Thiếu bị điện tử lần đầu tiên xuất hiện trên ô tô vào năm 1986 khi Volkswagen lắp đặt bộ điều khiển điện từ (ECU) trong động cơ của chiếc sedan VW 16000 để kiểm soát việc phun nhiên liệu. Từ ECU là viết tắt của bộ điều khiển điện tử hay còn được gọi là bộ điều khiển động cơ hoặc hệ thống quản lý động cơ. Ngày nay, ECU có mặt khắp nơi, kiểm soát hoặc hỗ trợ mọi khía cạnh hoạt động và hiệu suất của xe.

1. Kiến trúc Flat

Tất cả các thành phần của hệ thống được tổ chức trên cùng một lớp hoặc cấp độ. Mỗi thành phần có thể trực tiếp truy cập vào bất kỳ thành phần nào khác trong hệ thống.

Ưu điểm:

• Dễ hiểu và triển khai.
• Thích hợp cho các hệ thống nhỏ và đơn giản.

Nhược điểm:

• Dễ dẫn đến sự phức tạp và khó khăn trong việc quản lý khi hệ thống trở nên lớn và phức tạp.
• Số lượng dây kết nối giữa các ECU lớn, dẫn tới tăng trọng lượng của xe.
• Khả năng tái sử dụng và mở rộng hạn chế.

2. Kiến trúc Domain

Hệ thống được chia thành các miền (domain) hoặc lớp chức năng. Mỗi domain chứa các thành phần liên quan đến một chức năng cụ thể, chẳng hạn như điều khiển lái, phát hiện vật cản, hoặc điều khiển động cơ. Các domain có thể tương tác thông qua giao diện cố định hoặc thông qua giao tiếp không đồng bộ.

Ưu điểm:

• Tính phân tách và mô đun hóa cao.
• Dễ dàng bảo trì và mở rộng.

Nhược điểm:

• Đòi hỏi thiết kế ban đầu cẩn thận để xác định và phân chia các domain phù hợp.
• Giao tiếp giữa các domain có thể gặp khó khăn nếu không được thiết kế đúng cách.
• Kiến trúc domain không tối ưu hóa cho hệ thống dây điện vì ECU cho từng miền chức năng nằm rải rác khắp xe.

3. Kiến trúc Zonal

Hệ thống được chia thành các khu vực (zone) với mỗi khu vực có một chức năng hoặc một tập hợp các chức năng liên quan. Mỗi zone có thể chứa nhiều domains. Việc chia thành các zones giúp tăng tính phân tán và hiệu suất.

Zonal giải quyết những thiếu sót về kiến trúc domain bằng cách kết hợp các ECU gần nhau về mặt vật lý dưới một bộ điều khiển trung tâm duy nhất.

Ưu điểm:

• Tính phân tán và mở rộng tốt.
• Dễ dàng đảm bảo tính an toàn và độ tin cậy.
• Giảm hệ thống dây điện, trọng lượng.

Nhược điểm:

• Độ phức tạp về phần mềm cao hơn so với kiến trúc domain.
• Đòi hỏi quản lý tài nguyên chặt chẽ giữa các zones.
• Yêu cầu giao tiếp trực tiếp giữa các zones, có thể tăng độ trễ và yêu cầu kỹ thuật cao.

4. Kiến trúc Hybrid

Kết hợp các yếu tố từ các kiến trúc trước đó, thường là sự kết hợp của kiến trúc domain và zonal. Mục tiêu là kết hợp sự linh hoạt và hiệu suất của kiến trúc Domain với sự phân tán và độ tin cậy của kiến trúc Zonal.

Ưu điểm:

• Kết hợp được những ưu điểm của cả hai kiến trúc.
• Được tối ưu hóa cho các ứng dụng phức tạp và yêu cầu cao.

Nhược điểm:

• Đòi hỏi sự phức tạp trong thiết kế và triển khai.
• Yêu cầu kỹ thuật cao hơn để triển khai và quản lý.

5. References

Tài liệu tham khảo:

• Automotive Architectures: Domain, Zonal and the Rise of Central
• Vehicle EE Architecture