智駕|一文看懂汽車自動駕駛的“大腦” 域控制器 原創
自動駕駛的域控制器(Domain Controller)是車輛電子電氣架構中的核心計算單元,用于集中處理特定功能域(如自動駕駛、車身控制、動力系統等)的數據和邏輯。在自動駕駛領域,它的作用尤為關鍵,主要負責整合傳感器數據、運行算法、決策控制,最終實現車輛的自主駕駛功能。
以博世經典的五域分類拆分整車為動力域(安全)、底盤域(車輛運動)、座艙域/智能信息域(娛樂信息)、自動駕駛域(輔助駕駛)和車身域(車身電子),這五大域控制模塊較為完備的集成了L3及以上級別自動駕駛車輛的所有控制功能,共同構成了智能汽車的核心控制系統,實現了汽車智能化、自動化和舒適化的升級。
??汽車五大域控制器解析
?? 動力域控制器:管理動力總成,包括變速器、引擎、電池等,優化動力分配,實現節能減排。
?? 底盤域控制器:掌控傳動、行駛、轉向和制動系統,確保行車安全和舒適性。
?? 座艙域控制器:集成全液晶儀表、中控系統等,實現智能交互和娛樂信息管理。
?? 自動駕駛域控制器:負責多傳感器融合、路徑規劃等,實現自動駕駛功能。
?? 車身域控制器:集成車身電子控制,如車燈、車門等,提供便捷的車身控制體驗。
自動駕駛域控制器的主要作用
- 傳感器數據融合
- 接收來自攝像頭、激光雷達、毫米波雷達、超聲波傳感器等多源傳感器的實時數據。
- 通過算法(如卡爾曼濾波、神經網絡)將不同傳感器的數據融合,生成車輛周圍環境的統一模型(如高精度地圖、障礙物識別)。
- 運行自動駕駛算法
- 執行感知(目標檢測、車道線識別)、定位(SLAM)、規劃(路徑規劃、行為決策)、控制(轉向、加速、制動)等核心算法。
- 依賴高性能芯片(如英偉達Orin、高通驍龍Ride、華為MDC)提供算力支持。
- 實時決策與車輛控制
- 根據環境感知結果,做出避障、變道、跟車等決策,并通過CAN/LIN總線或以太網向執行器(如ESP、EPS、電機控制器)發送控制指令。
- 功能安全與冗余設計
- 符合ISO 26262 ASIL-D安全等級,具備冗余計算能力(如雙芯片備份),確保系統在部分硬件失效時仍能安全運行。
- 支持OTA(遠程升級),持續優化算法和功能。
- 多域協同
- 與車身域(如燈光、車門)、動力域(如電池管理)等其他域控制器交互,確保整車協同工作(例如自動泊車時需要聯動轉向、制動、檔位)。
與傳統ECU的區別
- 集中化:替代傳統分布式ECU(單個功能一個控制器),減少硬件復雜度。
- 高性能:需要強大的算力(TOPS級)處理AI模型和大量數據。
- 軟件定義:支持靈活部署算法,適應不同自動駕駛級別(L2~L4)。
典型架構示例
- 硬件層:多核SoC(如英偉達Xavier)、GPU/ASIC加速芯片、內存、通信接口(以太網、CAN FD)。
- 軟件層:
- 操作系統(如QNX、Linux+ROS)。
- 中間件(如AUTOSAR AP)。
- 算法棧(感知/規劃/控制算法)。
應用場景
- L2級(如自適應巡航、自動泊車):處理簡單的傳感器數據。
- L4級(Robotaxi):需滿足全無人駕駛的高實時性和安全性要求。
汽車域控制器是伴隨著整車電子電器架構的演變產生的。ECU 增多——數量多的ECU錯綜交錯,不僅帶來了十分復雜的線束設計,而且邏輯控制也十分混雜,針對這個問題開始使用域的架構:1、能夠將傳感與處理分開,傳感器與ECU不再是一對一的關系。管理起來比較容易。2. 另外可以適當的集成化,減少ECU的數量。3. 平臺的可擴展性也會更好。
汽車域控制器將汽車電子各部分功能劃分成幾個領域,如動力傳動域、車身電子域、輔助駕駛域等等,然后利用處理能力強大的多核CPU/GPU芯片相對集中的控制域內原本歸屬各個ECU的大部分功能,解決整車車載電子日益增長的發展需要。域控制器能夠使車輛具備多傳感器融合、定位、路徑規劃、決策控制的能力,通常需要外接多個攝像頭、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。
目前汽車廠商的電子電氣架構升級都仍處于域集中式架構階段,以蔚來 ET7為例,集中式電子電氣架構分為輔助駕駛域、底盤域、動力域、座艙域和車身域(也有劃分增加了信息娛樂域)。少數領先的車廠已經發展到了跨域融合階段,比如大眾的MEB 平臺采用三大控制器來對全車進行控制與功能實現。
