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《電子技術應用》
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汽車電子車身控制器電路內部原理分析

2022-11-14
來源:佐思汽車研究

  車身控制器通??刂栖囬T、燈光、車鑰匙、診斷、雨刷和方向盤加熱之類的功能,通常都比較簡單。不過車鑰匙變得越來越復雜,加入了藍牙和UWB,通常車身控制器不添加這些復雜的射頻無線部分,只有最基礎的車鑰匙部分添加,UWB和LIN通過網關形式接入車身控制器。最新的車身控制器加入運算量略大的SoC,加入以太網通道,主要是應對OTA。再有就是如特斯拉,按照區域增加集成度,車頂、HVAC和座椅之類的也加入車身控制器,傳統車廠將這些都是分散開的。

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  圖片來源:福特

  上圖是某美系車廠最新的車身控制器電路圖,大部分車身控制器電路圖都大同小異,中間就是最核心的MCU,以意法半導體的SPC56和SPC58系列最常見。

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  大眾MQB37W系列車身控制器框架。圖片來源:大眾

  大陸汽車和博世都有供應大眾車身控制器。

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  大眾MQB37W車身控制器表面接線槽圖。圖片來源:大眾

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  大眾MQB37W傳統車鑰匙對應電路框架。圖片來源:大眾

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  圖片來源:大眾

  大眾MQB37W系列車身控制器線路板正面,主MCU是意法半導體的SPC58。

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  大眾MQB37W系列車身控制器線路板背面。圖片來源:大眾

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  特斯拉車身控制器框架圖。圖片來源:特斯拉

  特斯拉有三個車身控制器,主控制器位于右邊。

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  特斯拉前主車身控制器正面。圖片來源:特斯拉

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  特斯拉前車身控制器背面。圖片來源:特斯拉

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  圖片來源:特斯拉

  特斯拉三個車身控制器,拆開后的線路板如上圖。其中最為人熟知的是最右邊的車身控制器,特斯拉稱之為VCFRONT(Front Body Controller),特斯拉是按區域來分車身控制器,傳統車廠是按功能,特斯拉做法的好處是線束比較短比較簡單,線束成本降低不少,整車裝配速度提高不少,缺點是控制器要好幾個。特斯拉另一個特色是不用保險絲。特斯拉的分區域車身控制器算不上先進,與傳統車廠的車身控制器差異不大,只不過集成度略高。所有的核心芯片都是意法半導體的SPC56系列MCU,比大眾的SPC58系列還要略低一點。

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  圖片來源:特斯拉

  車身控制器正面,關鍵的芯片包括意法半導體的SPC56EC74L8,這是一款32比特MCU,e200z4d內核32-bit Power架構,120 MHz下算力200 MIPs,3 MByte on-chip Flash with ECC,256 KByte on-chipSRAM with ECC,6個CAN接口,10個LIN接口,8個DSPI。特斯拉用的是老產品了,大眾用的SPC58是新產品,通過了ASIL-B認證,內核也更先進,為e200z420n3,算力更高,運行頻率180MHz,片上閃存也高達4224KB,支持接口也更多,包括18個LIN,8個CAN(包括CAN-FD),還有雙通道FlexRay。   LV8907,安森美的無刷電機控制器,是控制空調風扇電機的,3個安森美的20A肖特基二極管,型號MBR2045EMFS,安森美的MOSFET,型號NVMFS5C426N,國內安世半導體(Nexperia)的PMEG045V050EPD雙側開關,英飛凌的BTS5020-2EKA單側開關,英飛凌的BTS5008-1EKB和NXP的PA9539RPW (2),low power I/O port。

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  圖片來源:特斯拉

  寶馬車身控制器BDC03外觀,很容易看出,這是偉世通供應的,上一代車身控制器是李爾的EEDS部門供應的。

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 圖片來源:寶馬

  上圖是BDC03拆開后的電路板正面,最大的芯片是瑞薩的MCU,右邊是MCU的供電芯片,中等面積的芯片似乎是一個以太網交換器,應該是一個Broadcom訂做的芯片,其右下方可能是物理層芯片。與特斯拉Model 3比,寶馬的車身控制器也要先進不少,寶馬的診斷和OTA應該更強大。



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