时间: 2023-12-11 13:10:47 作者: 智能座舱域产品
从市场趋势而言,随着中国乘用车市场发展趋于饱和以及终端花钱的那群人年龄结构的变化,如何以新颖且差异化的使用者真实的体验,实用且高端的先进的技术,打造出有市场竞争力的产品,是OEM关心的重中之重;从技术趋势而言,无人驾驶行业内都在寻求一个能满足以下需求的全新架构:包括降低电子电气复杂度,提高电子电气架构效率,提升总装生产线效率,实现更快速的开发和迭代,软硬件
如上提到的集中式域控制器方案的实现并不是一蹴而就的,大多数表现在车身单元本身具备较多的
单元。包含无人驾驶域本身、智能座舱方向、智能底盘方向、原车身控制单元(统称iBCM)。因此,在真正的完成大域控的中央控制方案之前,无人驾驶系统会阶段性的引入诸如智能座舱域控制器,智能底盘域控制器等等。如上的划分其目的是打破原有功能边界,可按照区域划分,形成区域控制器,完成功集能域架构渐进性的向整车集中式架构进化。
。整体来说,车辆总体方案偏向于选用中央计算平台+区域控制的拓扑形式,搭载车-云一体化的整车级SOA 软件架构。而阶段性的无人驾驶控制管理系统需要一种区域控制单元PDC(power data centers)对周围的电子系统分配电源,收集并分发大量原始传感器数据,并对这一些数据进行处理以实现无人驾驶命令等。区域控制器PDC中主要集成以下几部分功能,包含车身舒适、底盘、动力、热管理、智能驾驶、大数据、电源模式、能源消耗数据服务、功能降级及异常处理、整车标定、SOA 服务等功能。
如前所述,区域控制器PDC是整车物理区域的不同种传感器采集/执行器驱动的中心枢纽以及区域数据中心。可有效地承接整车的物理接口,对区域分布的电源进行分配,平衡不同的输入输出控制等,从而支持智能汽车内部的跨域融合。
对于当前整个无人驾驶车辆平台而言,整个平台预计搭载 PDC 3~4 个。正常的情况下,这些区域控制器布置于车辆的四个角处,如果对无人驾驶相关传感器的密度、电力需求都很高的场合,可优先考虑在B柱附近增加两个PDC。
如上图表示了3个典型位置的区域控制器。分别是前舱区域控制器、座舱区域控制器、尾舱区域控制器。各区域控制器的功能如下:
智能底盘、车身舒适系统的 IO 接入(如后舱周边4-6颗超声波雷达原始数据处理);
一般的,由于前舱区域控制器与座舱区域控制器分别为无人驾驶控制器及智能座舱控制器提供对应的电源、接口、传感器信号解决能力,因此该处的区域控制器是必须配置。而后舱PDC实际上能够准确的通过其处理的功能而作为选配方案。
PDC的功能之一是负责区域内用电器的供电与用电管理,量化用电行为,提高用电效率与安全性。在下一代无人驾驶系统的区域控制架构中,由于需要最大限度地考虑各控制器的供电冗余,对于区域控制器而言就需要有两路电源对整车进行独立供电。同时需要作为二级电源分配节点,给对应区域内下级控制器、传感器或执行器提供电源供电管理。
对于如上提到的冗余供电模型,需要最大限度地考虑与智能电网管理模块产品的配合设计来完成相应的供电架构,其结果是完成一套完整的能适应不同自动驾驶等级的灵活的
基本电源架构阶段:实现功能安全的独立供电、负载用电情况记录与分析,并实现用电故障诊断与隔离。
ESP、EPS等功能安全要求高的控制器进行隔离处理,满足用电安全,确保功能安全目标的完成。
对于区域控制器的供电需求,需满足同步供电类型配的电要求为非常电 ECU 供电考虑 PDC 供电或驱动的必要性,30A,45A 为一般配电的经验值,后续可根据真实的情况调整,对于为常电ECU供电时需要仔细考虑整车睡眠状态下还需要继续供电,因此就需要采取了自动唤醒的电源供电方式来进行驱动。此外,需要仔细考虑单路要求的电流消耗不超过额定最大值,当特殊控制器需要保留硬线唤醒时,PDC 需提供唤醒供电。
