[实用新型]一种基于区域控制器的汽车电子电气架构拓扑结构

说明书

一种基于区域控制器的汽车电子电气架构拓扑结构，包含中央计算平台系统、中央电气分配中心、区域控制器及以太网骨干网络，区域控制器通过CAN/LIN总线及传统硬线连接各自区域的传感器执行器。中央计算平台系统实现整车功能的控制逻辑和算法；中央电气分配中心为中央计算平台和区域控制器提供电源分配和保护；区域控制器实现各区域传感器数据采集和执行器驱动，并通过以太网骨干网与中央计算平台交互数据。同时区域控制器也作为二级电气分配中心，集中给区域内各电器件供电。该架构拓扑结构使整车分散的电器件通过就近的区域控制器集中通信和供电，节约线束，降低成本；同时，功能算力的集中化可减少控制器数量，提升架构的可拓展性。

技术领域

本实用新型涉及汽车电子电气架构领域，特别是涉及一种基于区域控制器的汽车电子电气架构拓扑结构。

背景技术

汽车诞生百余年已经从纯粹机械时代逐渐进化到了如今的智能、网联、电动、自动化时代，汽车上的功能越来越繁杂，控制器、执行器、传感器越来越多。无论是传统的分布式电子电气架构，抑或是划分功能域的电子电气架构,都面临着以下一些问题：1.跨域功能的激增、各控制部件总线通信需求的激增导致的传统总线(如CAN，CANFD,FlexRay)负载率过高及带宽不够的问题；2.软件功能大面积分散，同时总线带宽不够带来的车辆功能复用度低、升级困难的问题；3.绝大部分功能对应的执行器、传感器和系统控制器分散在车辆不同区域，分散通信和供电的方式带来线束重量、成本上的压力问题。

这些问题，随着自动驾驶、新能源和智能网联技术在汽车领域的应用发展愈发明显，对车企造好车和快速走向市场带来了阻碍。随着芯片处理能力的提升，以及车载以太网在汽车上的快速发展，传统的分布式电子电气架构已经逐步向新一代集中式电子电气架构发展。

现有技术的电子电气架构一般是基于功能域的电子电气架构，按整车的功能特性划分为几个功能域，一般划分为车身控制域，动力控制域，底盘控制域，信息娱乐域，辅助驾驶域，三电控制域等。每个功能域的执行器和传感器需要通过总线或者硬线连接到该域对应的控制器中，而传感器、执行器和控制器分散在整车各个几何区域，最终导致整车线束连接回路异常复杂，线束长度重量成本都不理想，现有技术的汽车电子电气架构示意图如图1所示。

同时，整车功能分散在不同域的控制器中，功能升级时，需要对众多的控制器进行软件刷写，控制器之间的网络大部分仍是CAN和LIN总线为主，少数FlexRay总线，这些总线传输速率很低，软件更新包通过这些总线传输到众多控制器进行刷写，整体效率很低。同时低速率的网络越来越满足不了当下汽车的应用场景，如自动驾驶，智能网联等。

实用新型内容

在上述背景下，本实用新型提出了一种基于区域控制器的汽车电子电气架构拓扑结构，旨在优化电子电气架构，使之满足网络通信带宽要求以及功能拓展，升级便利性的要求，并降低整车线束重量和成本。

为实现该目的，采用如下技术方案：

该基于区域控制器的汽车电子电气架构拓扑结构主要包含中央计算平台系统(CCM)、中央电气分配中心(PDC)、区域控制器(VIU)以及以太网传输骨干网络。所述中央计算平台系统包含3个高性能计算机(HPC)，负责整车功能的控制逻辑和算法的集中实现。3个高性能计算机(HPC)分别为：车辆运动控制和车内外通信功能模块CCM1，信息娱乐相关功能模块CCM2，以及高级辅助驾驶功能模块CCM3。