电动车架构演变进行交流沟通,连接

电动汽车架构正在迅速发展,以适应多种形式的连接,包括车载、vehicle-to-vehicle, vehicle-to-infrastructure沟通。但到目前为止,汽车制造商还没有来赢得技术或必要的标准达成共识——所有这些都将是必要的汽车变得越来越自主和互动。

车辆之间共享关键数据、车辆和基础设施,听起来相当简单。但并不是所有的连接都是健壮或维持足够长的时间,完全传输数据。此外,还有担心谁拥有什么数据,这些数据是否安全,快速,数据如何处理不同的车辆从不同的车辆由不同的供应商。

甚至所谓的智能车辆,最聪明的汽车可用今天是无法完成一个活动,已成功执行的鹅和自行车赛车手连。也称为植绒,这发生在多方协调立场的途中减少阻力和提高效率。这种类型的活动需要V2V系统,至少彼此交谈。制造商目前正在研究各种各样的竞争技术,但到目前为止,没有明显的决议。

类似的挑战出现在考虑V2I交互智能城市,如车辆与交通信号连接和沟通。在一个简单的数据传输是可能的,比如一个应答器与一个收费系统,移动大量数据需要高频无线技术。5 g的毫米波或6 g技术,这些信号可能不可靠在车辆拥挤的路上是否不好,信号可能会被其他信号中断的地方。甚至在完美的条件下,以最小的噪音,需要有一些标准化的沟通方式运动矢量在一个三维的世界。

“红绿灯会在完全相同的方式沟通对象机载相机沟通他们,”大卫·弗里茨说,混合动力和虚拟系统的副总裁西门子数字行业软件。“汽车内的决策可能是消费信息从其他车辆,红绿灯,从建筑的顶部,从相机上。这意味着数据的协议,无论是机上生成或生成从另一辆车,必须被定义,他们真的不存在。”

直到车辆能够与周围的汽车和对象的额外信息,并可能远远超出,电动汽车必须生成的所有必要的信息环境,然后找到方法的各种系统进行交流。缺乏行业标准化只是其中一个因素增加车载计算需求,系统和芯片架构师必须适应,但这是一个重要的目前,发展包括更多的芯片开发的先进流程节点,结合本地和有氧条件下处理,ECU整合,使用虚拟机监控程序来管理一个或多个出类拔萃。

建筑的变化
电动汽车设计包括越来越多和多样性的传感器。虽然这些传感器增加可靠性和改善安全,他们也产生更多的数据需要处理,在某些情况下,路由和存储。

公司在汽车内生态系统处理这几种不同的方法。“使用更先进的流程技术允许我们把更多的晶体管芯片和做更多的计算,”马克·格林伯格说,抑扬顿挫的产品营销组主任DDR、HBM flash /存储和MIPI IP。“你可以完成大量计算在一个死在5海里。死在哪里还有multi-die系统放在一起在同一个包,或多个死放在PCB多个包。”

但这也可以变得非常复杂。在本地一些数据收集和处理,而其他数据需要路由回中央枢纽,甚至发送到边缘服务器或在云中。

“现在,这两个解决方案是有效的,但在未来去哪里有点犹豫不决,”格林伯格说。”的一些事情使高速汽车连接器产品,有能力传播距离10或15米,所以你可以从一个大灯集群在一辆卡车一个中央处理器。长相比你会做PCB。我们开始看到新标准的发展,像MIPI,和汽车以太网,常用的,还有很多不同的行业标准组织的努力。然而,我们并不是集中在一个单一的解决方案的问题,说,如何传输高带宽的信号通过一个汽车可靠性高15米。”

图1:在车辆技术连接。来源:节奏

在架构上,这些大局的变化很重要,影响对车载芯片架构的任何更改。

更多的软件,不同的挑战
“发生的第一件事就是向ADAS的方向,向自主驾驶,更多的功能被聚集在一起,相互作用,“Marc Serughetti说高级主任嵌入式软件解决方案和系统Synopsys对此。第二个变化是在硬件架构。把一个函数在一个ECU的挑战意味着,如果你想把100年功能,你需要100 ECU。这不是可伸缩。因此,底层计算架构来支持这个越来越多的功能,和越来越多的数据量是通过交换车,正在改变。这说明朝着一个分层架构,是从一个域的方法,并继续发展向集中式计算。”

