关于下一代智能BMS的域控制器核心介绍

主要收集一些公开的域控制器相关知识，驶入智能化的世界。

域控制器是指在“域”模式下，至少有一台服务器负责每一台联入网络的电脑和用户的验证工作，相当于一个单位的门卫一样，称为“域控制器（Domain Controller，简写为DC）”。在对等网模式下，任何一台电脑只要接入网络，其他机器就都可以访问共享资源，如共享上网等。

什么是域控制器？

1.什么是域控制器

过去十多年的汽车智能化和信息化发展产生了一个显著结果就是ECU芯片使用量越来越多。从传统的引擎控制系统、安全气囊、防抱死系统、电动助力转向、车身电子稳定系统；再到智能仪表、娱乐影音系统、辅助驾驶系统；还有电动汽车上的电驱控制、电池管理系统、车载充电系统，以及蓬勃发展的车载网关、T-BOX和自动驾驶系统等等。

汽车分布式EEA

为了解决分布式EEA的这些问题，人们开始逐渐把很多功能相似、分离的ECU功能集成整合到一个比ECU性能更强的处理器硬件平台上，这就是汽车“域控制器（Domain Control Unit，DCU）”。域控制器的出现是汽车EE架构从ECU分布式EE架构演进到域集中式EE架构的一个重要标志。

域集中式EE架构

域控制器是汽车每一个功能域的核心，它主要由域主控处理器、操作系统和应用软件及算法等三部分组成。平台化、高集成度、高性能和良好的兼容性是域控制器的主要核心设计思想。依托高性能的域主控处理器、丰富的硬件接口资源以及强大的软件功能特性，域控制器能将原本需要很多颗ECU实现的核心功能集成到一起来，极大提高系统功能集成度，再加上数据交互的标准化接口，因此能极大降低这部分的开发和制造成本。

对于功能域的具体划分，各汽车主机厂家会根据自身的设计理念差异而划分成几个不同的域。比如BOSCH划分为5个域：动力域（Power Train）、底盘域（Chassis）、车身域（Body）、座舱域（Cockpit/Infotainment）、自动驾驶域（ADAS）。

大算力域控制器用于配置在中高端车型，是作为技术高点和品牌宣传的亮点。因此从受重视程度上来讲，是中低算力的轻量级域控所不能比的，这是能够体现品牌力和影响力的重要因素。

因此，域控制器Tier1在与主机厂合作的过程中，产生了多样化的合作模式。主要有以下几种形式：

硬件+底层软件

硬件+底层软件+中间件

硬件+底层软件+中间件+部分应用算法（行车 or 泊车 or DMS）

硬件+底层软件+中间件+全部应用算法 （全栈交付）

当出现功能和体验问题的时候，团队是否能够从应用算法端一直挖到最底层的传感器。问题的根源有可能是芯片驱动导致，或者感知导致，能不能在这个链条里面从前到后把所有链路都打通，对团的能力是最直接的挑战。”

但域控制器的出现，也将对行业、企业组织甚至商业合作模式带来一定改变。

日前，大陆集团车身电子事业群中国区副总裁海岳明（Juergen Heim）先生在接受媒体采访时表示，由于域控制器的高集成度，需要在整车开发更前期的时候介入，才能获得更好的效果；同时，这些复杂高性能的计算单元，需要更大规模的工程师团队来协作开发，尤其是在坚持软硬件分开的情况下，需要软件公司、硬件公司、软件安全以及整车企业的软件部门，甚至于第三方软件公司都加入进来，无疑将加大这一研发的难度。

什么时候可以实现？

值得庆幸的是，“在系统集成领域，我们有着非常雄厚的积累和沉淀”，大陆集团车身电子事业群中国区副总裁海岳明（Juergen Heim）先生如是说道。不管是硬件方面，还是安全网络的防护，亦或是软件，大陆集团都有相应的产品解决方案，包括但不限于中国市场量身定制的增强现实抬头显示器、符合不同市场要求的混合式V2X、为网络安全保驾护航的子公司ARGUS和Elektrobit（EB）、在线新能源汽车电池监测系统以及智能商用车车联网生态系统等等。

