汽車域控制器種類及其功能詳解

核心：整車以博世經(jīng)典的五域分類拆分為動(dòng)力域、底盤域、座艙域/智能信息域、自動(dòng)駕駛域和車身域，這五大域控制模塊共同集成了L3及以上級(jí)別自動(dòng)駕駛車輛的所有控制功能。

動(dòng)力域（安全）
動(dòng)力域控制器，作為智能化的動(dòng)力總成管理單元，通過CAN/FLEXRAY技術(shù)實(shí)現(xiàn)變速器、引擎的精細(xì)管理，電池狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，以及交流發(fā)電機(jī)的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)。其核心優(yōu)勢(shì)在于為多種動(dòng)力系統(tǒng)單元（如內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電池和變速箱）進(jìn)行扭矩計(jì)算與分配，通過前瞻性駕駛策略促進(jìn)CO2減排，同時(shí)提供通信網(wǎng)關(guān)功能。該控制器不僅優(yōu)化動(dòng)力總成性能，還具備電氣智能故障診斷、智能節(jié)電和總線通信等多樣化功能。

未來主流的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案包括：
A）采用Aurix 2G（387/397）為核心的智能動(dòng)力域控制器軟硬件平臺(tái)，對(duì)動(dòng)力域內(nèi)子控制器進(jìn)行功能整合，實(shí)現(xiàn)ECU基本功能的集成，以及面向動(dòng)力域協(xié)同優(yōu)化的VCU、Inverter、TCU、BMS和DCDC等高級(jí)域?qū)哟嗡惴ǖ募伞?br/>B）確保ASIL-C安全等級(jí)，融入SOTA技術(shù)、信息安全功能和通訊管理能力。
C）支持CAN/CAN-FD和Gigabit Ethernet等多種通訊類型，并提供SHA-256加密算法保障通訊安全。
4）隨著CPU和GPU的發(fā)展，動(dòng)力域控制器需要支持Adapative Autosar環(huán)境，并提高主頻至2G以上，以適應(yīng)Linux系統(tǒng)及其他支持POSIX標(biāo)準(zhǔn)接口的操作系統(tǒng)。
在2020年1月16日，合眾汽車工程研究院成功將動(dòng)力域控制器搭載于哪吲汽車，并一次性通過搭載車輛測(cè)試，標(biāo)志著合眾PDCS動(dòng)力域控制器已正式進(jìn)入量產(chǎn)應(yīng)用階段。該系統(tǒng)采用英飛凌多核處理器，主頻高達(dá)200MHz，具備DSP數(shù)字信號(hào)處理及浮點(diǎn)運(yùn)算能力，為Hozon PDCS提供高速處理能力。同時(shí)，采用三核并帶鎖步核的主芯片，實(shí)現(xiàn)更高功能安全，按照ASIL C功能安全等級(jí)開發(fā)，有效保障用戶出行安全。V模型開發(fā)流程確保每一步都可驗(yàn)證，軟件失效率低于3%，結(jié)合AUTOSAR架構(gòu)+MBD建模與控制，顯著提高軟件可靠性。此外，該控制器還能實(shí)時(shí)監(jiān)控電控系統(tǒng)，智能協(xié)調(diào)及監(jiān)控動(dòng)力輸出，從而提升駕控性能及安全性。同時(shí)，它還能保護(hù)電池安全，根據(jù)系統(tǒng)需求同步優(yōu)化能量分配，增加續(xù)航里程。
合眾PDCS動(dòng)力域控制器：創(chuàng)新技術(shù)與安全性能的完美結(jié)合
合眾PDCS動(dòng)力域控制器，搭載高性能英飛凌多核處理器，主頻高達(dá)200MHz，配備DSP數(shù)字信號(hào)處理及浮點(diǎn)運(yùn)算能力，為系統(tǒng)提供卓越的高速處理性能。采用三核并帶鎖步核的主芯片，確保更高的功能安全性，符合ASIL C功能安全等級(jí)，為用戶出行保駕護(hù)航。通過V模型開發(fā)流程，每一步均經(jīng)過嚴(yán)格驗(yàn)證，軟件失效率控制在3%以下，結(jié)合AUTOSAR架構(gòu)與MBD建?？刂疲@著提升軟件可靠性。此外，實(shí)時(shí)監(jiān)控電控系統(tǒng)、智能協(xié)調(diào)動(dòng)力輸出等功能，進(jìn)一步優(yōu)化駕控性能與安全性，同時(shí)保障電池安全，智能分配能量，延長(zhǎng)續(xù)航里程。

