECU节点来完成，为下一级的网络拓扑。

冗余

冗余的设计应当首先从信号需求层面考虑，包括信号的输入和输出，为了实现功能，需要什么哪些信号，如果一个重要信号的输入只有一个来源或者一个路径，且没有其他信号可以替代，那么就需要考虑增加其冗余。对于实现某个功能所需要的各个ECU，都需要进行这样的冗余分析，最终分析出来的结果，就可以作为设计的依据。

网络协议的选择

CAN - FD，LVDS，LIN作为子网的网络，TSN作为骨干网的网络基本已成定势。MOST，Flexray在国外品牌上还会有应用，但在国内品牌上应当不会太多，以其成本和性能相比于其他通用协议并无太大优势，而技术又过于复杂，人才难以满足需求。TSN在某些子网还可以充当补充或LVDS的替代，如视频传输等场合。

几乎可以想象以后的域控制器都和八爪鱼一样，有着大量形似触手的传感器和执行器连接线束