차량의 E/E 아키텍처(electrical/electronic architecture)는 기능 도메인으로 ECU를 묶는 도메인 아키텍처에서, 차량 안의 위치로 ECU를 묶는 존 아키텍처와 소수의 중앙 차량 컴퓨터를 쓰는 구조로 옮겨 가고 있다.[1][2] Renesas 백서에 따르면 ECU가 늘면서 ECU를 기능 도메인이나 차량 안의 위치로 묶어 연결을 계층화하는 방식으로 복잡도를 줄인다.[3]
기능별 ECU
기능마다 ECU를 따로 두는 E/E 아키텍처를 분산 아키텍처(distributed architecture)라 부른다.[4] NXP 백서에 따르면 오늘날 차량 네트워크의 ECU는 대개 엔진 제어, 윈도 리프터, 전동 조향처럼 응용 하나만 맡고, 센서 처리와 알고리즘도 그 ECU 안에서 돈다.[5]
도메인 아키텍처
ECU는 파워트레인, 섀시, 바디, 인포테인먼트 같은 기능 도메인으로 나뉜다. 도메인 아키텍처는 도메인마다 도메인 제어기(domain controller)를 두어 그 도메인의 기능을 모으고, 도메인 아래의 ECU는 도메인 제어기에 붙어 계층을 이룬다.[3][6] 도메인 제어기는 DCU(Domain Control Unit)라고도 부른다.[4]
도메인마다 네트워크가 다를 수 있어 게이트웨이가 도메인 사이를 잇고, 중앙 게이트웨이 모듈이 여러 도메인에 붙는다.[6][7] NXP 백서에 따르면 도메인 기반 네트워크에서는 이더넷이 도메인 제어기들을 잇는 통신 백본이 된다. 센서 데이터 처리와 알고리즘을 도메인 제어기가 맡을 수 있어, 그 아래 ECU는 덜 강력한 마이크로컨트롤러를 쓸 수 있다.[5]
존 아키텍처
존 아키텍처(zonal architecture)는 ECU를 기능 도메인이 아니라 차량 안의 물리적 위치로 묶는다.[3][6] 차량을 여러 구역으로 나누고, 구역마다 둔 존 제어기가 그 구역의 센서, 액추에이터, ECU를 중앙 컴퓨터에 잇는다.[8][9] 존 제어기는 ZCU(Zone Control Unit)라고도 부른다.[4] 존 제어기는 그 구역의 전원 분배도 맡을 수 있다.[3][9]
존 아키텍처는 배선의 길이와 무게를 줄인다.[1][10] Renesas 백서에 따르면 가까이 있는 ECU를 그 구역의 존 제어기가 맡으므로 배선이 오가지 않아도 되어 배선량이 준다.[3]
존 제어기들은 고속 이더넷 백본으로 중앙 컴퓨터에 이어진다.[1][8] 기능을 모으는 소수의 강력한 중앙 컴퓨터를 HPC(High-Performance Computer)라 부르며[11], Bosch는 이를 차량 컴퓨터(vehicle computer)라 부른다.[12] 존 아키텍처에서 차량 기능의 처리는 중앙 컴퓨터로 모인다.[6][13]
TI 자료에 따르면 존 모듈은 스마트 센서·액추에이터와 CAN FD나 LIN 같은 저속 버스로 잇고[2], 대역폭이 작은 바디 모듈에는 CAN, LIN과 10 Mbit/s 이더넷(10BASE-T1S)을 쓴다.[8] Bosch Zone ECU는 이더넷 인터페이스를 최대 8개, CAN 인터페이스를 20개, LIN 인터페이스를 25개 둔다.[13]
TI 백서에 따르면 여러 기능을 한 존 모듈에 모으면, 그 MCU는 ASIL(Automotive Safety Integrity Level)이 서로 다른 기능을 가상화로 함께 돌리는 혼합 임계도(mixed-criticality)를 지원해야 한다.[2] ISO 26262-1:2018은 ASIL을 안전 요구와 안전 조치를 정하는 네 등급 가운데 하나로 정의하며, D가 가장 엄격하고 A가 가장 느슨하다. 또 둘 이상의 요소 사이에 안전 요구를 어기게 할 수 있는 cascading failure가 없는 것을 freedom from interference라 정의한다.[14] ISO 26262-9:2018은 요소의 공존 기준에 대한 요구사항을 정한다.[15]
중앙 컴퓨터
Bosch에 따르면 SDV(Software-Defined Vehicle)는 소프트웨어를 하드웨어에서 떼어 내, 차량의 동작과 기능이 대부분 소프트웨어로 정해지는 차량이며, OTA(Over-The-Air) 업데이트로 기능을 더하거나 고친다.[16]
기능을 중앙 컴퓨터에 모으면 OTA 소프트웨어 업데이트로 차량 기능을 바꾸거나 더하기 쉬워진다.[1][17]
Bosch의 차량 컴퓨터용 플랫폼 소프트웨어는 운영체제와, 응용 도메인을 서로 떼어 놓는 하이퍼바이저를 포함한다.[12] NXP S32N55는 중앙 차량 제어기용 프로세서로, 온칩 하드웨어 격리와 가상화를 두고 Type-1 하이퍼바이저를 지원한다.[18]