域控制器的发展与汽车电子化程度的提高密切相关,而其背后的推动力则是行业内领先企业如博世、电装、大陆、Aptiv、伟世通等。这些企业在ECU(电子控制单元)的研发和应用上一直处于行业前沿,为汽车的智能化和自动化提供了强大的技术支持。
最初,ECU主要用于控制发动机的工作,但随着汽车电子化程度的提高,其数量和功能都有所增加,包括车身控制、车载信息娱乐等。然而,这也带来了成本和技术挑战,因为不同系统之间的信息交换需要复杂的网络连接。为了解决这些问题,域控制器应运而生。
什么是域控制器?
域控制器是一种解决信息安全和ECU瓶颈问题的设备,由博世、大陆等Tier1公司提出。它通过强大的硬件计算能力和丰富的软件接口支持,将更多核心功能模块集中在域控制器内,提高系统功能集成度,降低硬件要求。同时,数据交互的接口标准化可以降低零部件开发/制造成本。
“域”是将汽车电子系统根据功能划分为若干个功能块,每个功能块内部的系统架构由域控制器为主导搭建。各个域内部的系统互联仍可使用CAN和FlexRay通信总线,而不同域之间的通讯则需要由以太网作为主干网络承担信息交换任务。
不同整车厂对功能域的划分有所不同,如博世分为5个域:动力域、底盘域、座舱域、自动驾驶域、车身域;大众MEB平台车型为3个域:自动驾驶域、智能座舱域、车身控制域;华为同样也为3个域:自动驾驶域、智能座舱域、整车控制域。
下图给出了一种可能的划分方法。在每个功能域中,域控制器处于绝对中心,它们需要强大的计算能力、超高的实时性能以及大量的通信外设。
根据应用域划分的车载网络
相比传统的ECU架构,域控制器具有以下优势:
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域控制器将车身划分为多个功能模块,每个模块内部的系统架构由域控制器主导搭建,不同模块之间的通讯则由以太网承担。
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域控制器将车身划分为多个功能模块,每个模块内部的系统架构由域控制器主导搭建,不同模块之间的通讯则由以太网承担。
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降低原分布式ECU功能复杂度,提高系统功能集成度,降低硬件要求,同时也有利于数据交互的接口标准化,降低零部件开发/制造成本。
域控制器的分类——五域划分
关于智能汽车域控制器,目前行业普遍认可博世的经典五域划分:动力域、底盘域、座舱域、自动驾驶域和车身域。
各功能域包含的控制模块
动力域(安全)
动力域控制器是一种智能化的动力总成管理单元,主要负责变速器管理、引擎管理、电池监控、交流发电机调节等,以优化动力总成性能和实现电气智能故障诊断、智能节电等功能。
底盘域(车辆运动)
底盘域由传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统构成,与汽车行驶直接相关。随着汽车智能化发展,底盘需要进行线控改造以适应自动驾驶,主要包括线控转向、线控制动、线控换挡、线控油门、线控悬挂等。
座舱域/智能信息域(娱乐信息)
座舱域/智能信息域主要由全液晶仪表、大屏中控系统、车载信息娱乐系统、抬头显示系统、流媒体后视镜等构成,核心控制部件是座舱域控制器。座舱域控制器通过以太网/MOST/CAN实现各部件的融合,不仅具有传统座舱电子部件,还整合了智能驾驶ADAS系统和车联网V2X系统。
自动驾驶域(辅助驾驶)
自动驾驶域的域控制器能够使车辆具备多传感器融合、定位、路径规划、决策控制的能力,通常需要外接多个摄像头、毫米波雷达、激光雷达等设备。其核心在于芯片的处理能力,以满足自动驾驶的算力需求。
车身域(车身电子)
车身域控制器则负责集成所有车身电子的基础驱动、钥匙功能、车灯、车门、车窗等,以降低控制器成本和整车重量。车身域控制系统综合了灯光、雨刮洗涤、中控门锁、车窗控制等多种功能。
产业链分析
汽车域控制器产业链主要包括晶圆生产、芯片封装测试及系统应用(MCU及各类控制器等)。上游核心产品芯片,决定了域控制器的核心计算能力,芯片设计层面主要由海外垄断,晶圆代工和封装测试层面大部分国产化半导体龙头企业具备实力;中游核心产品MCU(海外为主),PCB板(国产化率较高)、无源器件(一定程度国产化);下游控制器总成厂商主要是全球零部件巨头企业领先,近年来国内部分上市公司和初创企业逐渐实现了产品研发和订单斩获。
上游,国内在晶圆代工和封装测试方面都有一定的积累,但在芯片设计方面尚较为空白。
中游,全球主要MCU企业市场份额趋于稳定,主要由美国、欧洲、日本等地区企业占据。根据IHS数据,2020年,全球汽车电子用MCU龙头企业为瑞萨电子、恩智浦、英飞凌等。PCB板是汽车控制器内部元器件电气连接的载体,当前国产化率较高。中国PCB厂商在全球占据重要地位。
下游,域控制器总成的领先企业主要包括博世、电装、大陆、TTTech、Aptiv、伟世通等国际Tier1巨头。其中奥地利企业TTTech的自动驾驶域控制器和奥迪A8、上汽等进行深度合作;国内以德赛西威为代表的零部件企业在座舱域和自动驾驶域方面近年来也和部分造车新势力企业(车和家、小鹏汽车等)建立了配套关系。
行业蔚然成风
主流车企加速布局城控制器,目前主要采取与Tier1 厂商共同合作的开发模式。主流车企纷纷布局域集中架构,域控制器需求迎来增量。德赛西威等搭载高算力芯片方案,具有量产能力的城控制器总成厂商更能从行业增长中受益。特斯拉等强势主机厂倾向于自研域控,但主流整车厂由于技术水平和研发成本限制,目前主要采取和Tier1厂商(德赛西威、均胜电子等)合作开发域控制器的模式,掌握上层算法、软件中间层以及城控硬件架构设计等核心技术,未来会逐步走向整车自研。
受益电动智能大趋势,预计2025年域控制器市场空间将达到1675亿元,2030年达3759亿元,行业进入黄金发展期。2025年-2030年,自动驾驶域和智能座舱域由于智能化属性强,市场需求量较高,预计自动驾驶域2025年达871亿元,2030年达1603亿元,智能座舱域2025年达349亿元,2030年达404亿元。