一)汽车电子

  汽车制造流程中主要有四大工艺,即车身冲压、车身焊装、车身涂装、整车总装。发动机、变速器、车桥、车身附件、内饰件等部件,一般都是在整车厂外完成制造,然后运输到整车厂与车身一起组装成整车。

  汽车电子控制技术是以电器技术、 微电子技术、 新材料和新工艺技术为基础, 以解决汽车能源不足、 环境保护和交通安全等为目的, 旨在提高汽车整车性能的新技术。 汽车电子控制管理系统是指由传感器、 执行器、 电子控制器和电器开关等组成。并具有提高汽车性能的有机整体, 如发动机电子控制管理系统、 底盘电子控制管理系统、 车身电子控制管理系统。 汽车电子控制管理系统具有高实时性、 高控制精度、 高可靠性、 低成本、 高产量等要求。

  传感器是将某种变化的物理量 (绝大部分是非电量) 转化成对应电信号的器件或装置, 它能感受系统运行过程中温度、 压力、 转速、 位置、 空气流量、 气体浓度等物理量的状态及变化情况。

  电控单元 (Electronic Control Unit, ECU), 俗称 “行车电脑” “车载电脑” 等。 从用途上讲则是汽车专用微机控制器, 也称汽车专用单片机。 它和普通的单片机一样, 由微处理器(CPU)、 存储器 (只读存储器 ROM、 随机存取存储器 RAM)、 输入 / 输出接口 ( I / O)、 模-数转换器 (A-D) 以及整形、 驱动等大规模集成电路组成。

  ECU 由输入接口电路、 微控制器、 输出接口电路组成。 其中, 输入接口电路由信号整形电路、 电平转换电路、 A-D 转换电路等组成; 微控制器是 ECU 的 “心脏” , 也称为MCU (微控制器单元) , 用来对输入信号做多元化的分析运算处理, 并向执行器发出操作命令; 输出接口电路由驱动电路、 隔离电路、 D-A 转换电路等组成。

  MPU(SOC)常见的厂商有高通、瑞萨、三星等,V3.5上使用的是高通SA8155,主要用来做业务运算、display、video、audio、network等;一些功能比较单一、逻辑简单的控制器也会选择用一个比较强大的MCU来完成;

  执行器:一般由一个MCU或简单的单片机完成,主要是用来执行控制器的指令,如空调控制器下的AC执行器,主要用来执行AC的开关;

  CPU(Central Processing Unit),是一台计算机的运算核心和控制核心。CPU由运算器、控制器和寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线构成。CPU的运作原理可分为四个阶段:提取(Fetch)、解码(Decode)、执行(Execute)和写回(Writeback)。 CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令,放入指令寄存器,并对指令译码,并执行指令。

  MPU (Micro Processor Unit),叫微处理器(不是微控制器),通常代表一个功能强大的CPU(暂且理解为增强版的CPU吧),但不是为任何已有的特定计算目的而设计的芯片。

  MCU(Micro Control Unit),叫微控制器,是指将计算机的CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上,形成芯片级的芯片,内部除了CPU外还有RAM、ROM,可以直接加简单的外围器件(电阻,电容)就可以运行代码了。

  SoC(System on Chip),指的是片上系统,MCU只是芯片级的芯片,而SOC是系统级的芯片,它既能像MCU那样有内置RAM、ROM同时又具有MPU的特点,不单单是放简单的代码,可以放系统级的代码,也就是说可以运行操作系统(将就认为是MCU集成化与MPU强处理力各优点二合一)。

  ECU(Electronic Control Unit)电子控制器单元,又称为汽车的“行车电脑”,它们的用途就是控制汽车的行驶状态和实现其各种功能。主要是利用各种传感器、总线的数据采集与交换,来判断车辆状态和司机的意图并通过执行器来操控汽车。

  HU:(Head Unit),一般指车机+中控屏、座舱域控制器,在V3.5平台中,承担了老一代座舱产品中控屏、仪表、HUD、空调控制屏的交互入口,去掉了大部分实体按键,将影音娱乐、车控车设、在线媒体、车辆数据、个性化服务等融合在HU中;

  T-BOX:(Telematics BOX),行业内称为远程控制器、远程通讯模块,通常用于提供网络与外部服务进行互联,当前也可当作移动modem为外部手机提供数据热点;涉及外部网联交互功能多,要关注网络安全;一般内置一个SOC,如V3.5中的T5 T-BOX,内置移远AG35模块,主要为HU或CEM提供外部蜂窝网络,支持远程控制、大数据搜集、车辆监控、防盗追踪、XCALL等功能;