哪吒U：哪吒汽車旗下新晉量產(chǎn)力作

哪吒U，作為哪吒汽車的第二款量產(chǎn)車型，以其獨(dú)特魅力和卓越性能，在汽車市場(chǎng)上嶄露頭角。這款車型不僅繼承了合眾PDCS動(dòng)力域控制器的創(chuàng)新技術(shù)與安全性能，更在駕控體驗(yàn)和續(xù)航里程上實(shí)現(xiàn)了新的突破。通過實(shí)時(shí)監(jiān)控電控系統(tǒng)、智能協(xié)調(diào)動(dòng)力輸出等功能，哪吒U進(jìn)一步優(yōu)化了駕駛性能與安全性，為用戶帶來更加安心、舒適的出行體驗(yàn)。同時(shí)，其智能分配能量的設(shè)計(jì)，更是有效延長(zhǎng)了續(xù)航里程，滿足了用戶對(duì)于續(xù)航和動(dòng)力的雙重需求。

合眾汽車動(dòng)力域控制技術(shù)

底盤域，與汽車行駛緊密相關(guān)，涵蓋了傳動(dòng)系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)等多個(gè)方面。傳動(dòng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給驅(qū)動(dòng)輪，其類型包括機(jī)械式、液力式和電力式等。行駛系統(tǒng)則將汽車各部分連接成一個(gè)整體，并起著重要的支承作用。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)則確保汽車能按照駕駛員的意愿進(jìn)行直線或轉(zhuǎn)向行駛。而制動(dòng)系統(tǒng)，通過在汽車車輪上施加與行駛方向相反的外力，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的強(qiáng)制制動(dòng)，以確保減速停車和駐車制動(dòng)的功能。

隨著汽車智能化的發(fā)展，線控底盤技術(shù)逐漸嶄露頭角。線控底盤涵蓋了線控轉(zhuǎn)向、線控制動(dòng)、線控?fù)Q擋、線控油門以及線控懸掛等多個(gè)系統(tǒng)。其中，線控制動(dòng)作為面向自動(dòng)駕駛執(zhí)行端的核心產(chǎn)品，其技術(shù)難度尤為突出。目前，汽車制動(dòng)系統(tǒng)正經(jīng)歷著從機(jī)械、液壓到電子（如ABS/ESC）的演變，而未來則有望進(jìn)一步發(fā)展為線控制動(dòng)。在L2自動(dòng)駕駛時(shí)代，線控制動(dòng)已廣泛應(yīng)用于燃油車、混動(dòng)車和純電動(dòng)車三大領(lǐng)域。隨著汽車智能化趨勢(shì)的推進(jìn)，線控制動(dòng)因其電信號(hào)傳遞的快速響應(yīng)和短剎車距離優(yōu)勢(shì)，正逐漸成為未來汽車智能化的必然選擇。
線控制動(dòng)系統(tǒng)主要分為液壓式線控制動(dòng)（EHB）和機(jī)械式線控制動(dòng)（EMB）兩大類型。EHB系統(tǒng)因其內(nèi)置的備用制動(dòng)系統(tǒng)而擁有較高的安全性，這使得它成為當(dāng)前廣泛推廣并量產(chǎn)的優(yōu)選方案。然而，EMB系統(tǒng)由于缺乏備用制動(dòng)系統(tǒng)且技術(shù)支持相對(duì)不足，其短期內(nèi)的大規(guī)模應(yīng)用面臨挑戰(zhàn)，但長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，它無疑是未來發(fā)展的趨勢(shì)。接下來，我們將對(duì)EHB系統(tǒng)和EMB系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的比較分析。
線控制動(dòng)系統(tǒng)是汽車技術(shù)領(lǐng)域中的一大挑戰(zhàn)，全球范圍內(nèi)，博世、大陸、采埃孚等零部件巨頭是該領(lǐng)域的主要玩家。在國(guó)外，EHB技術(shù)已相對(duì)成熟，但目前仍難以完全滿足L4級(jí)自動(dòng)駕駛的需求，而國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)正在奮力追趕。相比之下，EMB技術(shù)尚處于研究階段，目前面臨較大的突破難題。值得一提的是，博世的iBooster是一款具有代表性的直接型EHB產(chǎn)品，常與ESP系統(tǒng)協(xié)同工作。然而，ESP系統(tǒng)本身也存在失效可能，且其設(shè)計(jì)初衷主要是為AEB類緊急制動(dòng)情況服務(wù)，并不適合常規(guī)制動(dòng)需求。因此，為了應(yīng)對(duì)L3和L4級(jí)自動(dòng)駕駛的挑戰(zhàn)，博世在第二代iBooster的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步推出了IPB+RBU線控制動(dòng)系統(tǒng)。

（2）智能化推動(dòng)線控轉(zhuǎn)向技術(shù)的誕生

隨著智能化的發(fā)展，L3及以上等級(jí)的智能汽車要求在部分或全程中駕駛員能脫離操控，這進(jìn)一步推動(dòng)了線控轉(zhuǎn)向（Steering By Wire, SBW）技術(shù)的出現(xiàn)。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，如機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（MS）、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（HPS）、電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EHPS）和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS），已無法滿足這些高級(jí)別自動(dòng)駕駛的需求。

