【DEMO】ST 新能源汽车VCU解决方案

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【DEMO】ST 新能源汽车VCU解决方案 [复制链接]

对于电动汽车来说，整车控制器（VCU）就如同汽车的大脑一般，是它的控制核心。车辆的驾驶平顺性，能耗的经济性以及运行的可靠性都和VCU的控制息息相关。

 

VCU主要功能包括驱动扭矩控制、制动能量回收、整车能量管理、故障诊断及处理、车辆状态与监控等功能：

• 通过刹车踏板、加速踏板、档位信息以及驾驶模式来判断驾驶员的驾驶意图；
• 通过传感器或其他控制器获得车速、姿态等信息判断车辆的运行状态；
• 通过获取电池包的状态，驾驶需求以及动力总成响应能力，制定合理的功率输出和能量回收策略。

 

ST高度集成的VCU解决方案

 

ST的VCU方案以PowerPC架构的车规级MCU为核心，辅以高度集成的U-chip(L9788) 芯片，能够帮助客户快速构建整个系统。

 

 

 

L9788是ST最新一代的U-chip, 集成了多路电源管理、CAN_FD/LIN通信、唤醒、看门狗、多路高低边驱动等功能。仅一颗芯片替代传统VCU的许多分立器件，高度集成化，提高产品的可靠性，降低系统成本以及简化客户系统设计。

 

L9788主要资源包括：

• Boost/buck电源架构，支持冷启动到3.1V，VCC5V 1A
• 支持功能安全
• 3路对外部传感器供电，5V 150mA
• 1路CAN_FD收发器，速率到2Mbps，支持任意帧唤醒
• 1路Lin收发器
• 2路硬线唤醒信号
• 15路低边，支持诊断和保护
• 3路高低边可配
• 5路低边预驱

 

SPC58NG84 及SPC574K72是ST为VCU解决方案推荐的两款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2核，更适合中低端需求的VCU应用，性价比高。

 

除了上述U-chip 和MCU，其他硬件还包括多通道的HSD/LSD输出L9301（SPI接口12路可配置高低边驱动）和L9305（4路高精度电流控制可配置高低边驱动），一颗有刷直流电机驱动IC L9960T。L9966，12V 标准高边驱动—VIPower M0-7 / 7E 系列，12V标准低边驱动—OmnifetIII 系列等。

 

为帮助客户快速建立满足Autosar和功能安全需求的整车控制器，缩短客户开发时间，ST联合第三方设计公司上海革路电子科技有限公司，开发了VCU的参考设计。

 

 

 

在软件服务方面，ST能够提供基于Autosar的完整参考设计：

• 基于SPC58NG84和SPC574K72的MCAL
• 与第三方ETAS RTA整合的完整BSW方案
• 针对L9788，L9960，L9305，L9301等的完整Autosar 复杂驱动CDD
• 针对基于Matlab Simulink的ASW应用层模型，
• 针对A Sample调试工作的非Autosar演示程序源代码。

 

在开发工具链方面，ST能够提供免费的SPC5 Studio集成开发环境；客户也可以选择商业付费的工具， 比如Greenhill/Hightec等编译器，PLS / Lauterbach等调试仿真器，以及面向Autosar环境的各种BSW/ASW工具链。

 

ST全面保障VCU功能安全

 

相对于传统燃油车辆，电动汽车的动力系统大幅度向电子电气转换，电子电气系统出现失效的安全风险将进一步增加。VCU作为电动汽车的整车控制器，协调动力系统的各种功能和管理，以及和车身和其他部分交互，功能安全尤为重要。

 

确立VCU的安全风险和安全目标

 

对应上述VCU的功能并结合行业经验，VCU面临的部分安全风险包括：

• 车辆非期望的加速，减速；
• 车辆非期望的运动；
• 车辆减速失效；
• 高压电击；
• 燃烧爆炸。

 

根据上述一些危险分析以及ASIL等级评估，VCU的一部分安全目标如下：

• VCU应该避免输出非期望的扭矩驱动，安全等级ASIL C；
• VCU在碰撞或其他条件下，要求其他部件高压下电，安全等级ASIL B；
• VCU在制动能量回收的过程中，应避免减速失效，安全等级ASIL C。

 

VCU功能安全架构设计和开发流程

 

安全目标和需求明确后，需要将安全需求从功能开始分配到系统架构中的元素，并最终确保分配给硬件和软件。通过系统级解决方案实施技术，满足技术安全要求。

 

针对功能安全的诉求，结合VCU整车控制器的需求，功能安全的设计因素应该在VCU开发的每个流程进行体现。在确定功能安全目标后，可以开展自上而下的分析（FTA故障树分析），将FMEDA作为最底层的分析。

 

 

 

ST功能安全服务

 

ST和IDH及合作伙伴通力合作，为用户提供完整的功能安全解决方案。功能安全部分输出物包括：

• 针对VCU的通用对象定义和危害分析；
• 针对VCU的功能安全风险分析和安全目标分解；
• 针对VCU的安全状态迁移和安全机制设计；
• 针对VCU的符合功能安全ASIL C的硬件参考设计；
• 针对硬件参考设计的ASIL C设计目标分解；
• 符合功能安全的U-Chip L9788的安全CDD驱动和Safety Component软件模块；
• 针对U-Chip L9788的CDD驱动的安全目标和安全分解；
• 针对U-Chip L9788的CDD驱动的安全验证方法和工具软件验证报告输出。

 

 

longquanhuojian

整车控制器（VCU）就如同汽车的大脑一般，是它的控制核心。车辆的驾驶平顺性，能耗的经济性以及运行的可靠性都和VCU的控制息息相关。谢楼主分享VCU方案