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軟體定義汽車的電子系統架構

圖一 : 隨著汽車電子系統的複雜化,傳統開發模式已難以滿足汽車開發的需求。
圖一 : 隨著汽車電子系統的複雜化,傳統開發模式已難以滿足汽車開發的需求。

【作者: 籃貫銘】

自德國戴姆勒和賓士在19世紀初發明燃油引擎車至今,汽車已在全球的道路上行駛超過一百年。在這一百多年的時間裡,汽車科技的發展可說從未曾間斷,持續朝著更安全、更舒適、以及更佳的使用效率前進。

如今汽車科技的演進又要邁入新的篇章,一種以軟體控制為核心的汽車電子系統架構-「軟體定義汽車(Software Defined Vehicle;SDV)」,正被逐步導入新的汽車之中,而它的目標始終一致,就是要為駕駛與乘客帶來更上一層的安全性與乘坐體驗。

什麼是軟體定義汽車

軟體定義汽車(SDV)是指汽車大部分的操作,都能透過軟體進行管理。它能夠藉由軟體創造全新的乘坐體驗與駕駛功能,並透過無線(Over The Air;OTA)的方式進行功能更新並提供服務。

不同於傳統的汽車系統是以硬體為中心,絕大多數的汽車功能和性能都是由硬體決定,軟體僅是用來控制硬體的執行。但SDV則是以軟體為中心,汽車的功能和性能都可以透過軟體來更新或進行改進。

SDV的發展緣起可以歸納為以下幾個因素:

‧ 汽車電子技術的發展:隨著汽車電子技術的發展,汽車中的電子控制單元(ECU)數量不斷增加,汽車的電氣化程度也不斷提高。但傳統汽車開發模式是以硬體為中心,隨著汽車電子系統的複雜化,傳統開發模式已難以滿足汽車開發的需求。

‧ 軟體技術的發展:由於軟體技術發展迅速,軟體的開發效率和可靠性不斷提高,進而提升了汽車開發商導入了更多軟體控制功能,以提高汽車的性能和功能。

‧ 消費者需求的變化:消費者對汽車的需求越來越個性化和智能化,而SDV的架構則有助於透過軟體的更新來滿足消費者的不同需求。

具體來說,SDV的發展可以追溯到20世紀90年代。當時,汽車電子技術開始快速發展,而裏頭使用的電子控制單元(ECU)數量也不斷增加,並造成了系統開發的負擔。為了解決這一問題,汽車製造商便開始探索新的開發模式。

1994年,通用汽車(GM)公司提出了「汽車電氣/電子架構(E/E架構)」的概念。E/E架構將汽車的電氣/電子系統劃分為不同的域,每個域(Domain)由一個或多個ECU組成,而域之間可透過網路進行通訊。因此E/E架構的提出,可以說為軟體定義汽車的發展奠定了基礎。

2000年,特斯拉電動車的推出,則是把SDV的實現和普及再往前推進了一個層次。其最大的特色,就是特斯拉的電動車從一開始就採用了軟體定義汽車的開發模式,他們使用中央處理器的架構,所有的軟體都在中央處理器上運行。而這種架構使得特斯拉可以透過軟體更新來不斷改進汽車的性能和功能。

到了2013年,Google推出了汽車的作業系統「Android Auto」,以取代傳統汽車上的軟體系統,目的是讓智慧手機的應用程式可在汽車中使用,並與手機能有深度的連結。之後,博世(Bosch)則又提出了軟體定義汽車的概念,並發布了其第一款SDV平台。

而隨著ADAS、車聯網、自動駕駛等汽車技術的持續發展,更多的功能與應用被陸續地加入汽車電子系統之中,促使SDV的架構也開始有了新的風貌,而其最主要的變化就是控制的架構開始從域的概念,轉向區(zone)的模式,進一步把控制功能專精化。

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2024.4(第389期)軟體定義汽車
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