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汽车通信--EE架构演变

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发布:andyo7 来源:
PostTime:19-5-2024 17:17
EE架构,即电子电气架构(Electrical/Electronic Architecture),是指汽车的电子/电气系统的设计和组织方式,它包括硬件、软件、网络、接口等方面。这个架构是汽车 ... ...

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本文来源:电控知识搬运工(ID:gh_527dd2d25d84)

EE架构,即电子电气架构(Electrical/Electronic Architecture),是指汽车的电子/电气系统的设计和组织方式,它包括硬件、软件、网络、接口等方面。这个架构是汽车智能化、数字化、网联化的基础,也是支撑高级别自动驾驶的关键。随着汽车功能的增加和复杂度的提高,传统的EE架构已经难以满足需求,因此,越来越多的车企开始推出新一代的EE架构,以提升汽车的性能、安全、效率和可扩展性。

EE架构的设计不仅涉及到汽车的传感器、执行器、ECU(电子控制单元)、线束、操作系统等整车软硬件的集成,还包括实现车内高效的信号传输、线束布臵等效果。这种设计需要综合考虑客户功能需求、安装、配置、维护等方面的难易程度和成本,并且需要具备适度的超前性,以适应汽车技术的发展和新的需求挑战。

汽车EE架构演变主要分为三代,第一代为平面架构,也叫分布式架构,第二代叫域控制架构,第三代为区域控制架构。



第一代为分布式,每个电子功能拥有自己的电子控制单元ECU,但这个架构的缺点也很明显,各个ECU基本处于封闭的网络状态,无法实现功能协同,也没办法具备远程OTA升级,于此同时,随着汽车的更新迭代,对于电子功能要求越来越丰富,车上ECU也越来越多,每个ECU各自独立,每个ECU交换信息都需要一条线束控制与传递,所以这个架构结构复杂,很难扩展,同时通信采用的CAN/LIN/Flexray低速网络,影响信息传递时效性。

第二代Domain域控制架构,该架构是按照功能进行域划分,例如博士将整车分为五个域:动力域(power train),底盘域(Chassis),车身域(Body/Comfort),座舱域(Cockpit/Infotainment),自动驾驶域(ADAS)。其中每个域都有自己的核心域控制器,并且通过网关域其他功能域进行通信,以创建同意的整车系统。按照这个功能进行分组,表面上分工非常清晰明确,但并不能解决电缆过多的问题。尽管如此,域控制架构还是实现了改变了汽车的运作方式,通过高速以太网实现功能域的高效通信,改变了汽车的制造,更新和维护方式。



第三代Zonal区域控制架构,也是区域划分,不过主要按照物理位置进行分类,特斯拉Model 3是最早采取这个架构的汽车,分为前车身,左车身,右车身三个区域,对应布置三个区域控制器ZCU负责安装区域内的装置,所有端执行器就近接入ZCU,变成典型的IT计算架构,区域的对外连接通过本区域的区域控制器或者网关,电缆相对较短并且简洁。区域网关和中央计算集群之间的通信链接可以通过较少量的高速网络连接达成,其中可能由少量的双绞线电缆构成。即便将安全关键系统的备用需求纳入考虑,整个车身内的铜缆用量也将大为减少。



区域控制器ZCU网关框架



简单罗列了不同端口的过压过流保护产品,主要是电源端口需要加fuse或者pptc作为过流保护,同时可能会承受5A/5B抛负载浪涌波形,因此电源端口加了到那个率TVS,其余是CAN/Lin/LVDS以及以太网等端口的静电保护。

汽车以太网是区域控制架构的主干网



通过简单的以太网标准介绍以及以太网域CAN/LIN的对比,重点介绍Open Alliance,一个针对汽车行业域技术的非盈利行业联盟,旨在实现汽车网络以太网连接的大规模采用。



Open Alliance标准要求工作电压在24V,但是静电触发电压需要超过100V,同时触发之后需要钳位下来,这个要求普通TVS已经没办法实现,需要具有回折功能的最新产品,工作特性可以参考如下V-I曲线,符合该功能的产品AQ24ETH-02HTG。





CAN ESD已经是汽车应用领域老生常谈的产品,这里不再具体介绍,产品也是市场通用的物料,同封装还要12V, 15V与36V可选。





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