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本文主要讲述自动驾驶技术中的域控制单元（DCU）主要负责高性能化的元器件群。    

一、背景信息

在现代汽车技术日新月异的背景下，DCU（Domain Control Unit，域控制器单元）作为一种先进的ECU（Electronic Control Unit，电子控制单元），发挥着至关重要的作用。DCU不仅负责对车载系统中的数据进行综合处理与判断，还根据处理结果指挥车辆的各种操作，从而确保了汽车行驶的安全性和高效性。

随着驾驶辅助技术（ADAS，Advanced Driver-Assistance Systems）和自动驾驶技术（AD，Autonomous Driving）的飞速发展，DCU的数量和重要性也在不断增加。ADAS主要通过辅助或协助驾驶员来提高行驶安全性，而AD则更进一步，由系统完全取代人进行自动驾驶。这种技术进步推动了汽车向更加智能化、自主化的方向发展。  

二、ADAS与AD的差异

ADAS与AD在定义和功能上存在着明显的差异。ADAS主要侧重于提供驾驶辅助功能，如车道保持、自动刹车等，以提高驾驶安全性。而AD则追求完全自动驾驶，由系统负责所有驾驶操作。

自动驾驶被SAE（Society of Automotive Engineers：美国汽车工程师协会）定义为0～5级。0～2级，人是驾驶的主体，从3级起驾驶的主体则由人转变为车辆。

在实现ADAS/AD的过程中，系统构成至关重要。它主要包括传感器ECU、主ECU和执行元件ECU。传感器ECU负责识别周围环境，如摄像头、雷达、激光雷达（LiDAR）和超声波传感器等；主ECU则负责数据处理和判断，如ADAS-ECU、AD-ECU和DCU等；执行元件ECU则负责执行驾驶操作或辅助，如加速器、刹车、转向器、马达和发动机等。

  ADAS/AD的系统构成:要实现ADAS/AD，需要具备传感器ECU、主ECU、执行元件ECU。

-> 1、传感器ECU：用来识别周围环境等（摄像头、RADAR、LiDAR、超声波传感器等）

传感器ECU是ADAS/AD系统的“眼睛”，负责收集车辆周围环境的信息。这些信息对于系统做出正确的判断和决策至关重要。传感器ECU通常包括以下几种类型的传感器：

(1) :摄像头：用于捕捉车辆前方的图像信息，如车道线、交通标志、行人等。

(2) :RADAR（雷达）：利用无线电波探测周围物体的距离、速度和方向等信息。

(3) :LiDAR（激光雷达）：通过发射激光束并接收反射回来的信号，生成周围环境的精确三维图像。

(4) :超声波传感器：用于近距离探测，如泊车辅助中的障碍物检测。

这些传感器收集到的信息将被传输给主ECU进行进一步处理。

-> 2、主ECU：用来进行数据处理或判断等（ADAS-ECU、AD-ECU、DCU等）    

主ECU是ADAS/AD系统的“大脑”，负责处理传感器ECU传输过来的信息，并做出相应的判断和决策。主ECU通常包括以下几种类型：

(1): ADAS-ECU：专门用于处理ADAS相关功能的信息，如车道保持、自动刹车等。

(2): AD-ECU：负责自动驾驶系统的整体控制和决策，如路径规划、障碍物避让等。

(3): DCU（域控制器单元）：作为一种高级ECU，DCU负责在车载系统中对数据进行综合处理与判断，并据此指挥车辆的各种操作。在ADAS/AD系统中，DCU可能扮演着协调多个ECU工作的角色。

主ECU根据处理结果向执行元件ECU发送指令，以实现相应的驾驶操作或辅助功能。

-> 3、执行元件ECU：用来进行驾驶操作或辅助（加速器、刹闸、转向器、马达、发动机等）

执行元件ECU是ADAS/AD系统的“手脚”，负责根据主ECU的指令执行具体的驾驶操作或辅助功能。执行元件ECU通常控制以下部件：

(1)、加速器：调节发动机转速，控制车辆速度。    

(2)、刹闸：实现车辆的制动功能，确保行驶安全。

(3)、转向器：控制车辆的转向角度，实现车道保持、自动转向等功能。

(4)、马达：用于驱动各种执行机构，如车窗升降、座椅调节等（在ADAS/AD系统中，主要关注与驾驶操作相关的马达）。

(5)、发动机：根据加速器的指令调节输出功率，提供足够的动力。

通过传感器ECU、主ECU和执行元件ECU的协同工作，ADAS/AD系统能够实现对周围环境的感知、处理和响应，从而提高驾驶安全性、舒适性和便捷性。

此外，从检测到执行的流程如以下图所示。

关于域型和区型

面向ADAS/AD的系统构成包括域型（分散）和区型（集中）。    

域型：域型系统将每个功能分类为不同的域，并按每个域将ECU集中起来。这种方式通过网关与其他域连接起来，并在每个域ECU中进行数据处理。域型系统的优点在于每个域可以独立运行，提高了系统的可靠性和灵活性。

区型：区型系统则按车身位置的每个关键点将ECU集中起来。在系统中央部设置一台中央计算机，负责从关键点收集的数据处理和操作。区型系统的优点在于能够实现数据的集中处理和高效利用，提高了系统的整体性能和智能化水平。    

