德州仪器：2024年区域架构如何为完全由软件定义的车辆铺平道路（11页）.pdf

1、区域架构如何为完全由软件定义的车辆铺平道路Peter AberlPeter AberlEmbedded Processing Field Application EngineerAutomotive Central Europe Sales and MarketingTexas InstrumentsStefan HaasStefan HaasEmbedded Processing Field Application EngineerAutomotive Central Europe Sales and MarketingTexas InstrumentsArun VemuriArun Vem

2、uriSector GMBody Electronics and LightingTexas Instruments参考文献内容概览本文介绍了向软件定义车辆的过渡，以及向电动/电子(E/E)区域架构的迁移如何解决配电、传感器和传动器以及数据通信方面的难题。1配电挑战和解决方案 了解新区域架构对汽车配电的影响。2智能传感器和传动器的挑战和解决方案 了解物理和逻辑 IO 功能的分离以及对传感器和传动器的影响。3数据挑战和解决方案 了解在保持通信安全的情况下所需的数据类型组合及其共存性。引言在过去几十年中，电子产品在汽车系统创新中发挥了关键作用。新的半导体器件与新颖的特性相结合，增强了汽车机械系统提

3、供的功能。虽然半导体解决方案和电子产品在汽车电子产品中继续发挥关键作用，但展望未来，汽车创新的更明显特征将是软件创新和整合。软件架构的这种变化是通过开发相关硬件和半导体解决方案来实现的。克服 E/E E/E 架构挑战当今的 E/E 架构主要采用域架构来组织电子控制单元(ECU)，并将电缆连接到特定的域（如动力总成域）。相比之下，区域架构会根据域功能在汽车内部的位置或区域，对多个甚至全部域功能进行分组。图 1 1 展示了对车辆功能进行分组的域和区域方法，而图 2 2 展示了区域架构的更详细视图，其中包含称为车辆计算的中央计算节点。图 1.1.域架构与区域架构。区域架构如何为完全由软件定义的车辆铺

4、平道路2October 2024图 2.2.汽车中的典型区域架构，其中显示了传感器、传动器、区域模块和中央计算节点。这种从域架构到区域架构的转换将有助于使传感器和传动器与中央车辆计算节点保持独立。换言之，硬件和软件更新周期可以不同，传感器和传动器设计可以用于更多个车辆设计周期。此外，区域架构还将减少 ECU 数量和电缆长度，从而简化车辆架构和相关的系统验证工作。区域架构让 OEM 有更大控制权，包括通过无线更新进行高级软件维护；固件无线(FOTA)更新以及始终开启的云连接，从而实现新功能并改进自动驾驶等功能。这还将使 OEM 能够迁移到基于服务的软件结构，例如将实时控制环路转移到区域模块。此外

5、，区域模块可实现更优化的配电拓扑（包括关闭未使用模块的电源），这对于电池电动车辆和混合动力电动车辆尤其有利。尽管利用区域架构有可能实现巨大改进，但在配电、传感器和传动器以及数据平面拓扑方面仍存在挑战。配电将使用区域模块中的智能保险丝从集中式部署过渡到分散式部署。传感器和传动器将变得智能。某些功能（包括控制环路）将移至区域模块，以便增加基于服务的通信，减少基于信号的通信。最后，数据通信将通过速度更高的网络进行，新的物理层(PHY)传输各种数据类型。配电挑战和解决方案蓄电池必须为分布在车辆上的大多数 ECU 供电。在域架构中，由熔断型保险丝和继电器组成的配电盒进行这种配电，如图 3 3 所示。区域

6、架构如何为完全由软件定义的车辆铺平道路3October 2024图 3.3.一个典型的配电盒，此配电盒具有熔断型保险丝和机械继电器。配电盒中的熔断型保险丝具有不同的时间-电流特性(TCC)，以便支持汽车中不同类型的线束和负载。该盒位于车辆中一个可触及的位置，方便轻松更换保险丝。虽然图 3 3 显示配电盒中没有半导体器件，但 OEM 正在使用半导体器件升级这些配电盒；继电器被半导体高侧开关取代，输入/输出控制线路被控制器局域网(CAN)和本地互连网络(LIN)收发器等通信接口取代。使用基于半导体的配电盒的原因有多个方面：增强诊断、故障保护、可复位保险丝、小尺寸设计和减轻线束重量。随着 OEM 部