解决方案 | 车辆控制单元赋能未来出行

 

 

在今年的车展上，我们已经能看到面向软件定义汽车的车辆架构解决方案展示。随着汽车智能化、网联化的程度不断加持，车辆的功能越来越多，汽车正在朝着软件定义方向快速发展。软件正在为汽车创造新的价值，并且有大规模化、复杂化的趋势。由此，提高软件开发的效率方法，已经成为高级车载软件开发必不可少的需求。

   

新一代车辆架构车辆控制单元功不可没

 

车辆控制单元（VCU）是电动或混合动力车辆的域控制器，在车辆电气化和新的动力传动系统中正在发挥越来越重要的作用，VCU可读取制动器、HVIL或充电器连接等的传感器信号，起到平衡系统能量、优化扭矩、控制电机、高压电池组和车载充电系统以及充电器锁定的作用。

 

VCU有助于实现面向软件构架（SOA）或软件定义车辆（SDV）的各种功能，同时提供必要的接口，如标准和千兆以太网（GbE），以支持主机厂的分区架构。

 

此外，在入门级/商用车辆中，VCU还可以充当中央计算/网关，瑞萨的RH850/U2A汽车控制MCU，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、ASIL-D标准。

 

瑞萨车辆控制单元方案系统框图

 

RH850/U2A可以为系统带来以下优势：将无线通信板（REIN-WCB-V1）添加到解决方案中，实现联网车辆技术，包括4G/GPS/Wi-Fi/Bluetooth低能耗（LE）；支持“无等待”空中（Over-the-Air（OTA））升级；板载嵌入式多媒体卡（eMMC）为各种使用情况提供大容量存储；提供硬件设计文件和示例软件。

 

   

成功产品组合实现完整系统架构

 

瑞萨车辆控制单元方案的核心是RH850/U2A MCU区域/域微控制器，是瑞萨跨域MCU产品系列的首款产品，作为新一代车载控制器，旨在满足日益增长的将多种应用集成到单块芯片中的需求，以实现针对不断发展的电气电子架构（E/E架构）的统一电子控制单元（ECU）。

 

该器件采用28纳米制程技术，以用于底盘控制的RH850/Px系列和用于车身控制的RH850/Fx系列的关键功能为基础，进一步实现了32位RH850/U2A MCU的提升性能。

 

新一代车载控制MCU配备多达4个双核锁步结构400MHz CPU核。每个核都集成了基于硬件的虚拟化辅助功能，使满足不同ISO26262功能安全级别的多种软件系统在高性能模式下独立运行且不受干扰。此外，还可减少虚拟化占用的资源，以保障实时执行。这样，用户就能够将多个ECU功能集成到单个ECU中，同时满足功能安全、信息安全以及实时操作要求。

 

RH850/U2A的应用包括

第三代车载计算机、无线电池管理系统、区域ECU虚拟化解决方案平台、通信网关和集成DVR/DMS系统解决方案、车辆控制单元。

 

 

本方案的另一个组成部分是AT25QF128A，是为3V系统设计的标准类代码和数据存储解决方案。作为一款128Mbit 3V SPI串行闪存，它支持双I/O和四I/O。该器件包括经过优化的擦除块大小，可满足代码和数据存储应用以及针对唯一设备序列化、系统级电子序列号（ESN）存储和锁定密钥存储的三个安全寄存器页需求。

 

ISL78208是本方案中应用的宽VIN双标准降压稳压器，每个通道可提供3A连续输出电流。其输入范围为4.5V至28V，可为各种负载点应用提供高频电源解决方案。其中的PWM控制器驱动内部开关N沟道功率MOSFET，经过优化集成电源开关可实现出色的热性能。峰值电流模式控制提供了元件选择的灵活性，并最大限度减小解决方案尺寸。ISL78208还具有过电流、UVLO和热过载等保护功能。其应用包括：低成本数字车载仪表、区域ECU虚拟化方案、互联Android仪表、车辆控制单元。

 

车辆控制单元方案中还有一个集成高边MOSFET的降压控制器ISL78206，它是一款AEC-Q100认证的40V，2.5A同步降压控制器。该器件可以在同步和非同步降压拓扑中操作，为各种输入电压的汽车应用提供了一种低系统成本、高效率的单器件降压解决方案。

 

对于冷启动或启停操作过程中必须保持通电的车辆系统，ISL78206可以用引脚对引脚的ISL78201替代，以实现升压-降压操作。在同一PCB布局上提供两种功能替代方案，为用户提供了便利性和灵活性，有助于广泛的设计重用。ISL78206还提供峰值电流模式控制和逐周期电流限制的电流保护，打嗝过电流模式可确保在恶劣的短路条件下可靠运行。其应用包括：域控制单元、低成本数字车载仪表、传感器方案、带E-保险丝的配电箱、汽车监控功能扩展、未来E/E架构的车载电脑、通信网关和集成DVR/DMS系统解决方案等。

 

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瑞萨电子 (TSE: 6723)

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