產(chǎn)品接連上車(chē) 域控制器是什么神仙技術(shù)？

　　在汽車(chē)行業(yè)，域控制器（DCU）悄悄火了起來(lái)。

　　有數據顯示，最近一年域控制器相關(guān)職位的招聘熱度甚至已經(jīng)超過(guò)三電，與ADAS接近。蓋世汽車(chē)在招聘平臺搜索發(fā)現，不管是車(chē)企，還是汽車(chē)零部件公司，亦或是近來(lái)才正式啟動(dòng)造車(chē)的科技公司都在大肆招聘域控制器相關(guān)人員，且薪資水平較高。

　　事實(shí)上，早在此之前，以上多方便已投身域控制器研發(fā)大潮，且已有不少產(chǎn)品成功量產(chǎn)“上車(chē)”，例如小鵬汽車(chē)P7已應用德賽西威IPU03自動(dòng)駕駛域控制器，后續其他車(chē)型也將配套，今年7月上市的吉利星越L亦采用了域控制器，還聲稱(chēng)具備全域FOTA能力……域控制器新車(chē)滲透率正快速提升。

　　域控制器到底是什么？

　　多方密集布局，滲透率快速提升，域控制器究竟是何方神圣？都有哪些神仙技能？

　　在說(shuō)明這一問(wèn)題之前，我們有必要先來(lái)看看，在域控制器“上陣”之前，相關(guān)系統或部件是如何運作的。

　　域控制器的前身是ECU（Electronic Control Unit），也就是電子控制器單元，又稱(chēng)為汽車(chē)的“行車(chē)電腦”，它們的用途是控制汽車(chē)的行駛狀態(tài)以及實(shí)現其各種功能。

　　在目前大部分傳統汽車(chē)采用的分布式E/E（電子電氣）架構中，ECU在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機、變速箱、安全氣囊等各底層執行零部件中廣泛應用，承擔決策功能。而在這樣的架構下，要實(shí)現智能化功能的升級，就需要增加ECU的數量。

　　正因如此，近年來(lái)隨著(zhù)汽車(chē)加速智能化，汽車(chē)中的ECU數量激增。據了解，從1993年到2010年，奧迪A8車(chē)型上使用的ECU數量從5個(gè)驟增至100余個(gè)，奧迪A8L裝配的ECU數量在2013年也已超過(guò)100個(gè)。

　　而隨著(zhù)智能化升級的加速尤其是自動(dòng)駕駛的發(fā)展，一味增加ECU數量已并非良策。

　　由于不同ECU來(lái)自不同供應商，無(wú)論是汽車(chē)功能的開(kāi)發(fā)還是后期的維護升級，車(chē)企均需要和這些供應商分別溝通協(xié)作，過(guò)程繁瑣，汽車(chē)開(kāi)發(fā)周期也因此拉長(cháng)，人力物力成本隨之增長(cháng)。

　　不僅如此，ECU數量的不斷增加，提高了電源和數據分配的布線(xiàn)難度，導致越來(lái)越難進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)，而要更多依賴(lài)人工，當前人工成本上漲，如此一來(lái)自然不劃算。另外，各個(gè)ECU的運算能力不一，都需要自己的冗余設計，這也大幅提高了車(chē)企的成本。

　　此外，由于多數情況下，車(chē)輛的智能化升級不僅僅需要單個(gè)ECU算力的大幅提升，還要求各個(gè)ECU之間可以進(jìn)行高效的信息數據交換，且要留有足夠的算力冗余，以便應對各類(lèi)突發(fā)情況，保障駕駛安全。

　　而在分布式架構下，各個(gè)ECU之間多通過(guò)LIN/CAN等總線(xiàn)相連，傳輸速度本身有限，難以滿(mǎn)足智能汽車(chē)內部信息高效流轉的需求。

　　從另一個(gè)維度來(lái)看，這也使得眾多ECU之間難以進(jìn)行快速協(xié)同升級，也即讓整車(chē)持續的OTA升級變得難以實(shí)施。而要知道，為了降低成本和改善用戶(hù)體驗，OTA已成為智能汽車(chē)時(shí)代的一項基本技能。

　　總而言之，原來(lái)的技術(shù)已經(jīng)不夠用了，有著(zhù)新技能的域控制器因此上陣。

　　域控制器產(chǎn)生于傳統分布式E/E架構集中化的過(guò)程之中，相當于原本相互孤立的ECU相互融合，分組集中控制。借由域控制器，可實(shí)現全車(chē)100余ECU到少數幾個(gè)DCU的變化，控制功能迅速集中，前文所說(shuō)的成本、安全或是升級問(wèn)題也迎刃而解。

　　域控制器可以用更少的器件完成更多的功能，有利于降低成本 。據了解，在一項針對某家整車(chē)制造商的研究中，安波福發(fā)現，使用區域控制器可以整合9個(gè)ECU，并少用數百根單獨電線(xiàn)，這顯然降低了相關(guān)成本。不僅如此，車(chē)輛的重量也因此減少了8.5千克，這既有助于減少二氧化碳的排放，還可以延長(cháng)電動(dòng)汽車(chē)的續駛里程。

