究竟什么才是域控制器

2020-05-01

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究竟什么才是域控制器

白天加完班，晚上写文章。5.1 劳动最光荣。

首先我想我一定是飘了，才会挑这么个火热的话题来说。

自从特斯拉问世以来，对他的对标工作全国都在如火如荼的进行，然后大家发现特斯拉的总线网络拓扑跟现有传统车的差别就像安卓系统跟苹果系统的差别一样大，虽然都能打电话发短信装微信，但是内部却是完全不一样。随即全国的汽车从业者们轰轰烈烈的开始了域控制器计划，那究竟什么才是域控制器？是不是将几个功能相近的模块从硬件层面集成到一起，然后将这些功能集成到一个控制器里面来就是域控制器了？

当然不是！

首先从博世定义的E/E架构来说起（下面这个图是从知乎上偷来的，鉴于我没什么名气，肯定没人追究），看看国际上的大佬们定义的什么是域控制器。

单纯从结构上来看的话，我们现在属于最底层的模块化阶段（Modular），每个功能都在自己独立的控制器内部，这样做有什么好处呢？好处就是李书福之前说的4个轮子加2个沙发拼起来就是一辆汽车，对主机厂的要求较低，从不同的零部件厂商购买零部件，按照规定好的通讯协议进行集成就能够完成模块化的电气架构的搭建，不需要主机厂掌握每个技术细节，主机厂需要做的就是集成、测试、验证。

但随着汽车技术的发展与汽车的普及，尤其是在近十年内，新能源汽车的强势崛起，增加了大、小三电系统，使整车的电气架构越来越复杂。并且最近五年，OTA，自动驾驶，智能座舱等概念相继推出。以及车辆越来越多的新增功能使车内的ECU数量也越来越多。这三股浪潮极大的推动了电气架构朝着域控制器的方向发展。

于是汽车电气架构的主要矛盾变成了各个模块日益增长的通讯需求与不够发达的CAN通讯之间的矛盾。

那是否这三股浪潮就直接推动了域控制器的发展呢？首先来看看事物发展的基本规律。一种新的架构提出，总是需要有一些推动力才会持续发展。在工程开发领域，要么是这个技术降低了整车的成本，要么是极大的增强了用户体验，否则一个新技术是很难推行下去的，因为工程师跟用户都不会买单。

那域控制器的出现是否满足了这二者之一呢？再来看看行业的标杆，鸥翼门的Model X。

把Model X的网络拓扑往博世的电气架构发展map中套用，感觉特斯拉直接到了顶端第二级的车载电脑这一级别了。几个主要的总线网络全部都连接到中控模块了，几个总线网络分别是空调总线，动力控制总线，温控总线，车身控制总线，底盘控制总线（自己取的名字，总体上应该是对的）。参照自己此前试驾过两次特斯拉，几乎没有实体按键的特斯拉差不多所有的交互都是通过中控屏来完成的，包括自动驾驶的设置，悬架的软硬，空调，能量回收等等功能，给到用户的直观感受就是屏幕即大脑，从特斯拉的FOTA上来看，可能这5个总线的调度与控制都是在中控显示模块中完成的（功课没做足，不敢说一定，大晚上也没人问）。

说了半天特斯拉，似乎还是没有说明白什么是域控制器，我们回头从E/E架构的Centralization开始说起，这一级真正开始了域控制器的架构，下图中深色的模块就是单个的分域控制器。

域控制器接管辖区内各个 ECU 的控制处理部分，由拥有强大运算力的处理器统一处理，原有 ECU 部分只需要按照命令执行即可。

这样做的好处我觉得有三点，一是弱化基本系统的ECU运算能力，降低其MCU的成本，并且只保留最基本功能使其通用化的程度更高，例如车窗是由电机带动的，如果只保留车窗控制模块的驱动功能，那只要上层的域控制器集成控制功能，这个仅保留驱动模块的车窗控制器通用化程度就大大提高了。二是功能升级的时候仅升级域控制器就能实现一个域内的功能全面升级，而不用逐一去对单个的控制器进行软件升级。三是能够提高单个域内的运算效率，不需要每个控制器自己计算分析之后再把数据发给其他节点，然后其他节点再利用这个数据做运算，而是从各个节点收集上来的数据统一运算处理，极大的增强了系统的运行效率。

这三点好处回到之前说的发展理论，新的架构需要推动力：降本OR用户体验？我觉得对于单台车而言，第二点才是新架构的主要推动力，因为只需要通过简单的升级就能让用户感觉换了一台车，确实是一种与此前100年的汽车都决然不同的用户体验。

至于降本？我觉得这是目前很多人对域控制器的一种理解偏差。域控制器的引入，其实很难实现降本，或者在一定程度上会增加成本。为什么呢？

首先，各个节点的功能更加基础，通用性更高，这就意味着每个单独的领域有专用的子节点ECU，虽然这些ECU通过使用更简单的MCU来降低单品的成本，但域控制器的引入从来并没有降低ECU的数量。

其次，这种理想化的拓扑反而增加了一个强有力的大脑，从这个角度看，每个ECU省的那5块钱也不够填那个那个域控制器挖的坑，好像更贵了一点。

所以从以上两个角度来看，通过域控制器来增强用户体验才是未来域控制器发展的第一推动力，既然发展需要推动力，那阻力是什么呢？阻力就是：

各个主机厂日益增长的“域”望与匮乏的软件开发能力之间的矛盾。

我们都在说软件定义汽车，这就有点像淘宝，淘宝上只有你想不到的，没有你买不到的，限制汽车发展的桎梏就是我们对软件的想象力。而域控制器对OEM的挑战就是这个域内的所有控制逻辑与算法都需要深入的掌握，才能得心应手的对这些功能进行打乱与重组，实现软件结构和算法的最优化。

因此不可避免的我们需要有一个过渡阶段，那就是虽然我们将长期处于社会主义初级阶段，但是我们肯定会在2020年实现全面小康一样，我们可以通过E/E结构的第二级集成化来积累我们的软件能力，先从小康社会开始做起，才是符合一个传统主机厂的发展趋势。

例如在我们的新能源汽车中，三电系统的电机、电池，电控三部分，附带还有温控控制器，充电机，DCDC等新能源领域专用的ECU，统一组成了新能源汽车特有的扭矩分配的域，而这个域的大脑就是VCU，在某些程度上，我们已经实现了这个域内的一些集成化，例如温控部分基本上都集成到VCU内，电机控制器，DCDC，充电机，电机这些强电领域的集成化也在如火如荼的进行中。

从第一级到第二级的演化中，成本的降低是主要的推动力，因为实现了ECU的数量下降，不说别的，就那节省出来的两个ECU外壳的开模费，也是一笔相当大的成本收益。还没有算上不同控制器之间的线束成本，接插件成本等等。在E/E架构集中化的发展过程中，不管是主机厂还是一些能够做集中化ECU的巨头Tier 1们，都在掌握着更多的软件开发经验，为我们朝着域控制器的发展提供了强有力的软件“想象力”。

作为一个最底层的硬件工程师，没有太大的高瞻远瞩，也不具备足够的软件想象力，但作为承载软件的基石，很乐意去贡献自己的一份力量。

劳动最光荣