三、什么是DCU？

四、DCU的系统构成

DCU及其外围设备，是按以下图所示方式连接起来的。DCU的内部，是由与传感器ECU或其他DCU进行通信的收发器电路、对来自传感器ECU的数据进行处理和判断的SoC（System on a Chip）和各种存储器、基于由SoC做出判断的内容进行行驶控制的MCU、以及这些各种电路的动作所需的DC/DC转换器电源电路构成。    

1、收发器 I/F

如图中所示，收发器电路使用两根线与外部设备（CAN、Ethernet等）进行通信。此时，如果噪声或静电从通信线路混入，则恐会导致收发器IC故障。因此，收发器电路通常由用于静电预防措施的片式压敏电阻器和ESD抑制器构成。

这是DCU与外部设备（如传感器ECU、其他DCU等）进行通信的关键部分。收发器电路使用特定的通信协议和物理接口与外部设备进行数据传输。为了确保通信的稳定性和可靠性，收发器电路还可能包含静电预防措施，如片式压敏电阻器和ESD（Electro-Static Discharge）抑制器等。

静电预防措施 ―― 片式压敏电阻器、ESD抑制器    

-> 藉由具有广泛电容特性的产品阵容，在保持电路通信质量的同时，为抑制静电（ESD）噪声做出贡献

-> 片式压敏电阻器藉由其8~250pF的电容特性，支持从低速到高速的通信速度

-> ESD抑制器藉由其0.1pF的电容特性，支持高速的通信速度

2、DC/DC转换器

（1）所谓DC/DC转换器

DC/DC转换器是将一种直流电压转换成不同直流电压的电路。各自的电路所需的电压值不同，需要转换成与其相匹配的电压。DC/DC转换器的电路通常由FET、线圈、电容器构成。

（2）按类型区分的电路构成

DC/DC转换器的电路构成根据要处理的功率、电压、电流和负荷过渡响应而不同。如图５所示，电路构成大致上包括3种类型。    

＜TYPE A＞

由于电流值非常大，使用多个线圈和FET来分担负荷电流（多相）。此外，由于剧烈的电流变动在瞬间发生会导致电压下降，因而除了使用MLCC（陶瓷电容器）外，还使用聚合物电容器来防止电压下降。

＜TYPE B＞

在电流大量流过的电路中使用电容大的电容器。这里也一样，除了使用MLCC（陶瓷电容器）外，还使用聚合物电容器。

＜TYPE C＞

这是通常的DC/DC转换器的电路。

DC/DC转换器电路中，为了去除输入部的噪声和使得输出部平滑，通常使用导电性聚合物混合铝电解电容器，为了进行电压转换，通常使用车载用功率电感器，为了进行电压测量，通常使用芯片电阻器（高精度芯片电阻器）。

噪声去除、开关和平滑 ―― 导电性聚合物混合铝电解电容器    

-> 藉由大电容、低ESR和高纹波性能，为电路的小型化和高功率化（低电压和大电流）做出贡献

-> 支持高频电容特性，为宽带和高频去除电路的高频开关化中产生的噪声做出贡献

3、电压转换 ―― 车载用功率电感器

-> 藉由金属磁性材料的低损耗和大电流性能，为电路的小型化和大功率化（低电压和大电流）做出贡献

-> 藉由损耗特性的高频化（低ACR），为在电路的高频开关化中抑制损耗做出贡献

电压测量 ―― 芯片电阻器 (高精度芯片电阻器)

-> 藉由薄膜结构的电阻值公差、低TCR性能，为电路输出特性的高精度控制化做出贡献  

五、小结

为实现自动驾驶不可或缺的DCU，预计今后其安装数量将会不断增加。这是因为自动驾驶水平越高，就必须安装越多的传感器来获取周围的环境数据。今后，要求我们在抑制半导体功耗的同时，支持“大电流”、“低损耗”、“高频”、“小型”。DCU及其外围设备的连接方式和内部构成均体现了其在汽车电子系统中的复杂性和重要性。这些设计确保了DCU能够高效地处理数据、做出准确的判断，并控制车辆的执行元件进行相应的操作，从而实现安全、可靠的自动驾驶功能。   

1. 主要玩家

• OEM：特斯拉、蔚来、比亚迪、小鹏、理想、岚图、零跑；

• 本土Tier1：德赛西威、福瑞泰克、毫末智行、知行科技、纵目科技、宏景智驾、创时智驾(联创)、经纬恒润、均联智行、东软睿驰、佑驾创新、联友智连、智联科技、易航智能、魔视智能、智驾科技、纽劢科技、保隆；

• 国外Tier1：BOSCH、大陆、ZF、维宁尔；

• 科技公司：华为、大疆车载、大华、智行者、环宇智行、禾多科技、元戎启行；

• 软件硬件方案商：天准科技、映驰科技、金脉电子(英恒科技)、畅行智驾(中科创达)、英博超算、超星未来、联想车、布谷鸟；

• 智驾芯片：英伟达、特斯拉、华为昇腾、地平线、Mobileye、TI、高通

2. 市场格局

据盖世汽车研究院统计数据显示，2024年1-10月，德赛西威以61.80万套的装机量和25.8%的市场份额领先，第二名是和硕/广达（特斯拉），市场份额为21.1%。华为技术以15.7%占据第三，前三名总份额达62.6%。

智驾域控芯片，英伟达Drive Orin-X装机量155.40万，特斯拉 FSD装机量101.31万，合计占据了市场64.4%的份额，两位头部厂商的技术实力和市场拓展在该领域具有绝对优势，展现出显著的头部效应。