堀田慎吉：分布式架構(gòu)還可利用靈活的位置配置，減少對(duì)車(chē)輛中音頻和視頻系統(tǒng)的干擾。

隨著人們對(duì)于舒適和安全需求的不斷增強(qiáng)，車(chē)身電子中集成的功能模塊也在不斷增加，并且一些原來(lái)只在高端汽車(chē)中的功能正向低端車(chē)轉(zhuǎn)移。不過(guò)，總的來(lái)說(shuō)，不同類(lèi)型的汽車(chē)中，需要的車(chē)身控制模塊(BCM)數(shù)目不一樣，電子控制模塊(ECU)數(shù)目也不一樣。瑞薩科技有限公司汽車(chē)電子市場(chǎng)中心總經(jīng)理堀田慎吉指出：“從小型/經(jīng)濟(jì)型汽車(chē)到大型/豪華汽車(chē)，使用的BCM和ECU數(shù)目各不相同。一般而言，小型/經(jīng)濟(jì)型車(chē)中，10~12個(gè)ECU(2~4個(gè)BCM)比較多見(jiàn)；高端大型/豪華汽車(chē)中，通常為70~120個(gè)ECU(20~40個(gè)BCM)，比如BMW7系、奔馳S級(jí)和雷克薩斯LS460等。”

李世銘：迄今為止，分布式架構(gòu)的使用率約為零，但相信今后它的使用率將會(huì)達(dá)到10%。

英飛凌汽車(chē)電子資深市場(chǎng)工程師李世銘進(jìn)一步對(duì)不同類(lèi)型的汽車(chē)所含的功能進(jìn)行了解釋?zhuān)骸霸诘投似?chē)中，BCM的主要功能是控制照明裝置和HAVC(通風(fēng)、供暖和空調(diào))；在中端汽車(chē)中，BCM的主要功能包括控制照明裝置、車(chē)門(mén)、HAVC、車(chē)鏡、電動(dòng)車(chē)窗等等；在高端汽車(chē)中，它除了具備中端汽車(chē)中的功能外，還可控制電動(dòng)座椅、防夾電動(dòng)車(chē)窗以及具備電動(dòng)后備箱/行李箱、轉(zhuǎn)向集成模塊(Column Integration Module)和中央控制模塊等功能。目前歐洲強(qiáng)制規(guī)定，所有汽車(chē)BCM必須具備自動(dòng)跛行回家(limp home)、高級(jí)前端車(chē)燈系統(tǒng)(AFS)和晝間行車(chē)燈等功能。” 總的來(lái)看，汽車(chē)車(chē)身電子消耗半導(dǎo)體器件占整車(chē)半導(dǎo)體用量的20~25%。據(jù)Strategy Analytics統(tǒng)計(jì)，2006年全球車(chē)用半導(dǎo)體需求為166億美元，其中BCM中半導(dǎo)體需求為35億美元。預(yù)計(jì)到2010年，整個(gè)汽車(chē)半導(dǎo)體市場(chǎng)為222億美元，而屆時(shí)BCM的半導(dǎo)體規(guī)模將達(dá)50億美元。 但飛思卡爾汽車(chē)微控制器運(yùn)營(yíng)部產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理Manuel Alves認(rèn)為BCM占汽車(chē)電子總數(shù)的比例應(yīng)該更大一些，“車(chē)身電子占到整個(gè)汽車(chē)電子的35~40%?！绷硗馑赋?，對(duì)于采用不同總線架構(gòu)的車(chē)身電子，BCM模塊數(shù)目也不一樣。他說(shuō)道：“在集中式架構(gòu)中，模塊數(shù)量較少但功能齊全，而分布式結(jié)構(gòu)的特征是具有更多小型遙控模塊，通過(guò)CAN或者LIN通信協(xié)議遠(yuǎn)程連接?！彼^續(xù)說(shuō)道：“分布式架構(gòu)的車(chē)身電子是未來(lái)的趨勢(shì)，基于CAN和LIN的車(chē)身電子從2000開(kāi)始進(jìn)入汽車(chē)，預(yù)計(jì)此類(lèi)架構(gòu)在2010年時(shí)可占車(chē)身電子市場(chǎng)的75%左右。”

預(yù)計(jì)到2010年，整個(gè)汽車(chē)半導(dǎo)體市場(chǎng)為222億美元，而屆時(shí)BCM的半導(dǎo)體規(guī)模將達(dá)50億美元。

