Với hơn 100 đơn vị điều khiển trong ô tô ngày nay, nó đã đạt đến điểm mà những con số đó không bền vững trong tương lai. Bài viết này xem xét lý do tại sao cần có một kiến trúc mạng mới để đáp ứng nhu cầu của các phương tiện tiên tiến.
Bạn sẽ nắm được điều gì:
- Áp dụng bộ điều khiển miền và khu vực để giúp mở rộng chức năng.
- Tại sao hợp nhất hệ thống lại quan trọng trong thiết kế xe trong tương lai.
Xe ô tô ngày nay có thể có hơn 100 bộ phận điều khiển và con số này sẽ tăng lên khi nhiều khả năng kết nối, tự động và điện khí hóa được bổ sung trong các xe thế hệ tiếp theo. Cách tiếp cận này đơn giản là không bền vững khi tiến về phía trước. Một kiến trúc mạng mới là cần thiết để đáp ứng nhu cầu của các phương tiện tiên tiến, bao gồm việc tập trung vào các bộ điều khiển miền hoặc khu vực lớn hơn.
Sự phát triển của một kiến trúc phương tiện tập trung
Các kiến trúc xe được thành lập đã mở rộng khi chức năng phát triển theo từng thế hệ. Đối với nhiều loại xe tiên tiến, điều này đã dẫn đến một mạng lưới các đơn vị điều khiển điện tử (ECU) lớn và phức tạp. Những kiến trúc này có tính linh hoạt hạn chế, thường gây khó khăn và tốn kém trong việc nâng cao chức năng. Thêm vào đó là nhu cầu cập nhật, mức độ bảo mật cao hơn và việc đưa ra quyết định ở cấp độ phương tiện, kết hợp lại, đang khiến việc mở rộng ECU không bền vững.
Để giải quyết vấn đề này, các nhà phát triển hệ thống và nhà sản xuất ô tô đã tìm đến các kiến trúc thay thế và bắt đầu giới thiệu các bộ điều khiển miền và khu vực.
Như một ví dụ trong ngành, các bộ điều khiển miền đã được áp dụng, chẳng hạn như các bộ điều khiển miền được Continental và Volkswagen công bố trong máy chủ ứng dụng trên xe hơi (ICAS) của họ. Các bộ điều khiển này kết hợp các tính năng lại với nhau thành một miền duy nhất thay vì chia thành nhiều ECU. Sự hợp nhất này có thể được sử dụng để hỗ trợ chức năng hiệu quả hơn bằng cách đơn giản hóa việc khai thác cáp, giảm chi phí và trọng lượng, cũng như thời gian giao tiếp qua các bus bên ngoài. Nó cũng cho phép mở rộng trong tương lai trong các bản cập nhật phần mềm.
Ngoài ra, một bộ điều khiển vùng tích hợp nhiều chức năng với nhau. Tuy nhiên, vì các chức năng được xác định bởi vị trí không gian của chúng, điều này có nghĩa là nhiều chức năng không liên quan có thể được kết hợp thành một vùng duy nhất. Thông thường, bộ điều khiển khu vực phải hỗ trợ các bộ xử lý không đồng nhất cho các ngăn xếp phần mềm khác nhau từ các hệ điều hành phong phú đến điều khiển thời gian thực xác định.
Có thể có ít bộ điều khiển hơn trong loại hệ thống này, mỗi bộ điều khiển có nhiều chức năng hơn được tích hợp bên trong chúng. Khả năng bổ sung chức năng của chúng dựa trên kiến trúc bộ xử lý chung giúp đơn giản hóa việc di chuyển mã và hỗ trợ tích hợp chức năng trong tương lai.
Tầm quan trọng của việc hợp nhất đối với EV và AV
Robotaxis được dự đoán là một trong những loại phương tiện tự hành (AV) đầu tiên trên đường. Một trong những công nghệ cho phép của nó là điện khí hóa, đơn giản hóa cách chúng có thể duy trì hoạt động trong thời gian dài với khả năng sạc lại tự động và mức độ tin cậy cao. Một báo cáo gần đây của Strategy Analytics dự báo rằng 40% tổng số ô tô bán ra trên toàn cầu vào năm 2027 sẽ được điện khí hóa.
Trước đây, ECU chuyên dụng được sử dụng để điều khiển hệ thống truyền lực của xe, nhưng sự ra đời của bộ điều khiển miền cho phép tích hợp toàn bộ hệ thống đẩy của xe. Các bộ điều khiển miền này có thể giám sát không chỉ động cơ kéo mà còn quản lý và sạc pin cũng như các chức năng của khung gầm. Thông qua việc tập trung hóa này, có thể cải thiện hiệu quả tổng thể bằng cách tạo ra một cái nhìn cấp cao về hệ thống hoàn chỉnh với một điểm quản lý duy nhất và làm như vậy sẽ giúp mở rộng phạm vi hoạt động của xe.
Như với các phương tiện điện khí hóa, AV cũng được kỳ vọng sẽ được hưởng lợi từ các kiến trúc tập trung. Điều này sẽ cho phép bổ sung và cập nhật chức năng mới dễ dàng hơn trong khi tận dụng các tính năng do phần mềm điều khiển, cho phép một chiếc xe được xác định bằng phần mềm. Cách tiếp cận tổng hợp như vậy để tính toán hỗ trợ các nhiệm vụ phức tạp như kết hợp cảm biến hoặc lập kế hoạch đường dẫn, thể hiện các khả năng cơ bản của AV trong tương lai.
Các bước cho di chuyển trong tương lai
Các nhà sản xuất ô tô đã bắt đầu thực hiện những thay đổi để áp dụng hệ thống kiểm soát tập trung và kiến trúc mạng lưới xe mới. Các nhà tích hợp hệ thống hiện có thể tạo bộ điều khiển miền nâng cao do các nhà sản xuất chip như STMicroelectronics và NXP kích hoạt. Cùng với nhau, các bộ điều khiển miền hợp nhất này sẽ tiếp tục giúp mang lại lợi ích của việc kiểm soát phương tiện hiệu quả hơn, cũng như tính linh hoạt và khả năng mở rộng để hỗ trợ sự phát triển của ô tô.
James Scobie
