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本帖最后由 晨枫 于 2022-9-24 07:54 编辑 : r p" y/ i- _/ }* f
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汽车已经高度电子化、数字化了。从发动机到冷暖风,从刹车到车门车窗,某种形式的电子控制无处不在。汽车的可靠性也从机械为主,变到电子系统可靠性占很重要的成分。电子系统当机可以停转发动机、锁死方向盘。即使只是收音机不响,导航不灵,电窗自说自话,也是很恼人的。, q4 L3 |. Y: K' d; B* F0 i
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数字化比电子化更进一步,将模拟式电子控制变成数字控制,并且具有互联能力。各种大屏显示和娱乐系统更是本质数字化的。+ f" j k( P/ ]+ a+ y
& R$ }3 I+ @; a& d2 s6 D* _随着汽车的高度电子化和数字化,汽车电子系统也从零打碎敲的就地控制演进为协调的网络化控制。进入急弯的时候,一侧车轮抓力不够,需要重新分配内外侧的车轮转速和扭力(如果有电子差速器的话),需要对打滑的轮子稍微施加一点刹车,还需要发动机降低出力、降档,可能还需要加强电控转向的力反馈,帮助驾车人感受路面情况。这些都需要协调动作。
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各种电子控制也使得汽车的各方面高度可调。发动机(实际上是变速器)可以在充满运动感的敏锐和省油、舒适的舒缓之间调节,底盘硬度、方向盘的转向手感也是一样。汽车上的各种参数在系统里都有,有些驾车人也希望显示出来,水温、油温、轮胎压力、电压、润滑油液位、冷却液液位等。
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6 q# y/ [0 c& k# [# C这其实反应了高度计算机化控制系统的共同问题:. u8 O a+ l9 U9 |/ z
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/ G4 T7 z* Y4 @( x; T7 J4 Z9 l2、 信息显示! r" g( S1 z4 [! O! y' r6 A. }
3、 控制设定2 S% p9 u* ]3 f) M6 _2 C) c3 E0 r
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信息显示和控制设定是人机界面的问题,在汽车大屏(http://www.aswetalk.net/bbs/foru ... read&tid=156211)那里已经谈到了,这里集中于表层之下的控制架构。汽车电子控制的现状和未来其实可以从工业过程控制中找到先例。
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在工业过程控制的早期,不管是机电、气动还是电子控制,都是就地控制为主。测量仪表、控制器、控制阀都在一起,回路与回路之间各自为战。在汽车上,曾经也是一样。发动机控制只管根据油门输入控制转速,变速器控制只管根据车速和扭力控制换挡,刹车控制只管根据轮胎打滑情况控制转速,电动助力转向只管根据车速和转向角增减力反馈。
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8 u2 D$ O& N% u/ U' q |但在自控水平提高后,控制回路之间要互相协调,才能最大限度地发挥产能、提高质量。比如说,原料口流量增加了,意味着整个下游都将流量增加,可以对加热量、配料量等未雨绸缪了,还需要在时间上匹配好,要在原料口的变化影响到本工段时才恰到好处地动作,过早过晚都是弄巧成拙。但也只有这样的全盘协调控制才能保质保量。汽车上也是一样,如上面的高速过弯的例子。
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# ~/ B0 |' |$ T2 I$ P简单的信息交换不难,可以用连线解决。但信息量一大,还要全面共享,统统一对一连线就不可能了。需要数字化的网络总线,需要共享的数据库。这就是网络化的控制系统,简称DCS。3 [/ t& O: Y* Z! F
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DCS把分布在各处的数字控制模块用网络连接起来,一人见大家,大家见一人,信息全向流通,多变量控制空前便利。DCS还用显屏替换了成片的表盘,节约了控制室的面积,提高了操作工的效率。复杂控制其实是人越少越好。一个人掌管全局,左手知道右手要干什么,万事不求人,心到手到。人多了,还要互相之间通报、协调,反而碍事。
