一文熟悉车规MCUMCU在智能电动汽车产业的应用

时间: 2023-08-20 04:07:21 |   作者: 嵌入式指纹

  一辆传统燃油车需要大约500到600颗芯片,轻混汽车大约需要1000颗,插电混动和纯电动汽车则需要至少2000颗芯片。这在某种程度上预示着,随只能电动汽车的快速的提升,不但先进制程的芯片需求量慢慢的变大,传统芯片的需求量也将继续提升。MCU就是这样,除了单车搭载的数量在一直增长,域控制器也带来了对高安全、高可靠、高算力MCU的新需求增长。

  MCU,Microcontroller Unit,中文称单片微型计算机/微控制器/单片机,将CPU、存储器、外围功能整合在单一芯片上,形成具有控制功能的芯片级计算机,大多数都用在实现信号处理和控制,是智能控制管理系统的核心。

  MCU与我们的生活工作息息相关,如汽车电子、工业、计算机与网络、消费电子、家电、物联网等,其中汽车电子是最大的市场,从全球角度看占比达到了33%。

  MCU主要由中央处理器CPU、存储器(ROM和RAM)、输入输出I/O接口、串行口、计数器等构成。

  CPU:Central Processing Unit,中央处理器,是 MCU 内部的核心部件,运算部件能完成数据的算术逻辑运算、位变量处理和数据传送操作,控制部件则按照一定时序协调工作,分析并执行指令。 ROM:Read-Only Memory,是程序存储器,用来存放由制造厂家写好的程序,信息以非破坏方式读取,存储数据掉电后不消失,MCU按照事先编写好的程序执行。 RAM:Random Access Memory,是数据存储器,与 CPU 直接进行数据交换,掉电后该数据不能保持。在程序运行过程中可以每时每刻写入、读出,通常作为操作系统或其他正在运行中程序的临时数据存储介质。 CPU和MCU的关系: CPU是运算控制的核心。MCU除了CPU之外,还包含ROM或RAM等,是芯片级芯片。常见的还有SoC(System on Chip),中文称片上系统,是系统级芯片,可存放并运行系统级别的代码,运行QNX、Linux等操作系统,包含多个处理器单元(CPU+GPU+DSP+NPU+存储+接口单元)。 MCU的位数 位数是指MCU每次处理数据的宽度,位数越高意味着MCU数据处理能力就越强,目前最主要的是8、16、32位三种,其中32位占比最多且增长迅速。

  NXP的S32汽车处理器平台。(来源:NXP) 在汽车电子应用中,8位MCU成本低、便于开发,目前主要使用在在相对简单的控制领域,如照明、雨刷、车窗、座椅和车门等车身域控制。而对于相对复杂的领域,如仪表显示、车载娱乐信息系统、动力控制系统、底盘、驾驶辅助系统等,则以32位的为主,且随着汽车电动化、智能化、网联化的迭代进化,对MCU的运算能力要求也慢慢变得高。

  低端控制功能:车体的各个次系统,如风扇控制、空调控制、雨刷、天窗、车窗升降、低阶仪表板、集线盒、座椅 控制、门控模块等低阶控制功能。

  中端控制功能:① 动力传动系统,如引擎控制、齿轮与离合器控制,和电子式涡轮系统等;② 底盘机构,如悬吊系统、电子式动力方向盘、扭力分散控制、电子帮辅、电子刹车等

  高端控制功能:L1/L2智能驾驶功能中扮演重要角色,如仪表盘控制、车身控制、多媒体信息系统、引擎控制,以及新兴的智能性和实时性的安全系统及动力系统(预碰撞、ACC、驾驶辅助系统、电子稳定程序、X-by-wire 等)

  5~10 部分

  MCU车规认证 MCU供应商在进入OEM的供应链体系前,通常要完成三大认证:设计阶段要遵循功能安全标准 ISO 26262,流片和封装阶段要遵循AEC-Q001~004和IATF16949,以及在认证测试阶段要遵循AEC-Q100/Q104。 其中,ISO 26262定义了ASIL四个安全等级,从低到高分别为A、B、C和D;AEC-Q100 分为四个可靠性等级,从低到高分别为 3、2、1和0。AEC-Q100 系列认证通常要1-2年的时间,而ISO 26262的认证难度更大,周期更长。