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過電子信號(hào)連接駕駛員輸入接口（如方向盤）與執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如轉(zhuǎn)向輪），消除了直接的液力或機(jī)械連接。它依賴于助力電機(jī)接收電信號(hào)指令來精確控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。值得注意的是，SBW技術(shù)的發(fā)展與EPS緊密相關(guān)，且其系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要具備冗余功能以增強(qiáng)安全性。

當(dāng)前，SBW系統(tǒng)主要采用兩種方式來實(shí)現(xiàn)冗余功能：一是完全取消方向盤與轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械連接，通過多個(gè)電機(jī)和控制器來提升系統(tǒng)的可靠性；二是在方向盤與轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間加入電磁離合器作為備用措施，以增加系統(tǒng)的容錯(cuò)能力。

從全球范圍來看，EPS的主要供應(yīng)商包括博世、捷太格特、NSK、耐世特等國(guó)際知名企業(yè)。這些供應(yīng)商中，日本企業(yè)多以精密軸承為基礎(chǔ)，逐步拓展至EPS領(lǐng)域；而美國(guó)和歐洲的供應(yīng)商則多從tier 1級(jí)別橫向進(jìn)軍EPS。相較之下，中國(guó)的主要供應(yīng)商如株洲易力達(dá)、湖北恒隆和浙江世寶，在規(guī)模和技術(shù)方面仍需努力追趕。此外，EPS的客戶群體也相當(dāng)廣泛，包括汽車制造商、零部件供應(yīng)商以及一些科研機(jī)構(gòu)等。
線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（SBW）因涉及技術(shù)、資本及安全等多方面高要求，其核心技術(shù)目前主要掌握在海外零部件巨頭手中，導(dǎo)致該領(lǐng)域的進(jìn)入壁壘極高。然而，近年來國(guó)內(nèi)企業(yè)如聯(lián)創(chuàng)電子和浙江萬達(dá)已開始逐步涉足SBW領(lǐng)域，預(yù)示著國(guó)內(nèi)企業(yè)未來在該業(yè)務(wù)領(lǐng)域可能取得突破。接下來，我們將詳細(xì)探討線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（SBW）的主要供應(yīng)商及其產(chǎn)品現(xiàn)狀。

座艙域/智能信息域（娛樂信息）

傳統(tǒng)的座艙域由多個(gè)分散的子系統(tǒng)或模塊組成，這種架構(gòu)已無法滿足現(xiàn)代汽車對(duì)于多屏聯(lián)動(dòng)、智能駕駛等復(fù)雜功能的需求。因此，座艙域控制器這一集中式的計(jì)算平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生。智能座艙涵蓋了全液晶儀表、中控大屏、車載信息娛樂系統(tǒng)、抬頭顯示等多項(xiàng)功能，其中，域控制器扮演著核心角色。它通過以太網(wǎng)、MOST總線或CAN總線等網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)了儀表盤、導(dǎo)航等部件的協(xié)同工作。此外，座艙域控制器還進(jìn)一步融合了智能駕駛ADAS系統(tǒng)和車聯(lián)網(wǎng)V2X系統(tǒng)，從而優(yōu)化了駕駛體驗(yàn)和車載互聯(lián)功能。

智能駕駛輔助系統(tǒng)是現(xiàn)代汽車不可或缺的一部分，它包含了感知層、決策層和執(zhí)行層三大核心組件。感知層主要依賴車載攝像頭、毫米波雷達(dá)等傳感器來獲取車輛周圍的環(huán)境信息。這些傳感器與車身上的速度傳感器、角度傳感器等協(xié)同工作，為決策層提供全面的數(shù)據(jù)支持。而座艙域控制器則在這一過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，它通過獨(dú)立感知層收集車內(nèi)外的各種數(shù)據(jù)，并結(jié)合生物識(shí)別技術(shù)如人臉識(shí)別、聲音識(shí)別等，綜合判斷駕駛員的生理和行為狀態(tài)。這樣，系統(tǒng)就能根據(jù)實(shí)際需求推送相應(yīng)的交互請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)更智能、更人性化的駕駛體驗(yàn)。同時(shí)，車內(nèi)交互方式也從單一的物理按鍵交互升級(jí)為觸屏交互、語(yǔ)音交互、手勢(shì)交互等多種方式并存的狀態(tài)。多模交互技術(shù)的運(yùn)用，更是將“視覺”、“語(yǔ)音”等模態(tài)的感知數(shù)據(jù)融合在一起，提供了更精準(zhǔn)、更智能的交互體驗(yàn)。