“集成是我们的核心，让我们更好地互联、更好地呈现信息，也需要更好地集成，以可靠、安全、有效、高效的方式，用对的产品和对的信息解决方案以及对的架构做系统集成这件事”，海岳明先生介绍道。

基于此，大陆集团在今年法兰克福车展中推出了全新的集成车身电子平台（IIP），以实现在一台计算机上同时运行多个具有不同安全需求的操作系统，支持包括QNX、Linux、Andriod等开源操作系统。

据大陆集团介绍，IIP是电子电气架构变革的里程碑，它将车载电子元件从许多独立的控制单元转移到一些高性能计算机平台上，可以与大陆集团现有产品组合高度匹配，并实现高度平台化、拓展性、网络安全、车规级质量等等，从而为未来智能网联汽车驾驶舱内的人机互动提供技术基础。

“使用IIP有一个非常好的优势就是整个人机用户界面可以做的非常统一，它可以基于高通芯片驱动6块屏，且目前功能已非常完备，最快将在2021年实现批量生产”，大陆集团车身电子事业群仪表及人机界面事业部中国区负责人华兰超先生介绍道。

大陆集团高性能计算单元

而眼下，大陆集团高性能计算单元的首个产品————车载服务器（ICAS1）已实现量产，并赢得了首个客户大众ID.系列，并在ID.3上投入使用。

且在大陆集团的未来规划中，

2020-2021年，产品EMC（电磁兼容性）和MCU（微控制单元）性能将进一步提升，并加入热管理系统；

2022-2023年，更大程度增强安全性、高效，降低成本，同时将客户的要求融入，从而找到最优化的市场平台；

最后就是高度集成的服务器架构，也就可以实现一个高度集成的HPC高性能计算单元跨域并连接不同的域，即域控制器（MDC）。

域控制器正在加速到来，不只是大陆集团，博世、伟世通、安波福等企业相应都有所规划，其中安波福更是早在2017年，便在奥迪A8上实现了首个将各类功能集中到中央域架构的供应商，其放弃了目前所有驾驶辅助系统相互分离的ECU，转而集中于同一个地方——中央驾驶辅助控制单元。

集中式电子电气架构和面向云管端一体化SOA的软件平台已成为了汽车的大脑中枢，相比于软件定义汽车，架构定义汽车的说法更为合适。

汽车电子电气架构EEA，主要包括硬件架构、软件架构和通信架构三个维度，本文探讨以域控制器为核心的硬件架构。

“功能域”

功能域，即依据功能而设置域控制器，域控制器之间通过以太网和CANFD相连。

功能域控制器大体可分两类，一类是对算力要求高的座舱域和自动驾驶域，这类域控制器需要处理大量数据；第二类是对算力较低的动力总成域、底盘域、车身域，这类域控制器主要涉及控制指令计算以及通讯资源。

在此功能基础上，为了协同和降低成本，出现了跨域融合的方案，即将两个或者多个功能域，进一步合并为一个域控制器，例如将动力域、底盘域、车身域合并。

从集成度相对较低的“五域”（自动驾驶域、动力域、底盘域、座舱域和车身域）逐步过渡到“三域”（自动驾驶域、智能座舱域、车控域，加上若干网关）。

华为的三域架构

“位置域”

位置域，又称为区域控制器，即在统一的中央计算平台下，以物理区域位置来定义。

区域控制器可就近布置线束，大大减少了线束成本，还可以减少通信接口，节省了空间；也能进一步提升算力利用率，同时数据也能统一交互；与此同时，只需对中央计算平台进行OTA即可，软件的更新更加灵活。

在中间发展阶段，可能会出现由多个计算平台向一个中央计算平台过渡的过程。

未来云平台会作为中央计算平台的补充，完成部分实时性要求不高的计算。

域控制器现状

功能域最典型的例子，就是大众的E3架构，E3主要由车辆控制域（ICAS1）、智能驾驶域（ICAS2）和智能座舱域（ICAS3）组成，整体上看，分布式模块还比较多。

