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标题: 新能源汽车大三电之VCU方案浅析 [打印本页]

作者: 艾的民 时间: 7 小时前
标题: 新能源汽车大三电之VCU方案浅析
　　新能源电动汽车的“大三电”通常是指电控（包括电池管理单元BMS、整车控制器VCU、电机控制器IPU等）、驱动电机FTM和动力电池RESS，“小三电”则指车载充电机(OBC)、直流/直流转换器(DC/DC转换器)和高压配电盒(PDU)。

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图1、新能源汽车“大三电”和“小三电”
　　电机控制器里的整车控制器VCU（Vehicle Control
Unit），是新能源汽车的核心控制单元，也是新能源汽车的“大脑”。简而言之VCU负责采集各类输入信号，例如开关量输入、A/D采集模块、电源电路、CAN通信等，经分析处理后输出负载控制信号，例如开关量输出、CAN通信等，精准协调各个控制系统的工作，同时提供监控检测功能，确保车辆安全、稳定运行。

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图2、整车控制器结构图
　　随着新能源汽车电子电气（EE）架构持续迭代演进，控制单元集成度不断提高，动力总成新增众多高低压电气部件（见下图
3）。VCU作为车辆驱动协调控制系统的核心控制器，功能呈现新发展趋势：部分功能或将拆解，融入中央控制器加域控制器架构，或整合进多合一功能控制单元，以适配车辆系统架构变革与优化，如充电相关的AC/DC车辆端充电主控功能、底盘相关的电动四驱控制功能等。举个例子，比亚迪推出的e平台3.0，核心就包括一套自主研发的8合1动力总成，集成驱动总成（电机和变速器）、电机控制器、PDU（电源分配单元）、DC-DC、OBC、VCU、BMS。

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图3、VCU协调控制的高低压部件（图源：联合电子）
　　VCU的功能划分为：车辆系统、传动系统、电力系统、热管理系统、通讯系统、功能安全（Mo）、防盗、通用扫描输出和故障响应等（见下图4）。

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图4、VCU系统功能分类和概览（图源：联合电子）
　　VCU通常由硬件和软件两部分组成。硬件部分包括高性能的微处理器、存储器、信号采集模块、功率驱动模块、CAN通信模块等。软件部分则包括嵌入式操作系统、应用层程序、故障诊断程序等。这些组件协同工作，实现对车辆各子系统的精准控制和高效管理。工程师如何设计一款VCU呢？有哪些高性能的微处理器品牌可作选型参考呢？
　　1、英飞凌
　　英飞凌的AURIX
TC275是采用32位的TriCore处理器架构，主频高达200MHz，它的安全管理单元（SMU）是安全架构的核心组件，提供了一个通用接口来管理TC275存在故障时的行为。SMU集中了与不同硬件和软件安全机制相关的所有警报（Alarm）信号。它集成了丰富的外设接口，如
CAN、LIN、以太网等，支持多种通信协议，方便VCU与其他车载电子控制单元进行通信。

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2、恩智浦/飞思卡尔
　　恩智浦/飞思卡尔的MPC5744P采用32位嵌入式Power
Architecture®，运行频率高达200MHz，集成的安全架构最大限度减少了新增软件数量并降低了开发过程中的各种变动。支持端到端纠错码(e2eECC)提高容错性和检测功能以及可编程的故障采集与控制单元(FCCU)可监控器件的完整性状态并提供灵活的安全状态控制，可以实现汽车功能安全ISO-26262
ASIL-D等级。

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　　3、瑞萨瑞萨的RH850/U2A汽车控制MCU设备具有足够的性能扩展空间，多核架构符合功能安全性 (FuSa)
ASIL-B和ASIL-D标准。它的板载嵌入式多媒体卡 (eMMC) 为各种使用情况提供大容量存储。它支持外载无线通信板 (REIN-WCB-V1)
，实现联网车辆技术，包括4G/GPS/Wi-Fi/Bluetooth®低能耗 (LE)。

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4、意法半导体
　　意法半导体的SPC58NG84、SPC574K72是两款适用于VCU的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SPC574K72为双核，更适合中低端需求的VCU应用，性价比高。

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5、德州仪器
　　德州仪器的AM263P4，频率高达400MHz，一款四核Arm® Cortex®-R5F MCU，符合功能安全性 (FuSa)
ASIL-D标准。支持实时控制和可扩展存储器。它提供了高级外设来支持联网和提升传感和驱动IP的质量。

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6、国芯科技
　　国芯科技的CCFC2012BC60L7，是基于C*Core CPU核心C2003（PowerPC架构与e200
Z3兼容）的32位车规微控制器，采用了稳定的40nm eflash车规晶圆制造工艺平台，符合功能安全ASIL-B等级认证标准，且累计出货量数百万颗。

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7、兆易创新
　　兆易创新的GD32A490系列高性能车规级MCU，以高主频、大容量、高集成和高可靠等优势特性紧贴汽车电子开发需求，采用成熟完善的车规工艺制程，产品开发及生产管理符合汽车行业质量体系IATF
16949:2016标准，符合AEC-Q100车规级可靠性和安全性标准，并具备出色的静电防护和抗干扰能力。能够在极端温度、电磁干扰和振动等高风险条件下可靠运行，以应对车辆行驶环境中的严苛条件和复杂任务。

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8、芯驰科技
　　芯驰科技E3分为5个系列（E3600/3400/3200系列、E3300系列和E3100系列），CPU有单核、双核、四核和六核，主频从300MHz、400MHz、600MHz到800MHz，集成丰富的通信外设模块，内置符合国密商密2/3/4/9标准的硬件加速器，还同时支持BGA和LQFP封装。E3全系列MCU采用台积电22纳米车规工艺。其功能安全等级为ASIL-D，温度等级为AEC-Q100
Grade 1。

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　　有哪些VCU实际的案例可供参考呢？
1、长安逸动EV460的VCU，产品型号XVCU03，生产日期20190327。
(, 下载次数: 1) 表1、VCU产品XVCU03部分元器件（数据来源：中飞动力）2、阿维塔11的VCU，产品型号VDC 1100C。
(, 下载次数: 1) 表2、VCU产品VDC 1100C部分元器件（数据来源：中飞动力）综上所述，新能源汽车VCU设计、芯片的选型及采购等并非易事。拍明芯城是快速撮合的元器件交易平台，过去数年已积累了海量极具优势的芯片货源。我们聚焦服务元器件长尾客户群，让每一家芯片原厂或分销商的每一款芯片，在Design In、Design Win和流通中更高效，帮助工程师的方案选型、试样及采购，为电子产业供需略尽绵薄之力。元器件供需，欢迎常来 http://www.iczoom.com 看看

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