然而，其他一些廠商的估計(jì)遠(yuǎn)沒(méi)有這么樂(lè)觀，英飛凌的李世銘就認(rèn)為迄今為止，分布式架構(gòu)的使用率約為零，但相信今后它的使用率將會(huì)達(dá)到10%。 雖然業(yè)界都對(duì)車(chē)身電子向分布式架構(gòu)發(fā)展這一趨勢(shì)表示認(rèn)同，但對(duì)于其發(fā)展的軌跡和CAN/LIN總線的實(shí)現(xiàn)方式卻表示出了不同的看法。 集中式控制仍是主流，所有汽車(chē)中不可或缺 瑞薩的堀田慎吉指出，集中式控制由一個(gè)或兩個(gè)BCM控制車(chē)身功能，目前主要用在小型/經(jīng)濟(jì)型汽車(chē)中，因?yàn)榇祟?lèi)汽車(chē)的車(chē)身控制功能不多，僅有少量的如車(chē)燈、 雨刷、電動(dòng)車(chē)窗和HVAC需求。電源信號(hào)直接連接到每個(gè)功能的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(馬達(dá)和信號(hào)燈)和傳感器，開(kāi)關(guān)信號(hào)直接連到BCM。其優(yōu)勢(shì)是成本低，線束少，而不足之處是控制功能有限。每個(gè)功能獨(dú)立工作，同步操作比較困難。 李世銘進(jìn)一步補(bǔ)充道，集中控制的優(yōu)勢(shì)是可以采用大型PCB，系統(tǒng)架構(gòu)簡(jiǎn)化，而劣勢(shì)正是PCB設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，需要更多地布線，電路板具備更大的功耗，并且不易冷卻。由于是單控制器結(jié)構(gòu)，所有的功能都集中在一塊電路板上，所以該架構(gòu)通常不需要采用CAN或LIN總線。BCM由標(biāo)準(zhǔn)串行接口(UART或時(shí)鐘串行接口)連接，或者使用簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)信號(hào)即可。與瑞薩的堀田慎吉觀點(diǎn)不同，李世銘指出這種架構(gòu)適用于所有車(chē)型，并不只是經(jīng)濟(jì)型小車(chē)?！耙虼耍覀冋J(rèn)為目前純分布式架構(gòu)的使用率仍是零?！彼f(shuō)。 但是，飛思卡爾的Manuel Alves并不完全贊同以上兩位的觀點(diǎn)，他認(rèn)為集中式控制中也需要采用CAN或LIN，并且，高端汽車(chē)的分布式架構(gòu)中也會(huì)采用集中式控制。他指出：“雖然采用集中式控制是低端汽車(chē)更具成本效益的途徑，其功能和線纜是可管理的，通過(guò)少數(shù)幾個(gè)主模塊就可以控制。然而，在一些高檔汽車(chē)中雖然有很多分布式功能，但也有很大的集中式車(chē)身控制模塊，而主模塊則變成重置系統(tǒng)、故障診斷和存取控制等功能的中央點(diǎn)?！彼又f(shuō)道：“這也意味著集中式控制需要在模塊級(jí)別上更多的整合，因此需要更多工程設(shè)計(jì)。這些模塊一般都具有很多功能，包括一些多重CAN和LIN之間的網(wǎng)關(guān)功能，這樣可以在必要時(shí)緩解處理的壓力，以保證總線的響應(yīng)時(shí)間?！痹诖朔N架構(gòu)中，LIN和CAN的使用目的都是為了使模塊數(shù)目最小。LIN可能只用在一些特殊情況下，如做為備選模塊時(shí)使用。 針對(duì)集中式架構(gòu)，各廠商都有非常多的產(chǎn)品線。瑞薩的堀田慎吉表示：“由于只具有標(biāo)準(zhǔn)功能，無(wú)需CAN或者LIN接口，瑞薩所有車(chē)用MCU可以用于集中控制架構(gòu)?！倍w思卡爾的Manuel Alves則表示：“我們的高端產(chǎn)品通常能提供獨(dú)特的功能，比如S12X上的全新模塊XGATE，或者用于電壓調(diào)節(jié)的集成診斷和保護(hù)，還有一些集成在飛思卡爾系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片(SBC)上的物理層收發(fā)器等，從而使我們的客戶(hù)可以不斷創(chuàng)新。” 英飛凌的李世銘則特別強(qiáng)調(diào)其DPM性能的優(yōu)秀，他表示：“英飛凌可提供集中控制BCM解決方案所需的傳感器、微控器和各種功率器件。英飛凌所有汽車(chē)IC都符合汽車(chē)限制條件的規(guī)定,并且大多數(shù)汽車(chē)IC的DPM都低于2ppm。” 分布式架構(gòu)面臨設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，兩種類(lèi)型汽車(chē)平臺(tái)最適用 分布式架構(gòu)的好處已得到業(yè)界共認(rèn)，但是各家的實(shí)施方式既即有很大不同，且對(duì)它的進(jìn)程也有不同的看法。 飛思卡爾的Manuel Alves指出，分布式體系結(jié)構(gòu)往往要依靠各種網(wǎng)絡(luò)間的通信，好處是容易實(shí)現(xiàn)重用和減少電纜消耗，由于控制器接近功能點(diǎn)，只需要較短的電纜，取而代之的是更少更輕/更便宜的CAN和LIN網(wǎng)絡(luò)電纜。但是，雖然降低了電纜數(shù)量，這也使得車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更為復(fù)雜，同時(shí)還面臨帶寬的限制。