大众E3架构

而位置域最典型的例子是特斯拉，包括了中央计算模块（CCM）、左车身控制模块(BCMLH)、右车身控制模块(BCMRH)三大域控制器，中央计算模块集成了自动驾驶和信息娱乐系统，基本有了中央集中式架构的雏形。

特斯拉的EEA架构

目前，大部分的车企的EEA架构仍处于早期的功能域阶段，部分功能域集中化，形成“分布式ECU+域控制器“的过渡方案，最后朝着“中央计算单元+区域控制器的架构演进，过程可能长达5-10年。

进一步演进

从分布式架构，到域功能集中，再到跨域融合，最终到中央计算平台，该演化过程基本成为行业共识。

博世汽车EEA演进路线

非常典型的是长城汽车，EEA的规划就是按照这个思路。

长城自主研发的GEEP电子电气架构，目前演进到了第三代，包含动力/底盘、车身、座舱、自动驾驶四个域控制器，属于跨域融合架构。

长城正在研发第四代和第五代电子电气架构，第四代属于中央计算平台+区域控制器架构，中央计算平台包括了中央计算、智能座舱、自动驾驶，中央计算进一步整合le 车身、网关、空调、电池、底盘等功能，计划在2022年推出。

长城汽车GEEP架构

而第五代电子电气架构则是将整车软件高度集中在一个中央大脑，计划2024年面世。

集中式电子电气架构发展趋势下，域控制器已经是硬件领域的必争之地。

高算力域控制器本身，特别是座舱和自动驾驶，已经是一颗SoC的芯片，集成度已经很高；另外一方面，域控制器的数量还是太多，当前依然是一个过渡的产品。

最终域控制器的形态可能就剩一个中央域，通过一个中央计算单元来控制整车功能，就像现在的电脑和手机一样，核心就是一颗SoC芯片。

在三电技术逐步成熟的背景下，汽车人参考认为，智能汽车沿着三条主线在演进，一是打造全新的电子电气架构、 操作系统、高算力芯片等通用化平台，通过OTA实现软硬件分离；二是构建数字座舱，打造生态系统；三是提高自动驾驶过程中的场景体验。

而全新的电子电气架构，更像是三条主线的引子，域控制器是硬件架构的核心。

下面罗列一些主要的ECU：

EMS（Engine Mangement System）发动机管理系统，应用在包括汽油机PFI（如上图）、GDI，柴油机，混合动力系统等，主要控制发动机的喷油、点火、扭矩分配等功能。

TCU（Transmission Control Unit）自动变速箱控制单元，常用于AMT、AT、DCT、CVT等自动变速器中，根据车辆的驾驶状态采用不同的档位策略。

BCM（Body Control Module）车身控制模块，主要控制车身电器，比如整车灯具、雨刮、洗涤、门锁、电动窗、天窗、电动后视镜、遥控等。

ESP（Electronic Stability Program）车身电子稳定控制系统，车身电子稳定控制系统。ESP可以使车辆在各种状况下保持最佳的稳定性，在转向过度或转向不足的情形下效果更加明显。ESP是博世公司的专门叫法，譬如日产的车辆行驶动力学调整系统VDC（Vehicle Dynamic Control ），丰田的车辆稳定控制系统VSC（Vehicle Stability Control ），本田的车辆稳定性控制系统VSA（Vehicle Stability Assist Control），宝马的动态稳定控制系统DSC（Dynamic Stability Control ）等。现如今很多中高端合资车、国产车都会配备这个模块。

BMS（Battery Management System）电池管理系统，顾名思义这个控制器是专门针对配备有动力电池的电动车或者混合动力车准备的。主要功能就是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过度充电和过度放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。

VCU（Vehicle Control Unit）整车控制器，用于混合动力/纯电动汽车动力系统的总成控制器，负责协调发动机、驱动电机、变速箱、动力电池等各部件的工作，提高新能源汽车的经济性、动力性、安全性并降低排放污染。

域控制器是由域主控处理器、操作系统和应用软件及算法等三部分组成