  CEM:(Central Electronic Module)中央电控模块,集成了原来BCM、GW、ALCM等控制器,作为整车车身的主控单元,实现报文的路由和转发、车身控制、网络管理等功能,对于CEM来说HU就是他的人机交互入口;

  HUD:( head-up display)抬头显示,通过HU上设置一些功能选项,如通话、导航、转速、车速、角度等,在挡风玻璃前进行显示,不需要驾驶员频繁的低头去看仪表;

  ADAS:(Advanced Driver Assistant System)智能驾驶域控制器,长城现在有两套方案,一套是华为的MDC方案,一套是毫末的ICU方案,主要提供高速无人驾驶、高速公路领航、低速泊车等功能,由控制器、雷达、摄像头组成;

  MCU:(Motor Control Unit)MCU主要集成两部分一部分是电机,和逆变器,他最大的作用根据油门踏板和制动踏板的输入,去控制电机的动力输出以及能力制动回收.

  VCU:(Vehicle Control Unit)可以看成是电动汽车的大脑,通过接收VCU的车辆行驶控制指令,控制电动机输出指定的扭矩和转速,驱动车辆行驶;

  BMS:(Battery Management System)电源管理系统,目前电动车上是由多个电池包组成,每个电池包由多个电芯组成,因此就需要有一个控制器来管理这些电池,通过BMS能够控制和管理电池更加有效率,每一个电池工作在可运行的区间范围内,避免电池的过充过放和热失控问题发生;

  ECU是一个具备完整功能的单独控制模块的统称,他一般由MCU+内存+闪存+各种IO接口组成。MCU可以是ECU的一个组成部分,但有一部分简单的ECU甚至用不到MCU级别的处理器;某些有特殊功能的ECU,会单独给他命名,比如VCU、HCU、ADCU(智驾域控制器)、DHU(座舱域控制器)。

  控制单元基于传统车控 MCU。控制单元加载 Classic AUTOSAR 平台基础软件,MCU通过通信接口与 ECU 相连,实现车辆动力学横纵向控制并满足功能安全 ASIL-D 等级要求。当前 Classic AUTOSAR 平台基础软件产品化较为成熟,可通过预留通信接口与无人驾驶操作系统集成。

  执行器是 ECU 动作命令的执行者。 汽车常用执行器 ( 见图 1- 4) 包括继电器、 冷起动阀、 辅助空气阀、 炭罐电磁阀、 燃油泵和喷油器等。

  2007年德尔福才首次提出汽车电子电气架构(EEA, Electrical/Electronic Architecture)这个概念,它将传感器、ECU、线束、电子电气分配系统整合,重新设计和优化电子控制的软硬件进行系统,以实现汽车整体的配置和功能的实现,从根本上解决了汽车电子系统的通信和效率问题。

  第一代:使用执行器+硬开关,通讯用K线,实现基础功能如早期大部分的低端车和货车;

  第二代:使用控制器+电子开关,通讯使用LIN、CAN 2.0A/B,实现一个控制器能控制多个执行器,代表车型如F7、H6等;

  第三代:使用控制器+集成开关(display),分布式方案,通讯使用CAN 2.0B、CAN FD、LIN、以太网,实现大部分集成,初步形成域控制器的概念,如长城的V3、V3.5,代表车型有H6第三代、摩卡等;(当前)

  第四代:使用域控制器+执行器的集成式方案,通讯方式以CAN和eth为主,控制流走CAN,数据流走eth,基本上实现域控制器概念,就如同一台电脑里CPU、GPU、POW等各司其职;代表车型有DE04等;(下一代)

  第五代:使用域控制器高度集成,并与其他域控制器融合,通讯主要以eth和无线网络为主,对车内主要使用eth,对车外主要使用蜂窝、BT/WLAN;(YY)

  第六代:整车就一个中央控制器,将各个原来的域控制器和控制器集成在中央控制器中,通过通用或者法规的接口,能轻松实现控制器软件共创、通用,汽车成为低消费产品,中央控制器使用统一软硬件接口,个人购买一个中央控制器,能够最终靠租赁汽车,插入中央控制器就可正常使用;或者中央控制器只是汽车的通用物理接口,采用云计算方案,适配不同厂家的车,加载云端下发的配置,就能够正常的使用不同厂家的车;EE的趋势是面向标准化(Autosar)、智能化(域控)、网联化(LTE/5G)、融合化(域与域,车与云);

  五大域控:动力域、底盘域、智能座舱域(娱乐,通信)、无人驾驶(辅助驾驶ADAS)、车身域控制器。