衛(wèi) 強(qiáng)，黃貫軍，呂自國(guó)，王海光

（河南天海電器有限公司，河南 鶴壁 458000）

隨著汽車(chē)E/E架構(gòu)的演變進(jìn)化，日益增長(zhǎng)汽車(chē)電子功能，使得線束主干越來(lái)越粗，分支越來(lái)越多，線束體積越來(lái)越大，同樣線束質(zhì)量也會(huì)隨之加重。為簡(jiǎn)化汽車(chē)線束鋪設(shè)面積、減輕線束質(zhì)量，適應(yīng)電器功能的各項(xiàng)需求，域控制器在未來(lái)將被廣泛應(yīng)用在汽車(chē)上。

1 域控制器的發(fā)展

所謂“域”就是將汽車(chē)電子系統(tǒng)根據(jù)功能劃分為若干個(gè)功能塊，每個(gè)功能模塊內(nèi)部系統(tǒng)架構(gòu)由域控制器為主導(dǎo)搭建，各個(gè)域內(nèi)部的系統(tǒng)互聯(lián)仍可使用CAN和FlexRay等通信總線。而不同域之間的通信，則需要傳輸性更高的以太網(wǎng)為主干網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)信息交換任務(wù)。對(duì)于功能域的具體劃分，不同的整車(chē)廠會(huì)有自己的電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)理念，每個(gè)功能域中，控制域處于絕對(duì)中心，它們需要強(qiáng)大的處理功率和超高的實(shí)時(shí)性能以及大量的通信外設(shè)。

在控制器的發(fā)展歷程中，可以將汽車(chē)電子架構(gòu)分為3個(gè)階段，分別是：以功能模塊控制器為中心的階段、域控制器階段和集成式中央計(jì)算機(jī)階段。最終，汽車(chē)將會(huì)成為一臺(tái)載有超級(jí)計(jì)算機(jī)的無(wú)人駕駛交通工具。如圖1所示。

圖1 汽車(chē)電子電氣架構(gòu)的發(fā)展

2 域控制器的特點(diǎn)和分類

按照電器模塊及功能的劃分，一般整車(chē)電子架構(gòu)可以劃分為5個(gè)域：駕駛輔助/自動(dòng)駕駛域、智能座艙控制域、車(chē)身控制域、底盤(pán)域、動(dòng)力總成域。而其中駕駛輔助/自動(dòng)駕駛域、智能座艙域和車(chē)身域?yàn)槠?chē)未來(lái)車(chē)企差異化競(jìng)爭(zhēng)，實(shí)現(xiàn)軟硬件分離，從而實(shí)現(xiàn)軟件盈利的關(guān)鍵核心點(diǎn)。如圖2所示。

圖2 域控拓?fù)鋱D

域控制器階段是以以太網(wǎng)為骨干網(wǎng)面向服務(wù)的架構(gòu)，按功能劃分的集中化可以加速軟硬件分離，節(jié)約整車(chē)電器架構(gòu)的成本，具體的優(yōu)點(diǎn)如下。

1）減少內(nèi)部算力的冗余，避免ECU數(shù)量膨脹，減少設(shè)計(jì)算力總需求。

2）傳統(tǒng)分布式架構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交互，集中式架構(gòu)可以統(tǒng)一交互，并實(shí)現(xiàn)整車(chē)功能協(xié)同。

3）集中式架構(gòu)后，線束縮短，整車(chē)質(zhì)量減輕。

3 域控制器對(duì)線束的影響

隨著整車(chē)電器功能的不斷增加，線束的鋪設(shè)面積和線束質(zhì)量都在面臨巨大的挑戰(zhàn)，而模塊集成度越來(lái)越高和通信能力的不斷提升，對(duì)于整車(chē)低壓線束而言，無(wú)疑是雪中送碳。通過(guò)以下幾點(diǎn)闡述域控對(duì)線束的影響。

3.1 功能模塊的集成

整車(chē)低壓線束鋪設(shè)面積之所以會(huì)不斷加大，其主要原因是模塊之間的連接不能完全通過(guò)CAN來(lái)實(shí)現(xiàn)，還需要大量的物理硬線作為信號(hào)線進(jìn)行往復(fù)傳輸，這就會(huì)導(dǎo)致線束回路增加，線束直徑變粗，線束物料等成本也隨之增加。

按照功能域的架構(gòu)設(shè)計(jì)，可以把往來(lái)較多的功能設(shè)定為一個(gè)功能域，例如，可以將儀表控制器、T-box和娛樂(lè)主機(jī)等模塊合并，命名為座艙域，各模塊之間的信息交互完全可以在控制器內(nèi)部完成，而儀表可以通過(guò)更快捷（電源線+視頻線）的方式給顯示屏進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，從而大大減少導(dǎo)線的用量，不僅可以達(dá)到線束減負(fù)的作用，同時(shí)也減少了模塊的數(shù)量和車(chē)內(nèi)的占用空間。如圖3所示。

圖3 座艙域

3.2 域控的分布

為了降低控制器成本和整車(chē)質(zhì)量，集成化需要把所有的功能器件從車(chē)頭部分、中間部分和車(chē)尾區(qū)域進(jìn)行有效的劃分，如后制動(dòng)燈、后位置燈、尾門(mén)鎖、雙撐桿統(tǒng)一連接到一個(gè)總的控制器里面。車(chē)身域控制器從分散化的功能組合逐漸過(guò)度到集成所有車(chē)身電子的基礎(chǔ)驅(qū)動(dòng)、鑰匙功能、車(chē)燈、車(chē)門(mén)、車(chē)窗等的大控制器。

那么根據(jù)整車(chē)電器的功能以及位置，可以將域控制器布置在相對(duì)適中的位置，既可以滿足域控自身的電性能要求，同時(shí)也兼容相應(yīng)的電器功能連接。以圖4為例，為更合理地分布架構(gòu)，可以把域控分別布置在左右A柱兩側(cè)，且該位置也是機(jī)艙、儀表、車(chē)身以及門(mén)線束布置走向的必經(jīng)之路，左右域分別控制以最短的傳輸距離連接相應(yīng)的功能，這就使域控的分布得到了極大的發(fā)揮，同時(shí)也大大減少了整車(chē)線束導(dǎo)線用量。

圖4 域控架構(gòu)

3.3 傳輸速率的提高

在整車(chē)電器數(shù)量不斷增加、信息交互呈幾何增長(zhǎng)的前提下，單靠傳統(tǒng)的線束導(dǎo)線傳輸信號(hào)已經(jīng)完全無(wú)法滿足信息交互需求，那么車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的通信速度也必須隨之提升。從傳統(tǒng)的LIN、CAN再到FlexRay總線和以太網(wǎng)，其傳輸速率也在不斷刷新記錄，或許在未來(lái)的某個(gè)階段，整車(chē)低壓線束將會(huì)演變成新的構(gòu)建，即電源線和信號(hào)線，柔性電路裝置也必將會(huì)誕生。

4 結(jié)束語(yǔ)

縱觀整個(gè)汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展，智能網(wǎng)聯(lián)化帶來(lái)信息流一直在大量增加，逐漸由傳統(tǒng)造車(chē)演變?yōu)榧軜?gòu)和軟件定義汽車(chē)，再加上控制單元的高集成度和信息交互速率的大幅提升，必將為線束的輕量化和自動(dòng)化裝配打下夯實(shí)基礎(chǔ)。相信在域控制器不斷進(jìn)入車(chē)載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的趨勢(shì)下，汽車(chē)電子系統(tǒng)也必將產(chǎn)生由內(nèi)而外的大變革。