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电动汽车VCU解决方案
2023-01-12 1108次


电动汽车VCU解决方案


  对于电动汽车来说,整车控制器(VCU)就如同汽车的大脑一般,是它的控制核心。车辆的驾驶平顺性,能耗的经济性以及运行的可靠性都和VCU的控制息息相关。

  VCU主要功能包括驱动扭矩控制、制动能量回收、整车能量管理、故障诊断及处理、车辆状态与监控等功能:

  ●通过刹车踏板、加速踏板、档位信息以及驾驶模式来判断驾驶员的驾驶意图;

  ●通过传感器或其他控制器获得车速、姿态等信息判断车辆的运行状态;

  ●通过获取电池包的状态,驾驶需求以及动力总成响应能力,制定合理的功率输出和能量回收策略。


电动汽车VCU解决方案


  L9788是ST最新一代的U-chip, 集成了多路电源管理、CAN_FD/LIN通信、唤醒、看门狗、多路高低边驱动等功能。仅一颗芯片替代传统VCU的许多分立器件,高度集成化,提高产品的可靠性,降低系统成本以及简化客户系统设计。


 L9788主要资源包括:

  ●Boost/buck电源架构,支持冷启动到3.1V,VCC5V 1A

  支持功能安全

  3路对外部传感器供电,5V 150mA

  1路CAN_FD收发器,速率到2Mbps,支持任意帧唤醒

  1路Lin收发器

  2路硬线唤醒信号

  15路底边->低边,支持诊断和保护

  3路高低边可配

  5路低边预驱


  ST为电动汽车提供全套的、高度集成的VCU解决方案

  ST的VCU方案以PowerPC架构的车规级MCU为核心,辅以高度集成的U-chip(L9788) 芯片,能够帮助客户快速构建整个系统。

  作为行业领先的整车控制器(VCU)方案提供商,ST的产品、方案在市面上得到了广泛的认可和应用,具有绝对领先的市场份额。

  Chorus 6M SPC58NG84 及SPC57 4K – K2是ST为VCU解决方案推荐的两款MCU。其中SPC58NG84为3核,功能强大,集成了丰富的硬件和外设资源,非常适合动力域控制器(Powertrain Domain Control Unit,PDCU)应用;而SPC57 4K – K2为2核,更适合中低端需求的VCU应用,性价比高。

  除了上述U-chip 和MCU,其他硬件还包括多通道的HSD/LSD输出L9301(SPI接口12路可配置高低边驱动)和L9305(4路高精度电流控制可配置高低边驱动),一颗有刷直流电机驱动IC L9960T。L9966,12V 标准高边驱动—VIPower M0-7 / 7E 系列,12V标准低边驱动—OmnifetIII 系列等。

  为帮助客户快速建立满足Autosar和功能安全需求的整车控制器,缩短客户开发时间,ST联合第三方设计公司上海革路电子科技有限公司,开发了VCU的参考设计。


电动汽车VCU解决方案


  在软件服务方面,ST能够提供基于Autosar的完整参考设计:

  SPC57/58 MCAL

  与第三方ETAS RTA整合的完整BSW方案

  针对L9788,L9960,L9305,L9301等的完整Autosar 复杂驱动CDD

  针对基于Matlab Simulink的ASW应用层模型,

  针对A Sample调试工作的非Autosar演示程序源代码。

  在开发工具链方面,ST能够提供免费的SPC5Studio环境;客户也可以选择商业付费的工具, 比如GreenHills/Hightec等编译器,PLS UDE/ Lauterbach等调试仿真器,以及Autosar环境的各种BSW/ASW工具链。


  ST全面保障VCU功能安全

  相对于传统燃油车辆,电动汽车的动力系统大幅度向电子电气转换,电子电气系统出现失效的安全风险将进一步增加。VCU作为电动汽车的整车控制器,协调动力系统的各种功能和管理,以及和车身和其他部分交互,功能安全尤为重要。


  确立VCU的安全风险和安全目标

  对应上述VCU的功能并结合行业经验,VCU面临的部分安全风险包括:

  车辆非期望的加速,减速;

  车辆非期望的运动;

  车辆减速失效;

  高压电击;

  燃烧爆炸。


  根据上述一些危险分析以及ASIL等级评估,VCU的一部分安全目标如下:

  VCU应该避免输出非期望的扭矩驱动,安全等级ASIL C;

  VCU在碰撞或其他条件下,要求其他部件高压下电,安全等级ASIL B;

  VCU在制动能量回收的过程中,应避免减速失效,安全等级ASIL C。


  VCU功能安全架构设计和开发流程

  安全目标和需求明确后,需要将安全需求从功能开始分配到系统架构中的元素,并最终确保分配给硬件和软件。通过系统级解决方案实施技术,满足技术安全要求。

  针对功能安全的诉求,结合VCU整车控制器的需求,功能安全的设计因素应该在VCU开发的每个流程进行体现。在确定功能安全目标后,可以开展自上而下的分析(FTA故障树分析),将FMEDA作为最底层的分析。



电动汽车VCU解决方案


  ST功能安全服务

  ST和IDH及合作伙伴通力合作,为用户提供完整的功能安全解决方案。功能安全部分输出物包括:

  针对VCU的通用对象定义和危害分析;

  针对VCU的功能安全风险分析和安全目标分解;

  针对VCU的安全状态迁移和安全机制设计;

  针对VCU的符合功能安全ASIL C的硬件参考设计;

  针对硬件参考设计的ASIL C设计目标分解;

  符合功能安全的U-Chip L9788的安全CDD驱动和Safety Component软件模块;

  针对U-Chip L9788的CDD驱动的安全目标和安全分解;

  针对U-Chip L9788的CDD驱动的安全验证方法和工具软件验证报告输出。

  • 意法半导体P-BOX高精度定位解决方案
  • 意法半导体P-BOX以 STA9100 GNSS 功能安全芯片量测为核心,融合ST ASM330LHB六轴惯性传感器(IMU)输出数据,在处理器STA1385进行GNSS/INS高精度组合导航解算,以实现城市多种复杂场景的车道级精准定位,为高级别智能驾驶保驾护航。
    2023-01-13 3333次
  • 新能源汽车车载DCDC解决方案
  • 新能源汽车车载DCDC方案的功能安全支持ASIL-C/D。基础供电芯片(SBC)L9396为系统供电并带有供电诊断和Watchdog监控功能。当供电异常时,L9396可以提供硬线PIN,通过冗余的安全路径,使系统进入安全状态。
    2023-01-13 791次
  • 符合ISO26262 ASIL D的碳化硅主驱电机控制方案
  • ST与GIICS基于上述ST汽车级芯片及功率模块,联合开发出SiC主驱逆变器应用解决方案,基于AUTOSAR架构,满足功能安全ASIL D要求,同时使用旋变软解码技术进一步降低成本。
    2023-01-12 764次
  • 电动汽车VCU解决方案
  • L9788是ST最新一代的U-chip, 集成了多路电源管理、CAN_FD/LIN通信、唤醒、看门狗、多路高低边驱动等功能。仅一颗芯片替代传统VCU的许多分立器件,高度集成化,提高产品的可靠性,降低系统成本以及简化客户系统设计。
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  • 安全高效的ST车载智能网关方案
  • 车载智能网关是汽车网络系统的核心控制装置,负责协调不同结构和特征的CAN总线网络、车载以太网及其他数据网络之间的协议转换、数据交换、故障诊断、安全审查和防火墙、在线固件升级(FOTA)等工作。
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