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李娟

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Zonal架构和中央集中软件下的氛围灯控制

BMW和ADI一起在探索下一代区域化架构下的电子控制,这篇《E2B 10BASE-T1S支持未来创新环境照明的集中式软件和区域架构》围绕氛围灯控制是做了一些考虑。也就是把BMW目前的SP2021(BCP车身域控制)下的设计全改为基于高速通信的模式。

▲图1.现在的设计(2021年)
在我们的认知中,围绕下一代的架构,有两种效果:一个是功能效果一个是部件效果。功能效果就是内饰和氛围灯的效果能够满足交互、实时和复杂的控制逻辑。部件效果是减少线束连接、可以支持Zonal架构,最重要的是把部件硬件化(软件上移)。

▲图2.将来的设计(2025年)
Part 1 BMW的软件上移在这里有一个非常重要的东西就是E2B Hub,E2B集线器覆盖所有的硬件,通过10BASE-T1S以太网通信并将信号转换为ILaS,ILaS在不同Zonal里面都存在,电源由Zonal ECU提供和分配, 对于小型车,一个E2B集线器就足够了。对于功能特别多的豪华车,还可以添加额外的E2B集线器。

▲图3.BMW的Zonal灯光控制雏形
这里的iLAS是LED灯的驱动部分,是广泛的分布于各个Zonal控制器里面。也就是说,在zonal架构里面的硬件是切分的,驱动端是整合的。

▲图4.E2B和Zonal控制器的合作
Part 2 细节的控制器设计也就是说,在我们之前很多人的考虑中,加入以太网到下层的很多功能,需要专用的MCU,也需要增加复杂的底层软件。这个E2B很好理解,可以提供高度优化但灵活的基于硬件的以太网边缘节点,支持:
◎删除软件/软件质量:类似灯这样的,就变成全硬件边缘连接的节点。
◎简化OTA:边缘节点无需OTA,所有的软件在中心。
◎确定性:硬件实现提供完全确定的光照接口,把硬件智能化,映射化。
◎诊断:在中央ECU中处理,在硬件中启用所有连接诊断。
◎安全性:基于硬件的方法减少了可能的攻击对象。

▲图5.去MCU化
也就是说,如果我们继续在Zonal控制器上写灯的控制逻辑,只是把功能集中化一下,软件的价值并不能提升特别多。将来在中央总控上,把所有的应用软件以新的形式写一遍代码,这些代码能出来的动态效果和将来升级的可能性将完全超越之前的车。因为软件集中化,才能让车辆可以实现迭代无忧,否则将有无穷无尽的软件测试等着我们。

▲图6.软件的存在形式
在这个过程中,我们可能看到更多的头(摄像头、雷达头、灯光头)这些里面的软件都被抽出来,然后通过类似的E2B,通信+驱动结合,把每个硬件做网络化,方便软件来管理。
小结:底层的MCU的数量,和底层软件的数量,在汽车里面会被大量消灭,否则将成为软件更新的噩梦。所以随着车企和芯片企业把这些汽车电子打开,纯硬化的时代是会到来的。后面大部分面向用户的,非安全的汽车电子控制,就简化为了传感器+驱动+通信+中央算力!而保留的汽车电子部份,是哪些需要冗余,需要底层进行备份的那些,价值量主要是在可靠!
原作者:朱玉龙


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