区域控制器承担了区域信息中心或网关部分功能。PDC作为区域控制单元需要对其所负责的区域内节控制节点进行通信管理与信息转发,缩短信息通路,提高通信效率与安全性。
-FD或100M以太网就能充分满足现有通信需求。为提升系统级功能安全,则通过预留双路CAN或以太网通信进行数据备份。考虑到下一代产品中需要面向服务进行开发的SOA需求,区域控制器通信能力则需要至少预留一路CAN或
PDC 总体可实现不同类别的传感器采集以及控制器驱动。根据不一样的传感器,提供不同的采集策略;根据不一样的执行器,在控制器驱动过程中,提供不同的驱动策略、驱动断开策略、驱动过载保护等。
区域控制器作为整车级部分区域I/O输入输出及控制中心,将由其处理功能单一的节点,向软件计算中心集中,且在其中提供底层服务。这种集成区域内的功能模块,标准化硬件I/O的采集与驱动,能大大的提升扩展性与通用性。
为计算中心实现新的复杂功能或特性提供软硬件基础,把分配在区域控制器PDC中的软件模块进行原子或基础服务的封装,一般在计算中心中通过SOME/IP协议调用相关资源,为计算中心实现新的复杂功能或特性提供软硬件基础。在新的应用软件中将进行功能的重新划分,划分原则参照功能策略、分层功能时延、区域同步性、代码复用率、功能可能的迭代速率、功能安全这几个维度进行。
下一代智能驾驶汽车有必要进行面向服务的SOA设计,这一过程需要控制单元参照其所承担的服务功能(车身舒适、AC、底盘、HCU 等)层面进行接口统一、服务转化和封装管理。用于其计算平台功能调用,如功能激活、解闭锁服务、车窗控制服务等。
功能大多分布在在简单的传感信息处理上,也即对其中的12个超声波雷达信号处理。包含提供如基础服务或增强服务等。12个超声波雷达USS 对应自动泊车、代客泊车配置。同时,对于如上的12个超声波雷达,应该要依据其安装的地方分别布置于车身不同的机舱内。如果是前后各一个PDC的模式,则是分别分配前后六个USS到两个不同的PDC中,如果是4个PDC模式,则是区分前左、前右、后左、后右分别各挂3个USS的方式来进行信息处理。
如上探测的目标、报警、车位信息需要发送到泊车控制器、行车控制器、座舱域控制器等用于控制自动泊车、低速行车、倒车 AEB 、报警提示等。
对于智能汽车来讲,其着重关注车身舒适及底盘的相关控制逻辑。以上两者中,前者对于实时性要求不高,因此,适用于譬如像智能启动、内部灯光、电动车窗、电脑车门、胎压监测、电动转向柱调节等。以上后者中,由于其功能安全要求比较高,则需要适配更高的实时性和准确性。当然,正常的情况下,制动相关的控制会单独放到另外一个功能安全和控制性能更高的控制器(如车身控制单元VDC)中,但是部分制动功能也会不可避免的放到区域控制器中,如智能悬架控制中的空气悬架就会将传感器你和执行器介入PDC中,并根据PDC反馈的传感器状态爱和整车状态,发送高度调节指令给PDC调整空气悬架高度,且通常境况搞下,空气悬架高度检测功能集成到PDC中,定期唤醒监测车身高度。此外,通常前PDC保留EPB控制,集成EPB控制模块。
同时为满足更高级别的功能安全需求,PDC 可单独搭载 功能安全较高的MCU,向上支持功能安全到 ASILD级别。算力可支撑基本的传感器原始信号处理需求和控制器逻辑运算需求,一般会预留 50%以上算力。
软件架构、服务中间件来支持具有高安全高确定性的软件部署。中央计算平台上要求底层软件、底层硬件、应用层软件、应用层硬件解耦。作为实现这一智能服务平台的区域控制单元,PDC有必要进行有效的设备管理及配置管理,尽可能多的帮助中央域控制单元实现阶段性解耦和接口封装。实现设备即插即用,软硬件随时适配。通过执行更简单的控制功能,例如灯光、音频系统,从而进一步减少控制单元的数量。