可扩展的模块化架构：汽车机电一体化控制系统应用

在20世纪的大部分时间，增长的汽车电气需求导致了专用电源、诊断、控制及故障预防元件的稳步发展。将这些功能集成进中央模块的成功努力，带来了成本和性能的双重回报。

然而，集中化的优势现在必须与物理分布基础设施的大扩张平衡，以便支持增加的能耗和数据处理【YAZAKI 2006】。

挑战在于用一个新的基础架构模型实现集成化的功能。这种模型采用一种紧凑、低成本物理套件，能够实现更大容量并提高效率。例如，Yazaki公司的可扩展模块化体系结构（scalable modular architecture，SMA）符合四层概念物理模型，它是朝着这个方向迈出的有用的一步。这种架构方法战略性地把多功能节点放置在汽车的各处。每个节点从发动机舱盖下（under-bonnet）节点供给电源，各节点通过数据总线互联。设备的电源和控制装置利用网络通信和分布式处理，它们集中在物理区。每个节点集成通信、接线盒、网关、电源转换装置、故障检测、故障处理以及车身控制功能。该节点系统提供智能、软件驱动的控制，也包括为汽车提供优化解决方案的诊断功能。

在Yazaki SMA解决方案中，主配电装置和发动机舱盖下（under-bonnet）车身控制装置被安装在一个集成式电源模块中。发动机舱盖下节点使用总线和印刷电路板技术，并且基于单片机。内部节点是全固态的，基于一种部署在全部节点的常见的数字芯片设计。在如座椅或车门等适合基于机电一体化控制的次级系统中也使用了智能连接器【YAZAKI 2006】。(www.xing528.com)

这些连接器中嵌入了机电一体化控制，以提供E-M电机、E-M执行机构以及传感器的高度局部化控制。智能连接器通过一个LIN总线网络互联，它们是某个内部主控节点的从节点。内部节点也提供需要的LIN/CAN网关功能。

通过轻松的扩展，SMA方法可用于基于DC 14～42V的系统以及混合动力汽车（hybrid-electric vehicle，HEV）应用。实现的方法是向基本构件或“form factors”增加附加功能，例如，脉宽调整（pulse-width modulation，PWM）、电压转换、电池健康状态/充电状态（state of health/state of charge，SoH/SoC）监测与控制、快速启动预备以及电弧检测/预防等【YAZAKI 2006】。

所有SMA节点是可扩展的，这就使得单一平台设计可服务于不同配置的汽车。通过定制化的软件算法可以填充/不填充和重新配置常见硬件形状系数，可以增加或删除而只对节点造成极小的影响。结果是：显著地缩短了开发周期，实现了规模效益。其他的好处包括接线减少、装配简化以及智能的功率输出。