另外，在即時(shí)停車(chē)時(shí)，許多單元一般還需要?jiǎng)恿?yīng)，因此要多消耗一些電流。 瑞薩的堀田慎吉對(duì)分布式控制架構(gòu)優(yōu)勢(shì)的理解是：“因?yàn)榉植际郊軜?gòu)中功率控制信號(hào)和CAN/LIN的接口信號(hào)可以選擇優(yōu)化的位置來(lái)配置，這樣可以減少對(duì)車(chē)輛中音頻和視頻系統(tǒng)的干擾。同時(shí)，能對(duì)每個(gè)BCM進(jìn)行待機(jī)控制，可以減少功率消耗。缺點(diǎn)是比集中控制系統(tǒng)價(jià)格昂貴(相對(duì)小型系統(tǒng))。”他繼續(xù)表示：“大型汽車(chē)有多個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)(比如多重高速CAN、多重低速率CAN和它們的結(jié)合體)，而LIN主要用于需要慢速接口的小型系統(tǒng)，諸如車(chē)鏡馬達(dá)和HVAC馬達(dá)控制等。” 而英飛凌的李世銘再一次從PCB的角度分析了分布式結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣勢(shì)，他說(shuō)：“分布式的優(yōu)勢(shì)是PCB很小，易于制冷，復(fù)雜度較低；劣勢(shì)則是PCB電路板數(shù)量增多，成本提高，系統(tǒng)架構(gòu)變得復(fù)雜?！彼M(jìn)一步指出，目前BCM可分為三種架構(gòu)：即中央BCM、半中央BCM、分散BCM。中央BCM目前的市場(chǎng)滲透率為40%，寶馬、大眾以及戴一克公司的車(chē)都是采用這種架構(gòu)；半中央BCM目前的市場(chǎng)滲透率為50%，戴一克、奧迪以及PSA都是采用這種架構(gòu)；分散BCM是未來(lái)的趨勢(shì)，目前還沒(méi)有車(chē)輛采用。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，最后一種才能稱(chēng)為分布式架構(gòu)。 Manuel Alves并不同意李世銘的觀點(diǎn)，他指出目前有兩種汽車(chē)平臺(tái)最適用于采用分布式架構(gòu)：一是對(duì)于需要提供很多可選模塊的汽車(chē)平臺(tái)非常適合；二是欲在同一架構(gòu)下需要提供不同種類(lèi)的汽車(chē)應(yīng)用，譬如說(shuō)一臺(tái)大眾高爾夫和斯柯達(dá)Octavia可以共享相同的電子結(jié)構(gòu)，但采用不同的配置。因此，分布式結(jié)構(gòu)最有可能用在大型汽車(chē)平臺(tái)和中高檔汽車(chē)平臺(tái)上。此外，對(duì)于CAN和LIN的采用，他認(rèn)為分布式架構(gòu)包含很多的CAN網(wǎng)絡(luò)，它們通過(guò)一個(gè)CAN網(wǎng)關(guān)連接在一起；而更多的LIN網(wǎng)絡(luò)用于本地以提供系統(tǒng)的可伸縮性和電纜優(yōu)化。他進(jìn)一步解釋?zhuān)琇IN的優(yōu)勢(shì)是比CAN更少的寬帶和容錯(cuò)，成本比CAN少20~40%，最直接的好處是產(chǎn)生更少的線束。預(yù)計(jì)目前每部車(chē)中有3~10個(gè)LIN節(jié)點(diǎn)，預(yù)計(jì)至2010年時(shí)，將有10億個(gè)LIN節(jié)點(diǎn)/年?！拔覀兲峁┛蛻?hù)定制化的LIN收發(fā)器和SBC芯片，同時(shí)我們將所有的LIN元件封裝在一個(gè)SIP中，簡(jiǎn)化客戶(hù)的開(kāi)發(fā)。”除了CAN和LIN外，F(xiàn)lexRay目前也已開(kāi)始在單通道高速動(dòng)力傳動(dòng)、駕駛輔助和提高舒適程度的汽車(chē)電子應(yīng)用嶄露頭角。比如在新款寶馬X5汽車(chē)中，F(xiàn)lexRay用于懸架控制之中。其中，飛思卡爾的MPC5516G14G就是用于車(chē)身控制/網(wǎng)關(guān)。 除了分布式架構(gòu)外，飛思卡爾還提出一種“先進(jìn)等級(jí)網(wǎng)絡(luò)”。Manuel Alves表示，先進(jìn)等級(jí)網(wǎng)絡(luò)是最新的發(fā)展方向，它是在CAN/LIN網(wǎng)絡(luò)中再增加主控節(jié)點(diǎn)，包括車(chē)身控制/網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)、電源控制節(jié)點(diǎn)、集成底盤(pán)管理節(jié)點(diǎn)、穩(wěn)定性節(jié)點(diǎn)和自動(dòng)巡航節(jié)點(diǎn)等。