电动汽车行驶区域控制器关键技术及挑战

汽车功能智能化、集成化、平台化的发展趋势离不开软件，但软件定义汽车不是汽车发展的终结，也不是汽车发展的开始。数据定义汽车将成为未来重要的产业形态。在这个过程中，主机厂的核心能力逐渐从硬件切换到软件，产业链从垂直结构向平铺式、多维度、多角度的合作转变。

2022年11月15日，在由盖世汽车主办，上海虹桥国际中央商务区管理委员会、上海市闵行区人民政府指导，海南虹桥投资发展有限公司协办的2022第二届智能车载域控制器创新峰会上，极氪车载域控制器开发总工程师窦国伟表示，在整体开发思路上，开发流程的定义和软硬件架构可以继承传统的开发思路，但最大的不同是系统的复杂程度达到了前所未有的高度。

氪车域控制器开发总工程师

以下是演讲内容:

今天我想和大家分享一下电动汽车行驶区域控制器的开发技术和面临的挑战。我的分享包括三个方面:一是行业内区域控制器的技术和趋势；二、氪车在区域控制器的着陆方案；第三，区域管制员目前面临的问题和应对挑战的措施。

工业区域控制器的技术和发展趋势

首先，从行业来看，目前汽车是我国主要的行业方向，它有三个发展趋势。一是从动力系统来看，将从内燃机向纯电动系统转变；第二，从控制系统来看，从集中分配到集中；第三，从整车来看，从封闭的系统变成了开放的平台架构。

从三个角度来看，其实是对汽车属性的广泛的内外拓展，从传统汽车交通的属性，到现在汽车的第三生活空间的属性，再到未来汽车、人、车一体化的属性。在这么大的变化下，作为主机厂，我们现在有一个认识，就是要准确的找准现在的变化趋势，用一级二级开创新局面。

在汽车开发过程中，汽车电子是一个非常重要的环节。比如软件定义汽车，在业内已经基本达成共识。其实汽车所有功能的发展:智能化、集成化、平台化都离不开软件，但软件定义的汽车既不是汽车发展的终点，也不是起点。

一开始，我们的汽车是由机械来定义的，然后是汽车控制硬件。硬件是软件定义汽车和数据定义汽车的重要载体，这也是汽车从封闭系统走向开放系统的原因。在这个过程中，主机厂与一级、二级的关系，甚至整个产业链的商业关系都发生了一些变化。

其中，主机厂的核心能力正逐渐从硬件转向软件，商业模式也从单一交付转向多重交付，产业链从垂直整合和清晰化转变为平铺式、多维度、多角度的合作生态网络。

在汽车电子的发展中，EEA是非常重要的一个环节，从分布式到集成，再到跨领域集成，再到中央超级计算的演进趋势已经非常清晰。目前很多OEM厂商已经向中心化演进，遇到了包括计算能力、带宽、安全等各种挑战。行业不仅需要满足终端客户差异化、个性化的功能需求，还需要不断提高开发迭代速度。

在大型集中式架构演进的趋势下，每个OEM、Tier1和技术公司都有自己不同的EE架构策略或模型。这些模型有相似之处，也有不同之处。一方面都是按照中心化架构往下走，区别在于细分的技术路线不同:比如OEM厂商可能更多的是向区块中心化演进，而Tier 1更注重功能中心化，这是主流趋势的分析。

综上所述，两条路线分别是功能集中和区域集中。从我个人的角度来说，我认为这只是过渡到中枢趋势的两条路径，最终目的是一致的。

氪车在区域控制器中的着陆方案

行业现状和趋势如上。极端氪星如何应对？

首先，从总体思路上，我认为电动车区域控制器的发展并不是一个新生事物，也属于汽车电子系统，是它的升级和进化。所以发展思路本身是可以继承的。我们在开发中也遵循系统、软件、硬件、集成、测试和校准的自上而下的流程。

