電子發(fā)燒友網(wǎng)報道(文/梁浩斌)智能汽車時代,自動駕駛、智能座艙是感知最強的體驗升級。但對于汽車來說,底盤決定了乘坐舒適度和車輛動態(tài),甚至關(guān)系到行駛安全,底盤永遠是汽車不可忽視的部分。而伴隨整車電子電氣架構(gòu)的改變,傳統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)底盤下,也加入了越來越多的電子部件。
可以發(fā)現(xiàn)近年智能底盤的概念正在變得越來越普遍,比如蔚來的天行底盤、上汽智己靈犀底盤、華為途靈底盤、比亞迪云輦系列底盤等,層出不窮的“營銷詞匯”背后,實際上是傳感器、算力芯片、減震器等技術(shù)升級帶來的新特性。更多電子部件的融合,底盤域中需要用到的MCU也會更多。
線控制動、線控轉(zhuǎn)向、懸架、底盤域控制器的國產(chǎn)機會
傳統(tǒng)汽車上,底盤實際上也有不少安全系統(tǒng)加持,比如ABS制動防抱死系統(tǒng)、ESP車身穩(wěn)定系統(tǒng)、TCS牽引力控制系統(tǒng)等,這些系統(tǒng)通過傳感器監(jiān)測車輛和車輪動態(tài),實時通過調(diào)整動力分配和剎車等來保證車身的穩(wěn)定。
而舒適性的配置則是比如空氣懸架、液壓懸架、CDC減震器等,這些部件主要是為了在行駛過程中降低路面起伏對座艙乘坐穩(wěn)定性的影響。
那么智能底盤與傳統(tǒng)底盤相比,現(xiàn)階段的智能底盤一個明顯的發(fā)展趨勢是線控化。什么是線控化?首先底盤主要是由轉(zhuǎn)向、制動、傳動、行駛幾個部分組成,以轉(zhuǎn)向為例,轉(zhuǎn)向部分由方向盤、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向節(jié)等零部件構(gòu)成,通過駕駛員對方向盤的控制來驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)向角度。目前的汽車轉(zhuǎn)向部分基本都是物理結(jié)構(gòu)機械連接,通過液壓或電機進行助力。
而線控轉(zhuǎn)向,就將方向盤和轉(zhuǎn)向的機械連接部分去除,轉(zhuǎn)向與方向盤實現(xiàn)機械解耦,完全通過電機來提供轉(zhuǎn)向助力和路感反饋,在方向盤側(cè)使用轉(zhuǎn)角傳感器、扭矩傳感器、回正力矩電機等部件,感知轉(zhuǎn)向角度反饋至轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機,并通過車輪轉(zhuǎn)角傳感器和其他的傳感器反饋路感至回正力矩電機模擬真實手感。
在制動部分,目前市場主流的是真空助力液壓制動系統(tǒng),比如在燃油車中,利用發(fā)動機運轉(zhuǎn)過程需要從外界吸氣的原理,為真空助力器提供低壓環(huán)境。但顯然,在目前的混動以及純電動汽車中無法提供持續(xù)的真空環(huán)境,所以需要添加電子真空泵或者是采用線控制動,通過電機直接或通過液壓管路提供制動力。
實際上,除了電動汽車之外,燃油車也在進行底盤線控化的改進,最典型的是線控油門。線控油門在燃油車上通過傳感器對油門踏板開合度的監(jiān)測,控制節(jié)氣門的開度以實現(xiàn)加速,這對于定速巡航、ACC自適應(yīng)巡航等輔助駕駛功能,都需要對油門進行精準(zhǔn)控制,這個時候線控油門就十分關(guān)鍵。
那么在底盤線控化的過程中,由于電子部件的增加,那么價值量中電子部件的占比就會提高。根據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析,在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中,ECU成本占比會超過40%。