  MCU在汽车产业中应用广泛,如前表,从车身附件、动力系统、底盘、车载信息娱乐到智能驾驶等板块都会用到。随只能电动汽车时代的发展,MCU产品需求会慢慢的旺盛。

  电动化: 1、电池管理系统BMS:BMS需要对充放电、温度、电池间均衡来控制,主控板需要一颗MCU,每个从控板也需要一颗MCU; 2、整车控制器VCU:电动汽车能量管理需要增加一个整车控制器,同时需要配备32位高阶MCU,数量根据各厂的方案不同而不同; 3、引擎控制器/变速箱控制器:存量替换,电动汽车逆变器控制MCU替代油车的引擎控制器,由于电机转速较高,需要经过减速器减速,其配备的MCU控制芯片替换了油车的变速箱控制器。

  1、目前国内汽车市场还是处于L2高速渗透的阶段,基于综合成本和性能的考量,OEM新增ADAS功能仍沿用分布式架构,随着装载率的提升,处理传感器信息的MCU随之增加。 2、由于座舱功能日益增多,更高新能的芯片作用逐渐重要,对应的MCU地位有所下降。

  工艺制造 MCU本身对算力要求优先,对先进制程要求不高,同时其内置的嵌入式存储自身也限制了MCU制程的提升,因此当前车规MCU工艺节点主要是在40nm及以上的成熟制程,部分比较先进的车用MCU产品采用了28nm制程。车规芯片的规格主要是8英寸晶圆,部分厂商尤其IDM开始向12英寸平台迁移。 目前28nm和40nm工艺是市场主流。

  ADXL202双轴加速度计在与车速表无关的汽车导航系统中的有用作用下一篇:

  大家好,我是痞子衡,是正经搞技术的痞子。今天痞子衡给大家介绍的是国内车规级MCU厂商及其产品。 在汽车电子领域,MCU的应用十分普遍,大到车身控制与动力总成,小到雨刷车窗等控制单元,不能离开MCU的身影。但汽车领域产品必须要是高可靠、高安全的,因此车规级MCU与消费电子类MCU本质上是不同的,国际汽车电子协会对车规MCU特别推出了如下三种标准规范: 1. AEC-Q100可靠性标准; 2. 符合零失效(Zero Defect)的供应链质量管理标准IATF 16949规范; 3. 符合ISO26262标准的ASIL功能安全保证级别。 车规级MCU市场之前一直是由国外巨头垄断着的,但近些年也逐渐涌现出了一些国内厂商

  厂商知多少? /

  近日,国际独立第三方检测、检验和认证机构德国莱茵TÜV(以下简称“TÜV莱茵”)对芯驰科技高性能高可靠车规级E3系列MCU产品进行安全概念阶段的评估,确认其安全架构满足ISO 26262 ASIL D的要求。 TÜV莱茵应芯驰科技的要求,对其车规级芯片E3系列MCU进行完整的功能安全评估。在安全概念评估阶段,TÜV莱茵审查了项目功能安全管理及支持过程相关文件,功能安全假设、安全架构设计、功能安全需求规格、安全分析、相关失效分析、第三方IP评估、工具链评估等关键工作产物。根据审查结果,E3系列MCU产品的安全架构设计满足ISO 26262 ASIL D的要求。 早在2019年,芯驰科技已经取得了ISO 26262 AS

  产品完成安全架构评估 /

  Software République安全智能的电动汽车充电站亮相2022年巴黎车展 2022 年 10 月 26 日, 中国 —开放式创新ECO Software République将在今年的巴黎车展上展示一个安全、互联、双向的电动汽车充电站,面向个人和专业参观者。 Software République是由 Atos、Dassault Systèmes、Orange、雷诺集团、意法半导体和Thales创立,致力于开发智能、安全、可持续的出行解决方案。 目前,近 80% 的电动和插电式混动车主选择在家里、单位、公寓或私人停车场为车辆充电。 随着电动汽车市场迅速增加,充电便捷已成为当务之急。在欧洲,IHS Mar

  充电站亮相2022年巴黎车展 /

  8月3日消息,近日,上海芯钛信息科技有限公司(简称“芯钛科技”)继战略轮之后完成新一轮融资,重庆渝富资本领投。截至目前,芯钛科技已完成共计5轮融资,已获包括上汽、广汽、方广资本、深圳投控东海、火山石资本、上海国策等资本加持。 据悉,芯钛科技正全面开启高性能车规MCU产品的量产之路,填补国产高性能车规级控制芯片领域空白,率先实现国产技术突破。 资料显示,芯钛科技专注于面向汽车行业提供完整的芯片应用解决方案,产品有Mizar安全芯片系列、Alioth通用MCU系列、Phecda外围设备系列等,产品应用涵盖了底盘控制、车身电子、智能网联、辅助驾驶等各类汽车电子应用需求。其量产芯片产品已与国内外主流Tier1及整车厂广泛合作,累