預(yù)計(jì)此類(lèi)架構(gòu)至2010年時(shí)可占整個(gè)汽車(chē)比例的5%。其面臨的挑戰(zhàn)是要在新的設(shè)計(jì)方法中應(yīng)對(duì)超級(jí)節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜性以及軟件標(biāo)準(zhǔn)的確定等。 雖然目前分布式架構(gòu)的采用還不普遍，但它是以上汽車(chē)電子半導(dǎo)體廠商爭(zhēng)奪的重鎮(zhèn)，因?yàn)槟繕?biāo)是高端汽車(chē)市場(chǎng)。飛思卡爾的Manuel Alves表示：“我們?cè)贑AN功能的MCU出貨量方面排在市場(chǎng)首位。同時(shí)，我們是LIN和FlexRay聯(lián)盟的理事會(huì)成員。我們的微控制器和系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片可以提供優(yōu)秀的靈活性，這體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)的可選擇性和可提供從8位MCU(含LIN、SBC)至高端32位MCU(含HSCAN和SBC)的全線產(chǎn)品?！? 他指出，MPC55xx系列能面對(duì)車(chē)身電子控制的挑戰(zhàn)：比如在有限的駕馭座上集成更多的功能、應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的多樣化(集中式Vs.分布式，或AUTOSAR Vs Not)、復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)和低電源管理等等。而S12-S12X適合于中央控制模塊、網(wǎng)關(guān)和儀表盤(pán)等，它集成了大量的外圍，并且集成了FlexRay，擴(kuò)展了閃存的容量。 Manuel Alves特別強(qiáng)調(diào)了AUTOSAR對(duì)于汽車(chē)產(chǎn)業(yè)未來(lái)的重要性。他指出：“汽車(chē)廠商花在軟件上的費(fèi)用逐年增加，預(yù)計(jì)此項(xiàng)費(fèi)用將會(huì)由2000年的250億美元增至2010年的1,000億美元。同時(shí)業(yè)界面臨的問(wèn)題是不同供應(yīng)商之間的軟件不能重用，AUTOSAR的目的就是提高不同供應(yīng)商方案之間的軟件可互換性，減小軟件開(kāi)發(fā)的成本。飛思卡爾的S12X系列和MPC55xx系列都可以支持AUTOSAR?！彼院赖乇硎荆骸帮w思卡爾擁有所有主流的汽車(chē)車(chē)身電子子供應(yīng)商，包括西門(mén)子VDO、Continental、Bosch、Lear等公司。而在汽車(chē)OEM方面，寶馬是我們的主要客戶(hù)之一。我們也在與一些中國(guó)汽車(chē)制造商結(jié)成合作伙伴，專(zhuān)門(mén)研究低端BCM結(jié)構(gòu)。” 在瑞薩產(chǎn)品方面，堀田慎吉稱(chēng)：“我們具備4通道CAN接口的MCU，在中央控制系統(tǒng)中承擔(dān)多重CAN網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)功能。且我們的MCU工作溫度達(dá)到125攝氏度，可以安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)室的BCM，承擔(dān)照明和發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇的控制功能。”瑞薩面向BCM應(yīng)用提供廣泛的MCU，從低端產(chǎn)品到高性能MCU，型號(hào)包括R8C(16位)、M16C(16位)、M32C(16位)、R32C(32位)?！坝捎谒蠱CU都向上軟件兼容，同時(shí)向上兼容外設(shè)，客戶(hù)可以很容易對(duì)BCM升級(jí)或者添加新功能?！彼a(bǔ)充說(shuō)。 堀田慎吉最后補(bǔ)充道：“根據(jù)Strategy Analytics排名，瑞薩是全球第四大汽車(chē)半導(dǎo)體制造商，而在汽車(chē)半導(dǎo)體的車(chē)用MCU市場(chǎng)方面，瑞薩為全球第二大制造商。在中國(guó)，瑞薩已經(jīng)與CATARC(中國(guó)汽車(chē)技術(shù)和研究中心)建立了合作關(guān)系，為中國(guó)汽車(chē)制造商提供BCM。瑞薩向CATARC提供MCU技術(shù)和開(kāi)發(fā)工具，CATARC開(kāi)發(fā)和供應(yīng)BCM?！?