同時由于傳感器數(shù)據(jù)處理、算法、電機控制等需求,ECU中MCU的性能需求也更高,需要32位的高算力MCU。另一方面,因為轉(zhuǎn)向涉及到行車安全,因此MCU需要滿足ASIL-D的功能安全等級,MCU需要有鎖步核。
與線控轉(zhuǎn)向類似,線控剎車、線控油門、線控懸架等,對于MCU的需求同樣更高,要求使用性能更高、更可靠的車規(guī)級MCU。
底盤域用到的MCU
前面提到,線控底盤中對于MCU的性能需求更高,尤其是底盤域中還包含EPS、EPB、ESC等安全控制的功能模塊,需要多個部件聯(lián)動控制,所以對于MCU的可靠性要求極高。以往在這些關(guān)系到車輛安全的部分,比如底盤、動力應(yīng)用中,主流的產(chǎn)品是英飛凌的TC2xx/TC3xx、ST的SR5E1系列、瑞薩RH850系列等。
他們共同的特點在于提供高性能且有多重安全模塊。比如在SR5 E1系列上,采用2個32位Cortex-M7內(nèi)核,分核配置,支持2個內(nèi)核并行配置或1個內(nèi)核鎖步配置;2個DMA引擎支持鎖步配置;硬件安全模塊 (HSM)上集成雙Cortex-M0+內(nèi)核,用于對稱加密的硬件加速器;具有存儲器錯誤管理單元 (MEMU) 用于收集和報告存儲器中的錯誤事件,以及循環(huán)冗余校驗 (CRC) 單元。
近年供應(yīng)鏈安全的倒逼之下,國內(nèi)汽車MCU廠商也開始快速踏入底盤域應(yīng)用。芯馳科技去年的高性能車規(guī)MCU E3就被搭載在CDC懸架控制器上,并在奇瑞瑞虎9、星途瑤光等車型上正式量產(chǎn),成為了國內(nèi)首個應(yīng)用在主動懸架的車規(guī)控制芯片。芯馳E3全系列產(chǎn)品集成了ARM Cortex R5及ARM Cortex R52+ CPU并最高配置4對鎖步主核,且內(nèi)置內(nèi)置的信息安全模塊,滿足安全啟動、安全通信、 安全固件更新升級等需求。
紫光同芯今年8月發(fā)布了動力底盤域控MCU THA6412,集成4個Arm Cortex-R52+@400MHz內(nèi)核,兩組內(nèi)核帶鎖步功能;集成高性能HSM性能模塊,可以支持多項信息安全功能,包括系統(tǒng)安全啟動、可配置的密鑰管理、授權(quán)的調(diào)試以及存儲的保護,支持各種國際以及國密的加密算法等。
旗芯微去年推出支持功能安全ASIL-D的控制器芯片F(xiàn)C7300,應(yīng)用覆蓋汽車動力、智能底盤、功能安全控制器、域控制器等領(lǐng)域。FC7300系列最高集成3個Cortex-M7內(nèi)核,2組帶鎖步功能,包含EVITA Full+級別的HSM信息安全功能支持。
另外還有國芯的CCFC300系列、杰開科技AC7840x/AC7870x、云途YTM32B1H、芯旺微KF32A1x6等,都面向動力、底盤類的應(yīng)用,其中有一些已經(jīng)在量產(chǎn)車型或是Tier1廠商中量產(chǎn)搭載。
小結(jié):
有一些車企和Tier1供應(yīng)商在公開場合提到,2026年將在一些控制器上實現(xiàn)100%的國產(chǎn)芯片應(yīng)用。按照目前的進度,車身控制等領(lǐng)域很多國產(chǎn)MCU已經(jīng)應(yīng)用到量產(chǎn)車型上,對于功能安全要求更高的動力、底盤等部分,實際上國產(chǎn)MCU等芯片產(chǎn)品已經(jīng)是現(xiàn)成的,只缺少大規(guī)模應(yīng)用的可靠性驗證,相信很快在底盤域,甚至是動力部分都會陸續(xù)導(dǎo)入國產(chǎn)MCU。
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