軟件定義汽車：恩智浦技術(shù)日巡回研討會解讀

汽車行業(yè)正處于劇變之中，電氣化、數(shù)字化、云端連接三大趨勢正在推動著汽車的創(chuàng)新功能爆發(fā)式增長。消費(fèi)者對汽車的期望也在發(fā)生變化，他們希望汽車不再只是簡單的代步工具，而是一個(gè)可以隨著時(shí)間推移不斷升級的智能產(chǎn)品。

全球汽車行業(yè)都面臨著縮短開發(fā)周期的壓力，汽車行業(yè)正經(jīng)歷著創(chuàng)新變革，與其他行業(yè)相比，其開發(fā)周期相對較長。以半導(dǎo)體的兩年開發(fā)周期對比，汽車行業(yè)需要應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，提出了統(tǒng)一汽車架構(gòu)的操作系統(tǒng)的必要性。

軟件定義汽車需要一個(gè)中央架構(gòu)，該架構(gòu)集中控制車輛的各個(gè)方面，包括智能駕駛、車輛運(yùn)動、能源、車身和舒適度以及信息娛樂等元素，建立了層次結(jié)構(gòu)，用于承載實(shí)現(xiàn)的功能和應(yīng)用。

Part 1、軟件定義汽車時(shí)代的來臨

現(xiàn)在汽車電子都在往第五代架構(gòu)演化，開始引入了區(qū)域控制器和中央計(jì)算單元，可以簡化軟件堆棧和功能部署，從而顯著改善了整個(gè)汽車行業(yè)的設(shè)計(jì)。

●?第五代架構(gòu)的最大優(yōu)勢在于為車企提供了簡化ECU能力：

●?促進(jìn)安全的無線(OTA)更新：以往大量的ECU導(dǎo)致更新方面的瓶頸和復(fù)雜性，給安全性、可靠性、法規(guī)遵從性和數(shù)據(jù)真實(shí)性帶來挑戰(zhàn)。區(qū)域架構(gòu)提供了整合的解決方案，并且在更新失敗時(shí)能夠回滾，提升了安全性。

●?硬件和軟件的解耦：解耦加快了開發(fā)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了更快的重新設(shè)計(jì)和適應(yīng)，減少了對單一供應(yīng)商的依賴，加速了上市時(shí)間，并提高了創(chuàng)新靈活性。通過在軟件堆棧中引入抽象層，一個(gè)區(qū)域控制器可以執(zhí)行多個(gè)之前獨(dú)立的ECU的功能，從而用更少、更通用的計(jì)算硬件構(gòu)建。

●?增加芯片整合和集成：區(qū)域控制器通過整合多個(gè)ECU的功能實(shí)現(xiàn)了芯片整合和集成。同時(shí)，更小的節(jié)點(diǎn)尺寸提高了功率效率。新興的片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)將多個(gè)中央處理單元（CPU）、內(nèi)存和專用硬件（HW）加速器子系統(tǒng)結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了確定性的路由延遲和不需要推理的自由。因此，用于區(qū)域控制器的最新片上系統(tǒng)（SoC）通常基于16納米（nm）及以下的節(jié)點(diǎn)尺寸。

●?降低線束復(fù)雜性：區(qū)域控制器作為輸入/輸出（I/O）聚合器，通常放置在汽車的機(jī)械邊緣，充當(dāng)傳感器和執(zhí)行器的聚合器，從而降低了線束的復(fù)雜性。這促進(jìn)了標(biāo)準(zhǔn)化，支持自動化生產(chǎn)過程，從而降低了成本?？紤]到現(xiàn)代車輛的線束成本通常占據(jù)E/E架構(gòu)總預(yù)算的20%，這一優(yōu)勢非常顯著。

預(yù)計(jì)到2030年，采用分區(qū)架構(gòu)的車輛全球份額將達(dá)到18%，而基于域的架構(gòu)（包括只有一個(gè)域計(jì)算單元（DCU）的輕型架構(gòu)和所有域都有一個(gè)DCU的完整架構(gòu)）將占48%，分布式架構(gòu)將占34%。

針對下面的變革，芯片企業(yè)也提出了自己的發(fā)展方向。

Part 2、恩智浦的技術(shù)日巡回研討會

本次芝能參加了“恩智浦技術(shù)日巡回研討會”鄭州站的活動，這家公司在汽車行業(yè)深耕多年，擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)和領(lǐng)先的技術(shù)，有不同的解決方案。

在技術(shù)日活動中，恩智浦?jǐn)y同旗下所有代理商合作伙伴，展示了一系列解決方案，涵蓋了高壓 BMS（電池管理系統(tǒng)）、電機(jī)驅(qū)動以及數(shù)字鑰匙等領(lǐng)域，為汽車電氣化和智能化提供了全面的解決方案。

這些參考方案更像是恩智浦對現(xiàn)在產(chǎn)品的理解，根據(jù)中國目前快速迭代給的參考，車企和零部件企業(yè)在設(shè)計(jì)中可以選擇部分作為參考，也可以和其他芯片企業(yè)的方案做比較。