一、動力域(安全)
動力域控制器是一種智能化的動力總成管理單元,借助 CAN/FLEXRAY 實現變速器管理、引擎管理、電池監控、交流發電機調節。其優勢在于為多種動力系統單元(內燃機、電動機發電機、電池、變速箱)計算和分配扭矩、通過預判駕駛策略實現 CO2 減排、通信網關等,主要用于動力總成的優化與控制,同時兼具電氣智能故障診斷、智能節電、總線通信等功能。
在動力域相關的功能模塊中,主要包括動力域控制器、整車控制系統VCU、電池管理系統BMS、VBU等。
二、底盤域(車輛運動)
底盤域是與汽車行駛相關,由傳動系統、行駛系統、轉向系統和制動系統共同構成。傳動系統負責把發動機的動力傳給驅動輪,可以分為機械式、液力式和電力式等,其中機械式傳動系統主要由離合器、變速器、萬向傳動裝置和驅動橋組成、液力式傳動系統主要由液力變矩器、自動變速器、萬向傳動裝置和驅動橋組成;
行駛系統把汽車各個部分連成一個整體并對全車起支承作用,如車架、懸架、車輪、車橋都是它的零件;轉向系統保證汽車能按駕駛員的意愿進行直線或轉向行駛;制動系統迫使路面在汽車車輪上施加一定的與汽車行駛方向相反的外力,對汽車進行一定程度的強制制動,其功用是減速停車、駐車制動。
三、座艙域/智能信息域(娛樂信息)
座艙域控制器主要控制車輛的智能座 艙中的各種電子信息系統功能,這些功能包括中控系統、車載信息娛樂系統、抬頭 顯示、座椅系統、儀表系統、后視鏡系統、駕駛行為監測系統、導航系統等。
智能座艙域包括HUD、儀表盤(Cockpit)和車載娛樂信息系統(In-Vehicle Infotainment,簡稱IVI)三個最主要的組成部分。HUD是非常實用的功能,將ADAS和部分導航功能投射到擋風玻璃上,諸如ACC、行人識別、LDW、路線提示、路口轉彎提示、變道提示、剩余電量、可行駛里程等。HUD將很快會演變為AR HUD,在L3和L4時代成為標配。進入L3時代,駕駛員狀態監測(Driver Status Monitor,DMS)將成為必備的功能,包括:面部識別、眼球追蹤、眨眼次數跟蹤等將引入機器視覺和深度學習算法。而L4時代則必備V2X(Vehicle to everything)。
智能駕駛輔助系統的構成主要包括感知層、決策層和執行層三大核心部分。感知層主要傳感器包括車載攝像頭、毫米波雷達、超聲波雷達、激光雷達、智能照明系統等,車輛自身運動信息主要通過車身上的速度傳感器、角度傳感器、慣性導航系統等部件獲取。而通過座艙域控制器,可以實現“獨立感知”和“交互方式升級”。
四、自動駕駛域(輔助駕駛)
自動駕駛域控制器負責實現和控制汽車的自動駕駛功能,其需要具備對于圖像信息的接 收能力、對于圖像信息的處理和判斷能力、對于數據的處理和計算能力、導航與路 線規劃能力、對于實時情況的快速判斷和決策能力,需要處理感知、決策、控制三 個層面的算法,對于域控制器的軟硬件要求都最高。
自動駕駛與高級輔助系統密不可分。ADAS域控制器,即承擔了自動駕駛所需要的數據處理運算力,包括但不限于毫米波雷達、攝像頭、激光雷達、GPS、慣導等設備的數據處理,也承擔了自動駕駛下,底層核心數據、聯網數據的安全。作為一個中樞,自動駕駛域控制器承上啟下,很好的服務了汽車的智能化。
五、車身域(車身電子)
車身域控制器,BCM(Body Control Module)/BDU (Body Domain Unit),是最重要的車身部件之一,平時大家開車最常見的解鎖汽車,燈光控制,雨刮控制燈都是它負責。一個功能強大的車身控制模塊能夠顯著提高汽車的舒適性和便捷性,讓駕駛員操作更加流暢,因此BCM也衍生出不同功能,不同類別。
總結來說,自動駕駛域控制器是車輛的“大腦”,通過高性能計算、多傳感器融合和AI算法,讓汽車具備環境感知、決策規劃和自主控制的能力。隨著技術發展,域控制器將變得更強大、更集成化,推動自動駕駛向更高等級邁進。
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本文轉載自??數字化助推器??? 作者:天涯咫尺TGH
