隨著軟體定義車輛(SDV)發展,車內控制系統的設計方式正悄悄改變。
過去,微控制器(MCU)主要負責執行既定邏輯,功能在設計完成後大致固定;但在軟體可以持續更新的架構下,控制器不再只是照既有指令運作,而需要承擔更多運算與調整的角色。
在這樣的趨勢下,意法半導體(ST)在技術分享中提到,AI已開始影響控制系統的設計方式。
在車用系統中,許多關鍵訊號會隨時間變動,例如馬達運轉狀態、電池負載或環境條件。傳統作法多半依賴固定條件判斷,而AI則能從這些變動資料中找出規律,讓控制策略隨著狀態即時調整。
這也讓控制邏輯逐漸出現變化——從原本的條件觸發,轉為依據資料變化進行判斷。
目前相關應用已陸續出現。
例如在車載充電系統(OBC)中,可用於分類與狀態判讀;在機械系統中,可協助判斷零件是否出現磨損;在防夾(anti-pinch)應用中,則能提升判斷準確度,在不同環境條件下仍維持穩定表現,同時加快反應速度。
另一個值得注意的方向,是補足部分無法直接量測的資訊。
透過模型推算,一些難以直接取得的數據,例如馬達內部特定位置的溫度(包含轉子),可由既有訊號推算出來。這讓控制系統在某些情況下能取得更多參考依據,進一步調整控制方式。
不過,這類應用仍需要時間驗證。車用系統對安全與可靠度要求嚴格,相關模型需經過長時間測試,才有機會進入量產設計。
除了應用層的變化,AI也影響運算分工。
ST指出,將神經網路交由專用AI加速器處理,可避免占用CPU資源,並提升即時反應能力。同時,由於資料可在晶片內部完成處理,也能減少資料在不同模組之間傳遞,進一步降低功耗。
在這樣的設計下,運算不再集中於單一位置。
部分AI功能開始由中央運算平台移往邊緣控制節點,使系統在關閉中央運算時,仍可維持特定功能運作,例如長時間監測或充電控制,同時降低整體電力消耗。
另一方面,記憶體供應狀況也影響系統設計。
ST提到,將非揮發性記憶體與RAM整合於晶片內部,使系統在成本與供應上更容易掌握。在市場波動時,這樣的設計也能降低對外部記憶體的依賴。
在這樣的條件下,部分原本採用MPU的設計開始被重新評估,高效能MCU逐漸被納入更多應用。
隨著整合程度提高,單一控制器需同時處理多項功能,也讓其角色逐漸轉變。
在實際設計中,一顆微控制器可整合約6至7項功能,並透過記憶體與運算能力支援系統運作。此外,透過split-lock架構,核心可在安全性與效能之間進行調整,例如在需要高安全性時採用lockstep模式,或在特定情況下提升運算效能。
在多功能整合下,系統也能在同一核心上執行多項功能,並透過硬體機制維持彼此隔離,避免互相干擾。
整體來看,從ST的產品設計與技術方向,可以看出控制器角色正在改變。MCU不再只是執行既定功能,而是逐漸成為整合運算與協調的核心節點,在車輛系統中的重要性持續提升。