智能駕駛輔助系統(tǒng)構(gòu)成圖
在座艙電子域控制器領(lǐng)域，偉世通和Aptiv分別推出了各自的領(lǐng)先方案。偉世通推出的Smart Core方案，旨在將信息娛樂、儀表板、信息顯示、HUD、ADAS和網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行高度集成。據(jù)偉世通介紹，其方案不僅具有出色的擴(kuò)展性，還提供了高水平的網(wǎng)絡(luò)安全保障，能夠輕松實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的功能域。而Aptiv則推出了集成駕駛艙控制器（ICC），該方案采用了英特爾最新的汽車處理器系列，支持多達(dá)四個(gè)高清顯示器，并具有出色的可擴(kuò)展性，可適應(yīng)從入門級(jí)到高端產(chǎn)品的各種需求。ICC在圖形處理能力（提升10倍）和計(jì)算能力（提升5倍）方面帶來了顯著改進(jìn)，通過單芯片中央計(jì)算平臺(tái)，可輕松驅(qū)動(dòng)儀表、HUD和中央堆棧等多個(gè)座艙顯示器。

自動(dòng)駕駛域（輔助駕駛）

自動(dòng)駕駛域控制器是車輛實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛功能的核心部件。它能夠融合多傳感器數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)定位、路徑規(guī)劃和決策控制。為了實(shí)現(xiàn)這些功能，域控制器需要與攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等設(shè)備相連，進(jìn)行圖像識(shí)別和數(shù)據(jù)處理。與傳統(tǒng)的搭載外設(shè)工控機(jī)和控制板的方案相比，現(xiàn)代自動(dòng)駕駛域控制器更加簡(jiǎn)潔高效，核心在于強(qiáng)大的芯片處理能力。

在算法層面，自動(dòng)駕駛汽車通過車載傳感器感知周圍環(huán)境，包括激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、攝像頭、GPS和慣導(dǎo)等。這些傳感器提供的數(shù)據(jù)經(jīng)過域控制器處理，形成對(duì)環(huán)境的感知和理解。通過適當(dāng)?shù)臎Q策模型，域控制器制定出相應(yīng)的駕駛策略，控制車輛沿著規(guī)劃好的路徑行駛。

為了滿足自動(dòng)駕駛的算力需求，域控制器需要配備一個(gè)高性能處理器。目前市場(chǎng)上，多個(gè)供應(yīng)商如NVIDIA、華為、瑞薩、NXP、TI、Mobileye等都提供了不同的解決方案。這些方案在提供強(qiáng)大算力的同時(shí)，也注重系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

在自動(dòng)駕駛技術(shù)的推動(dòng)下，越來越多的汽車供應(yīng)商和Tier1廠商開始涉足這一領(lǐng)域。他們通過不斷創(chuàng)新和優(yōu)化，為消費(fèi)者提供更加安全、舒適的駕駛體驗(yàn)。

車身域（車身電子）

隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，車身控制器數(shù)量逐漸增多。為了降低成本并減輕整車重量，車身域控制器應(yīng)運(yùn)而生，旨在將原本分散在車頭、車中、車尾的多個(gè)功能器件，如后剎車燈、后位置燈、尾門鎖以及雙撐桿等，進(jìn)行統(tǒng)一集成。這一技術(shù)趨勢(shì)推動(dòng)了車身域控制器的演變，從原先分散的功能組合，逐步發(fā)展為集成了車身電子基礎(chǔ)驅(qū)動(dòng)、鑰匙功能、車燈、車門、車窗等眾多功能的大控制器。

車身域控制系統(tǒng)涵蓋了燈光、雨刮洗滌、中控門鎖、車窗控制等多項(xiàng)功能。同時(shí)，它還集成了PEPS智能鑰匙、低頻天線、電子轉(zhuǎn)向柱鎖等先進(jìn)技術(shù)。此外，車身域控制器在通信方面也經(jīng)歷了從傳統(tǒng)架構(gòu)到混合架構(gòu)，再到最終Vehicle Computer Platform的升級(jí)過程。在這個(gè)過程中，通信速度的提升以及高功能安全基礎(chǔ)算力的價(jià)格下降，成為了推動(dòng)車身域控制器發(fā)展的關(guān)鍵因素。

目前，車身域電子系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)τ趪?guó)內(nèi)外企業(yè)而言都尚處于開發(fā)初期。國(guó)外企業(yè)在如BCM、PEPS、門窗、座椅控制器等單功能產(chǎn)品上擁有深厚的技術(shù)積累，而國(guó)內(nèi)企業(yè)則面臨產(chǎn)品線單產(chǎn)品相對(duì)低端等挑戰(zhàn)。因此，從整個(gè)車身域重新布局和定義系統(tǒng)集成產(chǎn)品，對(duì)于國(guó)內(nèi)企業(yè)來說將是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。