随着软体定义车辆(SDV)发展,车内控制系统的设计方式正悄悄改变。
过去,微控制器(MCU)主要负责执行既定逻辑,功能在设计完成後大致固定;但在软体可以持续更新的架构下,控制器不再只是照既有指令运作,而需要承担更多运算与调整的角色。
在这样的趋势下,意法半导体(ST)在技术分享中提到,AI已开始影响控制系统的设计方式。
在车用系统中,许多关键讯号会随时间变动,例如马达运转状态、电池负载或环境条件。传统作法多半依赖固定条件判断,而AI则能从这些变动资料中找出规律,让控制策略随着状态即时调整。
这也让控制逻辑逐渐出现变化从原本的条件触发,转为依据资料变化进行判断。
目前相关应用已陆续出现。
例如在车载充电系统(OBC)中,可用於分类与状态判读;在机械系统中,可协助判断零件是否出现磨损;在防夹(anti-pinch)应用中,则能提升判断准确度,在不同环境条件下仍维持稳定表现,同时加快反应速度。
另一个值得注意的方向,是补足部分无法直接量测的资讯。
透过模型推算,一些难以直接取得的数据,例如马达内部特定位置的温度(包含转子),可由既有讯号推算出来。这让控制系统在某些情况下能取得更多叁考依据,进一步调整控制方式。
不过,这类应用仍需要时间验证。车用系统对安全与可靠度要求严格,相关模型需经过长时间测试,才有机会进入量产设计。
除了应用层的变化,AI也影响运算分工。
ST指出,将神经网路交由专用AI加速器处理,可避免占用CPU资源,并提升即时反应能力。同时,由於资料可在晶片内部完成处理,也能减少资料在不同模组之间传递,进一步降低功耗。
在这样的设计下,运算不再集中於单一位置。
部分AI功能开始由中央运算平台移往边缘控制节点,使系统在关闭中央运算时,仍可维持特定功能运作,例如长时间监测或充电控制,同时降低整体电力消耗。
另一方面,记忆体供应状况也影响系统设计。
ST提到,将非挥发性记忆体与RAM整合於晶片内部,使系统在成本与供应上更容易掌握。在市场波动时,这样的设计也能降低对外部记忆体的依赖。
在这样的条件下,部分原本采用MPU的设计开始被重新评估,高效能MCU逐渐被纳入更多应用。
随着整合程度提高,单一控制器需同时处理多项功能,也让其角色逐渐转变。
在实际设计中,一颗微控制器可整合约6至7项功能,并透过记忆体与运算能力支援系统运作。此外,透过split-lock架构,核心可在安全性与效能之间进行调整,例如在需要高安全性时采用lockstep模式,或在特定情况下提升运算效能。
在多功能整合下,系统也能在同一核心上执行多项功能,并透过硬体机制维持彼此隔离,避免互相干扰。
整体来看,从ST的产品设计与技术方向,可以看出控制器角色正在改变。MCU不再只是执行既定功能,而是逐渐成为整合运算与协调的核心节点,在车辆系统中的重要性持续提升。