域控制器發展對線束設計的影響

衛 強，黃貫軍，呂自國，王海光

（河南天海電器有限公司，河南 鶴壁 458000）

隨著汽車E/E架構的演變進化，日益增長汽車電子功能，使得線束主干越來越粗，分支越來越多，線束體積越來越大，同樣線束質量也會隨之加重。為簡化汽車線束鋪設面積、減輕線束質量，適應電器功能的各項需求，域控制器在未來將被廣泛應用在汽車上。

1 域控制器的發展

所謂“域”就是將汽車電子系統根據功能劃分為若干個功能塊，每個功能模塊內部系統架構由域控制器為主導搭建，各個域內部的系統互聯仍可使用CAN和FlexRay等通信總線。而不同域之間的通信，則需要傳輸性更高的以太網為主干網絡承擔信息交換任務。對于功能域的具體劃分，不同的整車廠會有自己的電氣架構設計理念，每個功能域中，控制域處于絕對中心，它們需要強大的處理功率和超高的實時性能以及大量的通信外設。

在控制器的發展歷程中，可以將汽車電子架構分為3個階段，分別是：以功能模塊控制器為中心的階段、域控制器階段和集成式中央計算機階段。最終，汽車將會成為一臺載有超級計算機的無人駕駛交通工具。如圖1所示。

圖1 汽車電子電氣架構的發展

2 域控制器的特點和分類

按照電器模塊及功能的劃分，一般整車電子架構可以劃分為5個域：駕駛輔助/自動駕駛域、智能座艙控制域、車身控制域、底盤域、動力總成域。而其中駕駛輔助/自動駕駛域、智能座艙域和車身域為汽車未來車企差異化競爭，實現軟硬件分離，從而實現軟件盈利的關鍵核心點。如圖2所示。

圖2 域控拓撲圖

域控制器階段是以以太網為骨干網面向服務的架構，按功能劃分的集中化可以加速軟硬件分離，節約整車電器架構的成本，具體的優點如下。

1）減少內部算力的冗余，避免ECU數量膨脹，減少設計算力總需求。

2）傳統分布式架構難以實現實時交互，集中式架構可以統一交互，并實現整車功能協同。

3）集中式架構后，線束縮短，整車質量減輕。

3 域控制器對線束的影響

隨著整車電器功能的不斷增加，線束的鋪設面積和線束質量都在面臨巨大的挑戰，而模塊集成度越來越高和通信能力的不斷提升，對于整車低壓線束而言，無疑是雪中送碳。通過以下幾點闡述域控對線束的影響。

3.1 功能模塊的集成

整車低壓線束鋪設面積之所以會不斷加大，其主要原因是模塊之間的連接不能完全通過CAN來實現，還需要大量的物理硬線作為信號線進行往復傳輸，這就會導致線束回路增加，線束直徑變粗，線束物料等成本也隨之增加。

按照功能域的架構設計，可以把往來較多的功能設定為一個功能域，例如，可以將儀表控制器、T-box和娛樂主機等模塊合并，命名為座艙域，各模塊之間的信息交互完全可以在控制器內部完成，而儀表可以通過更快捷（電源線+視頻線）的方式給顯示屏進行數據傳輸，從而大大減少導線的用量，不僅可以達到線束減負的作用，同時也減少了模塊的數量和車內的占用空間。如圖3所示。

圖3 座艙域

3.2 域控的分布

為了降低控制器成本和整車質量，集成化需要把所有的功能器件從車頭部分、中間部分和車尾區域進行有效的劃分，如后制動燈、后位置燈、尾門鎖、雙撐桿統一連接到一個總的控制器里面。車身域控制器從分散化的功能組合逐漸過度到集成所有車身電子的基礎驅動、鑰匙功能、車燈、車門、車窗等的大控制器。

那么根據整車電器的功能以及位置，可以將域控制器布置在相對適中的位置，既可以滿足域控自身的電性能要求，同時也兼容相應的電器功能連接。以圖4為例，為更合理地分布架構，可以把域控分別布置在左右A柱兩側，且該位置也是機艙、儀表、車身以及門線束布置走向的必經之路，左右域分別控制以最短的傳輸距離連接相應的功能，這就使域控的分布得到了極大的發揮，同時也大大減少了整車線束導線用量。

圖4 域控架構

3.3 傳輸速率的提高

在整車電器數量不斷增加、信息交互呈幾何增長的前提下，單靠傳統的線束導線傳輸信號已經完全無法滿足信息交互需求，那么車載網絡的通信速度也必須隨之提升。從傳統的LIN、CAN再到FlexRay總線和以太網，其傳輸速率也在不斷刷新記錄，或許在未來的某個階段，整車低壓線束將會演變成新的構建，即電源線和信號線，柔性電路裝置也必將會誕生。

4 結束語

縱觀整個汽車行業的發展，智能網聯化帶來信息流一直在大量增加，逐漸由傳統造車演變為架構和軟件定義汽車，再加上控制單元的高集成度和信息交互速率的大幅提升，必將為線束的輕量化和自動化裝配打下夯實基礎。相信在域控制器不斷進入車載網絡系統的趨勢下，汽車電子系統也必將產生由內而外的大變革。