添加到这个软件定义的方法,减少报废,使汽车最新的各种标准,但打开车门几乎永恒的一系列的更新。

“既然你有一个软件定义车辆,你想要的软件,因为你想做这些更新,“Serughetti说。“现在你还在一个模式,你需要不断,不断验证软件更新和升级意味着你想做的事。体系结构也有影响,因为你需要一个硬件体系结构,使您能够做这些升级和更新的方式管理。如果我们回到这个概念,你会有100个ecu 100功能,如果你需要升级它们一个接一个,这是具有挑战性的。你必须把车停在商店。你不能做它在空气中,该行业正方向。”

变化是未来电动汽车和内燃机驱动的。而燃料来源和电源是不同的,都从一个分布式转移到一个集中的领域体系结构,以及最近带状结构。但是随着电动汽车,特别是数据驱动的电动汽车,还有更多需要集成等领域的动力子系统和电池管理系统。

“我们所看到的是公司试图合并一起控制电动车的不同方面,”弗里茨说。“而你可能有半打印刷电路板,现在我们看到这些合并到一个系统和整体减少功耗。与硅本质上是一个系统,连接速度更快,功率较低,重量比远远低于利用和连接所有这些印刷电路板连接在一起。”

这里的基本要素是数据,数据需要优先,这样当一个与另一个ECU, ECU需要沟通会很快做出反应,避免问题。这就是汽车以太网和其他高速通讯技术发挥作用。

“有很多1千兆以太网通信的解决方案。有几个5千兆,和几个10吉比特在未来几年内,”弗里茨说。“这类型的连接带宽开辟了一套全新的可能性。其中一个可能性是新的软件架构,覆盖整合系统。这个新的整合和高速连接允许您将功能。一般来说,我们看到的是一个系统管理程序运行不同的操作系统可以运行在SoC的不同部分,因为一些任务时间密集而其他人更安全,立即至关重要。各个方向我们基本上代表了通信层在不同的操作系统功能在管理程序。系统的连接在这些高度复杂的系统卷起成更大的系统确实改变了软件和硬件架构。”

当涉及到安全、oem厂商试图找出正确的冗余和可靠性的通信系统的组合。“我看到一些制造商在安全性和可靠性的自主驾驶系统通过冗余,这并不是一件坏事,”格林伯格说。“这是一个解决方案在飞机上几十年。我见过类似的架构在一些车辆系统需要一个装置,使副本相同的硬件,并比较结果。另一种方法是将一个系统,使其高度可靠。两种方法都有优点和缺点。”

其他问题
何时、何地、如何数据移动打开车门和其他潜在的问题。安全始终是一个问题在任何连接电子设备,问题只与V2X变得更具挑战性,也包括使用公共充电器。

“攻击者可以尝试妥协这个系统,因为它可以访问,除非它被安装在一个封闭的车库,“Maarten布朗说,董事总经理Riscure。“即使住宅电动汽车充电站构成安全风险。系统可以连接到无线网络,任何无线设备可以受到黑客攻击企图。还有一个潜在的安全问题如果攻击者妥协的电动汽车充电点,开始火或过电流”。

双向收费增加了另一个安全风险,如车辆连接到电网。在未来,汽车制造商将需要找到一个一致的方法来解决这些安全风险在他们的电动车架构。

弗里茨还指出,权力因素达到关键时刻的改变架构适应日益先进的活动。“有一个中间步骤我们别无选择,这是有一些其他的方法增加电池——除非有人发现一个令人难以置信的电池技术,排水缓慢,指控更快,少,重量,”他说。“没关系,如果我们去4海里如果我们仍然消耗更多的权力比一。它已经到了,如果你开车自主车,你可以看到电池测量移动。”