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出于降低单一节点失效危险的考虑,DCS一般用分布式数据库。但要是可靠性不是问题,集中式数据库也没有什么不可以。这实际上就是过程控制云了。难怪云计算概念刚出来的时候,干过程控制的人面面相觑,这不就是把我们的分布式数据库集中起来吗?怎么这也成了个事了?8 j. ^. O& N9 P- N8 o1 w
9 O+ r4 S3 B5 @& ]3 u3 t在汽车上,现在还是就地控制加简单的连线。汽车控制会越来越朝向全局协调控制发展,渐次升级的自主驾驶会加速这一趋势。汽车电子也会向DCS方向发展,各自为战的底盘控制、发动机控制、娱乐系统、舒适-方便功能都成为互相由网络化连接的模块,要求越来越高的大屏显示也成为挂在“汽车DCS”上的显示模块。
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这等于拥有独特操作系统、CPU、GPU、IO管理、总线、分布式数据库的完整IT系统。在工业DCS方面,霍尼韦尔、艾默生、ABB、横河等是主要的DCS厂商。道化学以前一直坚持自制DCS,现在好像也放弃了,毕竟这不是他们的主业,要靠副业跟上行业潮流太累了。! Q, X2 p; H n ~0 i3 N- Z
6 X' t0 o/ F! P- x汽车方面也一样,现在还是各家汽车公司在自己干,但很快就会超过一般汽车公司的能力,需要专业的ICT公司介入,比如华为。汽车公司的大屏界面的各种拧实际上反映了对ICT的外行,即使大牌如奔驰、宝马也不能免俗,但是具有更加强烈硅谷背景的特斯拉还对用户友好一点。9 I4 e8 C ~& V, _& m" Q
. j# x) M; I4 _) b6 [3 V5 W, _& M这些还是驾车人能看到的拧,“发动机盖之下”的各种拧只有汽车公司的人自己能看到,外界看不到,但不等于不存在。
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独立于汽车公司的通用“汽车DCS”不仅有规模经济的好处,也可多头反馈、帮助产品成熟化,是共赢的事情。通用“汽车DCS”还有助于第三方配件和应用,降低使用者成本。实际上,对于人才流动都是有利的。当然,这是双向的,即便利于别家从你这里挖人,也有利于你从别家挖人。
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汽车公司则可回到传统强项。比如说,电车的三电里,电控不仅是硬件架构,更重要的是软件。通用“汽车DCS”只提供系统级通用软件,好比微软视窗,应用软件还是要靠最终用户的。
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) J: `8 J5 ?0 e; F# _通用的“汽车DCS”还可提供通用的人工智能平台,各汽车公司可以挂自己的算法和传感器组合,但降低基本平台方面的研发和更新压力。工匠的本事是使用工具,太多精力花在造工具上,就得不偿失了。
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$ k+ R2 B+ J$ {: Q0 m* v往更远一点外推,“汽车DCS”或许也可扩展为无人机、无人船、无人卡车的基础平台,它们都有较高的可靠性、实时性、耐环境性、可维护性、可扩展性、后向兼容性要求。这天地就更大了。
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' R/ m- U5 Y4 M; @5 U! t" \- WDCS包括操作系统、总线标准、分布式数据库标准、通信协议标准等,具体的控制、传感器模块倒是可以开放给友商研发和制造。$ \) N, S7 [' f Q
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华为有底子,有实力,在国际上参加过Open DCS(那是前两年的事了,现在不知道是否还在里面),本身不造车,是牵头的理想厂家。华为已经在做车机了,不过好像是专注在自动驾驶、人工智能方面。这些很重要,但“汽车DCS”更底层,自动驾驶、人工智能只是汽车DCS的高层模块。华为该考虑了。- t+ ]% `, t7 k# r) N
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华为的鸿蒙是新的微内核操作系统,比微软这样宏内核操作系统更加适合需要灵活拓展的实时场景。华为的光纤通信技术强大,总线和分布式数据库不知道怎么样,但那不是前沿技术,攻克不难。
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华为最大的困难是因为政治原因难以打进欧美市场,带在中国和一带一路没有问题。这就是足够大的市场了。中国汽车(或者使用中国技术的汽车)在短期内大规模打进欧美市场本来就不现实。 |
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