  产品量产 /

  1 引言     随着低碳经济成为中国经济发展的主旋律,电动汽车作为新能源战略和智能电网的重要组成部分,必将成为今后汽车工业和能源产业高质量发展的重点,相配套的电动汽车充电器也将成为一种新兴起的产业,其技术方面的要求和革新也提上日程。     传统充电器采用相控电源,所使用的变压器是工频电源变压器,体积大,效率低,动态响应差。线性电源的功率调整管总是工作在放大区,损耗功率较大,需装配体积很大的散热片,这些均限制了其在电动汽车充电器的应用。为此,这里采用高频开关电源技术,并提出改进型变电流间歇充电方法,使充电电流在总体上逼近蓄电池的可接受充电电流曲线,满足了电动汽车充电需求。 2 充电电路拓扑     在采用开关电源的充电器电路拓扑中,有各种各样的

  设计与实现 /

  当前,汽车产业链正在发生重塑、重构、重建,产生新兴的价值增长点,智能 电动汽车 将打造移动出行的“第三空间”,改变人们出行体验。 1. 市场分析 2020年,中国智能电动 汽车销量 稳居世界第一。据分析,2021年中国智能电动汽车市场将迎来大爆发,销量将达到238.2万辆,2022年销量将达到446万辆,2025年将超过1000万辆大关,中国市场将继续引领智能电动汽车的产销增长。2025年,随着无人驾驶、云计算、智能网联技术的发展,及中国智能电动汽车的产销量大幅度增长,由中国智能电动汽车催生的智能网联市场规模将突破2万亿元。 2. 智能电动汽车发展四大趋势变化分析 趋势一:将重构传统汽车产业生态格局 目前中国智能

  随着电动汽车 (EV) 日益流行,如何在反映真实续航能力的同时让汽车更加经济实惠,成为汽车制造商面临的挑战之一。 首先,这在某种程度上预示着需要降低电池包成本并提高其单位体积内的包含的能量。电芯中存储和消耗的每瓦时能量都对延长续航里程至关重要。 电池管理系统 (BMS) 的基本功能是监测电芯电压、电池包电压和电池包电流 。此外,鉴于 BMS 的高电压设计,需要测量高压域和低压域之间的绝缘电阻,从而捕捉电池结构中的缺陷并防止危险状况发生。 图 1:传统的 BMS 架构 (a);具有智能电池接线盒 (BJB) 的 BMS 架构 (b) 图 1 展示了典型的 BMS 架构,这中间还包括电池管理单元 (BMU)、电芯监控单元 (CMU) 和电池接线盒

  电池接线盒 /

  • 超高集成度支持汽车厂商设计下一代电驱系统和OTA无线更新域控系统 • 率先支持新的高速车载通信协议 • Stellar 系列首款可被量产验证的MCU,以支持汽车行业向软件定义汽车转型 中国,2022年9月8日---- 服务多重电子应用领域、全球排名前列的半导体公司意法半导体(STMicroelectronics,简称ST;)推出了新的汽车MCU芯片 ,目标应用锁定马上就要来临的汽车电驱化趋势和下一代电动汽车的OTA(Over-The-Air)无线更新域控系统。针对如今汽车的需要生成、处理和传输大量的数据流这一现象,尤其是为了更好地支持下一代电动汽车发展,意法半导体推出了新的Stellar P 车规MCU。这是

  平台系统集成 /

  大数据分析与应用技术

  设计开发

  有奖直播报名|Keysight World Tech Day 2023分论坛——汽车无人驾驶与新能源

  免费申请:价值799的国产高性能RISC-V Linux开发板LicheePi 4A

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  PLC的概念和工作原理PLC全称可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController),是一种数字电子电路,通常用于工业自动化控制和机器人控制。P ...

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  电动机控制电路的工作原理电动机控制电路的工作原理是经过控制电流和电压等因素来实现电动机的启动、停止、调速和反转等操作。电动机的控制 ...

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