在今年的車展上已經(jīng)能看到面向軟件定義汽車的車輛架構(gòu)解決方案展示。隨著汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化的程度不斷加持,車輛的功能越來(lái)越多,汽車正在朝著軟件定義方向快速發(fā)展。軟件正在為汽車創(chuàng)造新的價(jià)值,并且有大規(guī)?;?、復(fù)雜化的趨勢(shì)。由此,提高軟件開(kāi)發(fā)的效率方法,已經(jīng)成為高級(jí)車載軟件開(kāi)發(fā)必不可少的需求。
新一代車輛架構(gòu)車輛控制單元功不可沒(méi)
車輛控制單元(VCU)是電動(dòng)或混合動(dòng)力車輛的域控制器,在車輛電氣化和新的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中正在發(fā)揮越來(lái)越重要的作用,VCU可讀取制動(dòng)器、HVIL或充電器連接等的傳感器信號(hào),起到平衡系統(tǒng)能量、優(yōu)化扭矩、控制電機(jī)、高壓電池組和車載充電系統(tǒng)以及充電器鎖定的作用。
VCU有助于實(shí)現(xiàn)面向軟件構(gòu)架(SOA)或軟件定義車輛(SDV)的各種功能,同時(shí)提供必要的接口,如標(biāo)準(zhǔn)和千兆以太網(wǎng)(GbE),以支持主機(jī)廠的分區(qū)架構(gòu)。
此外,在入門級(jí)/商用車輛中,VCU還可以充當(dāng)中央計(jì)算/網(wǎng)關(guān),瑞薩的RH850/U2A汽車控制MCU,具有足夠的性能擴(kuò)展空間,多核架構(gòu)符合功能安全性(FuSA)ASIL-B、ASIL-D標(biāo)準(zhǔn)。
瑞薩車輛控制單元方案系統(tǒng)框圖
RH850/U2A可以為系統(tǒng)帶來(lái)以下優(yōu)勢(shì):將無(wú)線通信板(REIN-WCB-V1)添加到解決方案中,實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)車輛技術(shù),包括4G/GPS/Wi-Fi/Bluetooth®低能耗(LE);支持“無(wú)等待”空中(Over-the-Air(OTA))升級(jí);板載嵌入式多媒體卡(eMMC)為各種使用情況提供大容量存儲(chǔ);提供硬件設(shè)計(jì)文件和示例軟件。
成功產(chǎn)品組合實(shí)現(xiàn)完整系統(tǒng)架構(gòu)
瑞薩車輛控制單元方案的核心是RH850/U2A MCU區(qū)域/域微控制器,是瑞薩跨域MCU產(chǎn)品系列的首款產(chǎn)品,作為新一代車載控制器,旨在滿足日益增長(zhǎng)的將多種應(yīng)用集成到單塊芯片中的需求,以實(shí)現(xiàn)針對(duì)不斷發(fā)展的電氣電子架構(gòu)(E/E架構(gòu))的統(tǒng)一電子控制單元(ECU)。
該器件采用28納米制程技術(shù),以用于底盤控制的RH850/Px系列和用于車身控制的RH850/Fx系列的關(guān)鍵功能為基礎(chǔ),進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了32位RH850/U2A MCU的提升性能。
新一代車載控制MCU配備多達(dá)4個(gè)雙核鎖步結(jié)構(gòu)400MHz CPU核。每個(gè)核都集成了基于硬件的虛擬化輔助功能,使?jié)M足不同ISO26262功能安全級(jí)別的多種軟件系統(tǒng)在高性能模式下獨(dú)立運(yùn)行且不受干擾。此外,還可減少虛擬化占用的資源,以保障實(shí)時(shí)執(zhí)行。這樣,用戶就能夠?qū)⒍鄠€(gè)ECU功能集成到單個(gè)ECU中,同時(shí)滿足功能安全、信息安全以及實(shí)時(shí)操作要求。
RH850/U2A的應(yīng)用包括
第三代車載計(jì)算機(jī)、無(wú)線電池管理系統(tǒng)、區(qū)域ECU虛擬化解決方案平臺(tái)、通信網(wǎng)關(guān)和集成DVR/DMS系統(tǒng)解決方案、車輛控制單元。
本方案的另一個(gè)組成部分是AT25QF128A,是為3V系統(tǒng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)類代碼和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解決方案。作為一款128Mbit 3V SPI串行閃存,它支持雙I/O和四I/O。該器件包括經(jīng)過(guò)優(yōu)化的擦除塊大小,可滿足代碼和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)用以及針對(duì)唯一設(shè)備序列化、系統(tǒng)級(jí)電子序列號(hào)(ESN)存儲(chǔ)和鎖定密鑰存儲(chǔ)的三個(gè)安全寄存器頁(yè)需求。
ISL78208是本方案中應(yīng)用的寬VIN雙標(biāo)準(zhǔn)降壓穩(wěn)壓器,每個(gè)通道可提供3A連續(xù)輸出電流。其輸入范圍為4.5V至28V,可為各種負(fù)載點(diǎn)應(yīng)用提供高頻電源解決方案。其中的PWM控制器驅(qū)動(dòng)內(nèi)部開(kāi)關(guān)N溝道功率MOSFET,經(jīng)過(guò)優(yōu)化集成電源開(kāi)關(guān)可實(shí)現(xiàn)出色的熱性能。峰值電流模式控制提供了元件選擇的靈活性,并最大限度減小解決方案尺寸。ISL78208還具有過(guò)電流、UVLO和熱過(guò)載等保護(hù)功能。其應(yīng)用包括:低成本數(shù)字車載儀表、區(qū)域ECU虛擬化方案、互聯(lián)Android儀表、車輛控制單元。
車輛控制單元方案中還有一個(gè)集成高邊MOSFET的降壓控制器ISL78206,它是一款A(yù)EC-Q100認(rèn)證的40V,2.5A同步降壓控制器。該器件可以在同步和非同步降壓拓?fù)渲胁僮?,為各種輸入電壓的汽車應(yīng)用提供了一種低系統(tǒng)成本、高效率的單器件降壓解決方案。
對(duì)于冷啟動(dòng)或啟停操作過(guò)程中必須保持通電的車輛系統(tǒng),ISL78206可以用引腳對(duì)引腳的ISL78201替代,以實(shí)現(xiàn)升壓-降壓操作。在同一PCB布局上提供兩種功能替代方案,為用戶提供了便利性和靈活性,有助于廣泛的設(shè)計(jì)重用。ISL78206還提供峰值電流模式控制和逐周期電流限制的電流保護(hù),打嗝過(guò)電流模式可確保在惡劣的短路條件下可靠運(yùn)行。其應(yīng)用包括:域控制單元、低成本數(shù)字車載儀表、傳感器方案、帶E-保險(xiǎn)絲的配電箱、汽車監(jiān)控功能擴(kuò)展、未來(lái)E/E架構(gòu)的車載電腦、通信網(wǎng)關(guān)和集成DVR/DMS系統(tǒng)解決方案等。