从架构的定义，从功能架构、系统架构到应用软件架构、技术软件架构，一直到整个硬件芯片的选型、硬件架构的方案等。，本身没有区别。唯一不同的是复杂度被提升到了前所未有的高度。

氪星本身有很多域控产品。今天，我们主要介绍动力底盘领域的产品。目前采用的是扁平化分布式方案，如自动驾驶域控制器ASDM，主要负责数据感知、信息融合、路径规划、决策控制等功能，VDSW负责车辆运动姿态估计、横向/纵向加速度仲裁、驱动/制动扭矩请求计算等。SUM是主动悬架，还有BCM、EPS、VCU等功能模块，都是为了满足驾驶领域的功能需求。

氪星进化的目标，即中央超级计算机+域控制器，结合了“区”和“域”的概念，既是区又是域。它不仅集成了与驾驶相关的功能，还对不同部分的控制器进行了分层。

为了实现这样的目标，我们有两条主要的路径:1 .基于三个电气域的底盘控制功能集成。2.在现有VCU控制器的基础上，进一步整合和升级软件功能。

路径分为三个不同的分支路径，但总的来说是BMS低压控制模块、ICC车辆充放电模块和IGM/IEM管理软件的集成。整合的总体方针和策略是“控制决策集中上移，感知执行分散”，从而形成层级结构。根据不同的功能属性和功能对硬件的不同依赖，可以采用不同的集成方法。无论是硬件集成还是软件集成，目标都是功能集成。

这种方式符合区域控制器的要求和定位，可以充分发挥三电的优势，集成更多的功能，形成不可替代的优势。而且现阶段很难开发产品。缺点是很难开发底盘集成功能。三项电气功能的集成首先可以为底盘集成功能的开发留出时间。

扩展一点，因为我们在开发驱动域控制器，所以主要是动力+底盘域控制的集成，其中动力包括电机控制，细分为低压控制、高压驱动功能和执行控制功能，要靠不同的硬件来实现。电源域对实时信号的要求较高，以软件集成为主，而硬件相对独立，需要硬件降级来实现。

其实电池管理系统是一个比较复杂的系统，也分高压板、主板、从板。主板承载了大部分功能，从板和高压板可以算是高级传感器。因此，我们不仅采用与主板完全集成的模式，而且有不同的方式对主板进行降级。

充电也面临同样的问题。极氪面对的是中外两个市场，那么如何融合中、欧、美、日的标准是我们必须要考虑的问题。这也导致了两种不同的方案，一种是硬件降级软件集成，一种是软硬件完全集成。

最后，从三大动力系统的功能整合来看，也可以分为两类:一类是高水平；；还有全级别(全融合)。完全集成是硬件和软件的集成。整个动态领域是一个大脑。高的主要是软件功能的集成，其他组件级控制器保留，只是部分功能上移，硬件降级。

高等级和满等级怎么选？当时我们也讨论了很久，从技术先进性、可实现性、成本等多个维度进行对比分析，最终选择了更符合行业趋势和公司当前需求的高层方案。

基于前面的讨论和探索，最终的方案设计有两个核心思想:1 .系统级驱动功能上移，控制决策端集中化，形成功能集成度高的域控制器。2.传感和执行去中心化，数据交互接口标准化，形成标准化的传感和执行部分。

包括米高梅/IEM、PCMU、BECM、CDD模块，其中PCMU是我们产品的落地形式，承载了动力底盘领域核心控制功能的实现。这样我们就把所有与驾驶相关的功能都上移了，形成了动力底盘领域的核心大脑，而感知和执行是去中心化的，这就导致了数据交互接口的标准化。

除了硬件，软件更值得研发，我们对软件做了分层划分。整车的功能分为五纵四横，首先是“五纵”:有些ECU是用实际的物理部件实现基本功能的，比如电机、灯光、雨刮等。其他ECU负责区域控制器和中央控制器中的收集、执行和计算，以便将功能部署到合适的控制器。