給人印象比較深刻的包括高壓BMS方案、逆變器方案、數(shù)字鑰匙方案和熱管理方案。

●?高壓 BMS 解決方案

電池管理系統(tǒng)是48V混動、插電混動（PHEV）、增程混動（EREV）和純電動（BEV）都需要的核心產(chǎn)品，隨著電池技術(shù)的迭代，電池管理系統(tǒng)的迭代越來越快。

恩智浦展示的基于 NXP 平臺的高壓 BMS 解決方案集成度極高。主控采用了最新的 S32K344 MCU，基于 Arm Cortex-M7 內(nèi)核，整個(gè)軟件架構(gòu)基于 AUTOSAR 架構(gòu)。

該系統(tǒng)包括了 18 路的 MC33775 電芯檢測，采用了雙路 MC33772 來實(shí)現(xiàn)對高壓部分的監(jiān)控。從底層驅(qū)動到功能安全，該解決方案覆蓋了從底層到應(yīng)用層的所有軟件需求，提供了硬件和全套軟件解決方案。

恩智浦通過自己的產(chǎn)品組合，給了一個(gè)完整的參考解決方案，能夠加速工程師們迭代開發(fā)，把最新的芯片技術(shù)應(yīng)用到電池系統(tǒng)中。

●?驅(qū)動系統(tǒng)逆變器解決方案

另一套解決方案是基于驅(qū)動系統(tǒng)逆變器構(gòu)建的。主控采用了 S32K396，配備了 iGPT 的 driver GD3133162。整套軟件架構(gòu)基于 AUTOSAR，最大的特點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了軟件懸掛解碼，幫助客戶降低整個(gè)系統(tǒng)的成本。

隨著多合一系統(tǒng)的進(jìn)入，逆變器解決方案是一個(gè)基礎(chǔ)，恩智浦的工程師也是把詳細(xì)的解決方案給了大家做參考，能夠優(yōu)化成本，快速做出產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

●?數(shù)字鑰匙方案

恩智浦還展示了基于藍(lán)牙和 UWD 的數(shù)字鑰匙方案，通過手機(jī)實(shí)現(xiàn)開鎖功能，避免了攜帶傳統(tǒng)鑰匙的麻煩。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定位，提高了開鎖和閉鎖的準(zhǔn)確性。整個(gè)系統(tǒng)的架構(gòu)包括了 KW45 和 UWD 芯片，可以實(shí)現(xiàn)雙模定位，滿足不同手機(jī)的需求。

●?熱管理方案 ? ? ? ? ??

活動中還展示了基于恩智浦技術(shù)的熱管理解決方案，方案中熱管理域控制器采用單個(gè)車規(guī)級高性能MCU+外圍功率電路設(shè)計(jì)，可以同時(shí)驅(qū)動三無刷電機(jī)、六有刷電機(jī)、三步進(jìn)電機(jī)，支持熱管理系統(tǒng)多路溫度靈活觸發(fā)采樣，實(shí)現(xiàn)熱管理系統(tǒng)的電機(jī)控制和溫度邏輯管理。

我們還和現(xiàn)場的工程師交流，他們對這次技術(shù)日的交流表示滿意的。有恩智浦技術(shù)和產(chǎn)品介紹，也有一些可參考的內(nèi)容。

我們與一些參與者溝通，他們也對研討會表示歡迎，畢竟現(xiàn)在的創(chuàng)新源頭圍繞芯片和算法，部分參會者是這么說的：

陳雷（鶴壁市聯(lián)明電器有限公司副總經(jīng)理）："恩智浦的技術(shù)日為我們提供了一個(gè)深入了解最新汽車電子技術(shù)的機(jī)會，這對我們的產(chǎn)品開發(fā)非常有幫助。"

沈欽鋒（鄭州市錦飛汽車電氣系統(tǒng)有限公司總經(jīng)理）："我們公司一直在尋找創(chuàng)新解決方案來提升我們的產(chǎn)品競爭力，恩智浦的技術(shù)日為我們提供了很多啟發(fā)。"

何剛偉（鄭州森鵬電子技術(shù)股份有限公司運(yùn)營總監(jiān)）："軟件定義汽車時(shí)代的到來意味著我們需要更多軟件方面的支持，我很高興看到恩智浦為此提供了全面的解決方案。"

霍其濤（天海汽車電子集團(tuán)股份有限公司產(chǎn)品經(jīng)理）："這次技術(shù)日不僅展示了先進(jìn)的技術(shù)，還為我們提供了交流和合作的機(jī)會，我們期待與恩智浦更進(jìn)一步的合作。"

總結(jié)

在汽車電子領(lǐng)域，創(chuàng)新的主體，一邊是上游的芯片企業(yè)，一邊是直接面對消費(fèi)者的車企。而NXP近幾年在汽車半導(dǎo)體和MCU市場方面表現(xiàn)突出。

通過技術(shù)創(chuàng)新和市場擴(kuò)展策略，后續(xù)有不斷解鎖的新技術(shù)介紹，通過巡回研討會的形式，將繼續(xù)在重慶、常州、合肥、武漢、廣州等地展開，歡迎各位工程師朋友的關(guān)注。? ?