　　另外，相較于傳統的分布式ECU，域控制器具備的算力可擴展、更靈活的整車(chē)OTA以及軟件比重的加大，使得汽車(chē)制造商有能力為用戶(hù)提供不斷迭代升級的功能體驗。也就是說(shuō)，車(chē)企可以在不增加ECU的情況下，僅僅通過(guò)芯片算力和軟件算法就可以實(shí)現汽車(chē)功能的升級。

　　更為關(guān)鍵的是，域控制器打破了傳統感知+算法+ECU的捆綁開(kāi)發(fā)模式，由于多種傳感器的感知數據處理可以實(shí)現在域控制器計算平臺的數據融合，這意味著(zhù)，車(chē)輛能夠及時(shí)做出更安全的決策。

　　域控制器都有哪些門(mén)類(lèi)？

　　如今，市面上的域控制器產(chǎn)品越來(lái)越多，而產(chǎn)品品類(lèi)不盡相同。盡管行業(yè)對域控制器尚沒(méi)有統一的分類(lèi)標準，但從目前來(lái)看，域控制器主要有兩種分類(lèi)方式。

　　一種是按區域劃分，具體可分為前區域控制器、左區域控制器、右區域控制器等，由于集中度較高、難度較大等原因，目前僅有特斯拉、安波福等少數企業(yè)采用這樣的分類(lèi)方式，且不同企業(yè)在區域控制器的具體劃分上也有所不同。

　　開(kāi)源證券資料顯示，在特斯拉Model3的架構中，配置有一個(gè)中央計算模塊及三個(gè)區域控制器，這三個(gè)區域控制器分別為前車(chē)身控制模塊、左車(chē)身控制模塊和右車(chē)身控制模塊。

　　其中，左右車(chē)身控制模塊把部分基礎功能按區域進(jìn)行對稱(chēng)劃分，兩者分別負責各自區域內的內外部燈光、門(mén)鎖、車(chē)窗、駐車(chē)卡鉗等等。而相對于左車(chē)身控制器，右車(chē)身控制模塊還具有熱管理和自動(dòng)泊車(chē)輔助系統兩個(gè)獨有的功能。

　　前車(chē)身控制模塊則主要負責為整車(chē)中各個(gè)控制器進(jìn)行電源分配，可以實(shí)時(shí)監測各個(gè)ECU用電情況，及時(shí)切斷部分處于靜態(tài)但功耗高的ECU供電。此外，前車(chē)身控制模塊還包括車(chē)前大燈、雨刮器等功能。

　　安波福的SVA智能汽車(chē)架構則由一個(gè)中央計算集群和多個(gè)區域控制器構成。據悉這可以很好解決車(chē)內控制器過(guò)于繁瑣的問(wèn)題，它能將車(chē)輛所有的計算整合到區域控制器中。同時(shí)，留出足夠的接口，以便后期使用中對汽車(chē)進(jìn)行軟件更新，添加新功能。

　　該公司表示，在先進(jìn)的車(chē)輛電源和數據分配架構中，區域控制器是關(guān)鍵所在，而區域控制器的數量可以根據車(chē)輛的需求和復雜性進(jìn)行調整。

　　相較于這一分類(lèi)方式，按照功能劃分的方式大家可能更為熟悉，目前多數車(chē)企或是零部件企業(yè)都采用這一方式。從目前來(lái)看，主要分類(lèi)有動(dòng)力域控制器、底盤(pán)域控制器、車(chē)身域控制器、座艙域控制器、自動(dòng)駕駛域控制器，不同企業(yè)間略有差異。

　　其中動(dòng)力域控制器，顧名思義，主要集合的是動(dòng)力總成相關(guān)功能，主要負責動(dòng)力總成的優(yōu)化與控制。當然動(dòng)力域控制器不僅僅存在于傳統燃油車(chē)中，在新能源汽車(chē)中，隨著(zhù)電驅和電控系統向集成化發(fā)展，動(dòng)力域控制器也越來(lái)越多地應用。

　　底盤(pán)域控制器，則主要負責具體的汽車(chē)行駛控制，需要對包括助力轉向系統、車(chē)身穩定系統、電動(dòng)剎車(chē)助力器、安全氣囊控制系統等在內的系統進(jìn)行統一的控制。據悉，華為推出的CCA電子電氣架構中，就由底盤(pán)域控制器綜合控制驅動(dòng)、制動(dòng)及轉向。

　　座艙域控制器，負責的是汽車(chē)座艙電子系統功能，可融合傳統的車(chē)載信息系統(儀表)和車(chē)載娛樂(lè )系統(IVI)等功能，同時(shí)集成駕駛員監控系統、360環(huán)視系統、AR HUD、行車(chē)記錄儀和空調控制器等功能。