这就产生了一个问题:动力底盘域和驱动域应该整合哪些功能，哪些功能应该放在上层？因为收敛是必然的，但是收敛到哪个层次，区域控制器还是中央计算控制器？这就是“四横”的功能:包括车辆协调、车辆调度、车辆控制、多车协调等不同层次的功能。

分类的关键维度在于对需求的实时响应。如果响应更快，我们可能会放在组件级控制器中，而10毫秒左右的响应放在区域控制器中，大于10毫秒的响应放在中央超级计算机中。采用上述分布式逻辑。

接下来，介绍PCMU产品的亮点。该产品是一款高计算能力、高安全性的智能驱动域控制器。它集中控制车辆的驾驶功能，如驾驶、制动和转向。实现了动力底盘集成控制、车云协同、全生命周期管理，满足3级以上自动驾驶功能需求。

首先，产品支持中、欧、美、日全球充电标准；第二，支持专有的Flexray通信协议；第三，拥有丰富的硬件资源，可以顺利拓展升级到ZC；第四，满足动力底盘领域高安全性、硬实时控制的要求，ASILD计算能力达到8 KDM IPS；第五，实现故障运行的功能安全，满足3级以上的车辆控制要求。

总的来说，整个驱动域的功能分为三个层次:ASW、BSW、硬件，每个层次都实现了一些差异化的功能。总的来说，实现了域内低压电源管理和全局高压充电管理，集成了车辆水平和垂直方向的实时控制功能和3/4电机分布式驱动，实现了车辆行驶的一体化控制。

扩展你的视野。成为驱动域控制器不是极氪的终点，也不是起点。极氪的目标是进化到类似中央超级计算机的最终水平。在这个过程中，硬件会随着产品迭代不断升级；而且软件和功能的融合会逐渐加深。氪在发展的过程中，也面临着很多共性问题和关键技术能力的提升。以下是六点:

1.域控制系统集成和测试技术，建立仿真测试平台和能力。2.多核/异构硬件平台设计技术，实现安全性，保证异构架构下的实时通信，建立域控制器硬件平台的开发能力。3.基于AUTOSAR(CP+AP)面向服务(SOA)的异构软件平台架构，建立基础软件开发能力。

4.基于模型设计面向服务(SOA)的应用软件架构和功能开发技术。5.车载以太网通信协议。基于域控制器需求，实现了SOMEIP、DOIP、UDP和TCP等面向服务的车载以太网通信协议。6.电动汽车大数据开发和智能算法技术，建立基于数据驱动/模型控制的软件开发能力，优化动力系统运行，提供个性化功能服务。

除了以上，还有信息安全问题，涉及到安全目标的定义，功能的安全评估等。整个流程需要在各个环节进行突破，尤其是标准化，以满足信息安全的要求。

问题及应对措施

在这个过程中，有各种各样的挑战，也要思考如何应对。比如合作方式变了。本来就是黑箱发货，贴牌集成。现在在集中式开发架构下，OEM厂商需要组建自己的专业团队，Tier 0.5应运而生。现在的合作模式是Tier 0.5+OEM，深度开放的合作可以满足中央+区域控制架构发展的要求。

还有就是发展方式的转变。客户对功能开发的实时性和个性化要求越来越高。在开发过程中，一定要快速迭代尝试，与上下游充分沟通，简化开发流程，让自己的产品和功能快速输出给客户，得到反馈，迭代功能。整个开发模式从传统向敏捷开发转变。

其他对策就是持续集成，持续测试，目标就是一个字:快。通过持续集成和持续测试的技术，产品可以在快速研发后快速测试并交付，这涉及到大量的工具代码和工具链，以及一些自研的规范和测试脚本，旨在打通整个持续测试流程和工具链。这里推荐两个工具:合流和吉拉。这两个工具都是轻量级的，基于网络的，但是使用起来确实很快。

以上是氪汽车在域控制器开发领域的所有思路和对策。

股份有限公司协办的2022年第二届智能汽车领域控制器创新峰会主题演讲《电动汽车驱动区域控制器的关键技术与挑战》。)

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