　　車(chē)身域控制器，主要負責車(chē)身功能的整體控制。從目前的趨勢來(lái)看，由于車(chē)身域控制器涉及安全等級較低，隨著(zhù)汽車(chē)電子電氣架構的進(jìn)一步集中化，有望率先實(shí)現與智能座艙域的融合。

　　自動(dòng)駕駛域控制器，則具備多傳感器融合、定位、路徑規劃、決策控制、無(wú)線(xiàn)通訊、高速通訊的能力，通常需要外接多個(gè)攝像頭、毫米波雷達、激光雷達等設備，完成的功能包含圖像識別、數據處理等。由于要完成大量運算，域控制器一般都要匹配一個(gè)核心運算力強的處理器，能夠提供自動(dòng)駕駛不同級別算力的支持。據悉，德賽西威IPU03的Xavier算力高達每秒30萬(wàn)億次（30TOPS），可實(shí)時(shí)處理來(lái)自車(chē)輛雷達、攝像頭、激光雷達和超聲波系統的海量數據，運行感知、定位、規劃和控制等算法。

　　域控制器都由哪些關(guān)鍵部分構成？

　　不管是以上哪一類(lèi)型，域控制器顯然都“壓力山大”，畢竟將眾多智能化功能控制的工作都攬到了自己身上，實(shí)力當然要跟上，而這并不簡(jiǎn)單。

　　從域控制器的構成來(lái)看，要做到這一點(diǎn)，需要主控芯片、軟件操作系統及中間件、應用算法等多層次軟硬件的有機結合，尤其是主控芯片，作為域控制器的核心部件，將面臨更高的要求。

　　以智能座艙域控制器為例，進(jìn)入智能座艙時(shí)代，運算處理復雜度呈指數級增加。不僅如此，整車(chē)廠(chǎng)往往在前期便需要預埋高性能硬件，因為只有這樣，后續才能逐步釋放預埋硬件的利用率，通過(guò)芯片算法和軟件算力實(shí)現不斷迭代持續更新。

　　基于此，傳統的功能芯片將不再適用，必須選擇集成了中央處理器（CPU）、AI處理單元、圖像處理單元（GPU）、深度學(xué)習加速單元（NPU）等多個(gè)模塊的系統級SoC芯片。隨著(zhù)各個(gè)主機廠(chǎng)越來(lái)越傾向于采用硬件預埋的方式進(jìn)行智能化競賽，采用單個(gè)更高算力SoC芯片或多個(gè)SoC芯片成為主流趨勢。博世智能座艙域控制器技術(shù)，就將儀表和娛樂(lè )域多個(gè)ECU集成在一個(gè)SoC（片上系統）上。

　　據悉，智能座艙傳統芯片廠(chǎng)商如恩智浦、德州儀器、瑞薩，消費芯片廠(chǎng)商如英偉達、高通、三星也也紛紛入局，座艙SoC正在成為供應商之間競爭的焦點(diǎn)。國內芯片廠(chǎng)商如地平線(xiàn)、芯馳科技、華為等也正瞄準智能座艙SoC芯片市場(chǎng)。

　　同樣重要的還有軟件操作系統及中間件，他們主要負責對硬件資源進(jìn)行合理調配，以保證各項智能化功能的有序進(jìn)行。隨著(zhù)汽車(chē)電子電氣架構的向域架構演變，域架構體系下操作系統和中間件的重要性顯著(zhù)提高，同時(shí)系統軟件對于電池管理、汽車(chē)網(wǎng)聯(lián)化及相關(guān)服務(wù)的功能控制占比也逐漸增長(cháng)。

　　而就軟件操作系統來(lái)說(shuō)，該系統大致可分為實(shí)時(shí)操作系統和非實(shí)時(shí)操作系統兩種。

　　就實(shí)時(shí)操作系統而言，其重點(diǎn)在于反應的迅速，系統在接收到輸入信號后，能夠在短時(shí)間內處理完畢并予以反饋，其處理任務(wù)的（最遲）完成時(shí)間是確定可知的。

　　正因如此，實(shí)時(shí)操作系統具備較高的安全性和可靠性，往往被應用在車(chē)控領(lǐng)域，包括傳統的車(chē)輛動(dòng)力、底盤(pán)、車(chē)身以及新興的自動(dòng)駕駛等。

　　非實(shí)時(shí)操作系統與實(shí)時(shí)操作系統相對應，它的關(guān)鍵不在于反應的快慢，注重的是兼容性與開(kāi)發(fā)生態(tài)，被廣泛應用于座艙娛樂(lè )等領(lǐng)域，例如阿里的AliOS、谷歌的Android Auto等。

　　此外值得一提的是應用算法。應用算法是基于操作系統之上開(kāi)發(fā)的軟件程序，也是汽車(chē)品牌差異化競爭的焦點(diǎn)。

　　總之，以上述軟硬件為基礎， 擁有多種“神仙技能”的域控制器正成為未來(lái)汽車(chē)重要發(fā)展趨勢。那么在這一領(lǐng)域，相關(guān)企業(yè)的最新進(jìn)展如何？后續有何規劃？