解決方案 | 車輛控制單元賦能未來出行

在今年的車展上，我們已經(jīng)能看到面向軟件定義汽車的車輛架構(gòu)解決方案展示。隨著汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化的程度不斷加持，車輛的功能越來越多，汽車正在朝著軟件定義方向快速發(fā)展。軟件正在為汽車創(chuàng)造新的價值，并且有大規(guī)?；?、復雜化的趨勢。由此，提高軟件開發(fā)的效率方法，已經(jīng)成為高級車載軟件開發(fā)必不可少的需求。

新一代車輛架構(gòu)車輛控制單元功不可沒

車輛控制單元（VCU）是電動或混合動力車輛的域控制器，在車輛電氣化和新的動力傳動系統(tǒng)中正在發(fā)揮越來越重要的作用，VCU可讀取制動器、HVIL或充電器連接等的傳感器信號，起到平衡系統(tǒng)能量、優(yōu)化扭矩、控制電機、高壓電池組和車載充電系統(tǒng)以及充電器鎖定的作用。

VCU有助于實現(xiàn)面向軟件構(gòu)架（SOA）或軟件定義車輛（SDV）的各種功能，同時提供必要的接口，如標準和千兆以太網(wǎng)（GbE），以支持主機廠的分區(qū)架構(gòu)。

此外，在入門級/商用車輛中，VCU還可以充當中央計算/網(wǎng)關，瑞薩的RH850/U2A汽車控制MCU，具有足夠的性能擴展空間，多核架構(gòu)符合功能安全性（FuSA）ASIL-B、ASIL-D標準。

瑞薩車輛控制單元方案系統(tǒng)框圖

RH850/U2A可以為系統(tǒng)帶來以下優(yōu)勢：將無線通信板（REIN-WCB-V1）添加到解決方案中，實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)車輛技術(shù)，包括4G/GPS/Wi-Fi/Bluetooth?低能耗（LE）；支持“無等待”空中（Over-the-Air（OTA））升級；板載嵌入式多媒體卡（eMMC）為各種使用情況提供大容量存儲；提供硬件設計文件和示例軟件。

成功產(chǎn)品組合實現(xiàn)完整系統(tǒng)架構(gòu)

瑞薩車輛控制單元方案的核心是RH850/U2A MCU區(qū)域/域微控制器，是瑞薩跨域MCU產(chǎn)品系列的首款產(chǎn)品，作為新一代車載控制器，旨在滿足日益增長的將多種應用集成到單塊芯片中的需求，以實現(xiàn)針對不斷發(fā)展的電氣電子架構(gòu)（E/E架構(gòu)）的統(tǒng)一電子控制單元（ECU）。

該器件采用28納米制程技術(shù)，以用于底盤控制的RH850/Px系列和用于車身控制的RH850/Fx系列的關鍵功能為基礎，進一步實現(xiàn)了32位RH850/U2A MCU的提升性能。

新一代車載控制MCU配備多達4個雙核鎖步結(jié)構(gòu)400MHz CPU核。每個核都集成了基于硬件的虛擬化輔助功能，使?jié)M足不同ISO26262功能安全級別的多種軟件系統(tǒng)在高性能模式下獨立運行且不受干擾。此外，還可減少虛擬化占用的資源，以保障實時執(zhí)行。這樣，用戶就能夠?qū)⒍鄠€ECU功能集成到單個ECU中，同時滿足功能安全、信息安全以及實時操作要求。

RH850/U2A的應用包括

第三代車載計算機、無線電池管理系統(tǒng)、區(qū)域ECU虛擬化解決方案平臺、通信網(wǎng)關和集成DVR/DMS系統(tǒng)解決方案、車輛控制單元。

本方案的另一個組成部分是AT25QF128A，是為3V系統(tǒng)設計的標準類代碼和數(shù)據(jù)存儲解決方案。作為一款128Mbit 3V SPI串行閃存，它支持雙I/O和四I/O。該器件包括經(jīng)過優(yōu)化的擦除塊大小，可滿足代碼和數(shù)據(jù)存儲應用以及針對唯一設備序列化、系統(tǒng)級電子序列號（ESN）存儲和鎖定密鑰存儲的三個安全寄存器頁需求。

ISL78208是本方案中應用的寬VIN雙標準降壓穩(wěn)壓器，每個通道可提供3A連續(xù)輸出電流。其輸入范圍為4.5V至28V，可為各種負載點應用提供高頻電源解決方案。其中的PWM控制器驅(qū)動內(nèi)部開關N溝道功率MOSFET，經(jīng)過優(yōu)化集成電源開關可實現(xiàn)出色的熱性能。峰值電流模式控制提供了元件選擇的靈活性，并最大限度減小解決方案尺寸。ISL78208還具有過電流、UVLO和熱過載等保護功能。其應用包括：低成本數(shù)字車載儀表、區(qū)域ECU虛擬化方案、互聯(lián)Android儀表、車輛控制單元。

車輛控制單元方案中還有一個集成高邊MOSFET的降壓控制器ISL78206，它是一款AEC-Q100認證的40V，2.5A同步降壓控制器。該器件可以在同步和非同步降壓拓撲中操作，為各種輸入電壓的汽車應用提供了一種低系統(tǒng)成本、高效率的單器件降壓解決方案。

對于冷啟動或啟停操作過程中必須保持通電的車輛系統(tǒng)，ISL78206可以用引腳對引腳的ISL78201替代，以實現(xiàn)升壓-降壓操作。在同一PCB布局上提供兩種功能替代方案，為用戶提供了便利性和靈活性，有助于廣泛的設計重用。ISL78206還提供峰值電流模式控制和逐周期電流限制的電流保護，打嗝過電流模式可確保在惡劣的短路條件下可靠運行。其應用包括：域控制單元、低成本數(shù)字車載儀表、傳感器方案、帶E-保險絲的配電箱、汽車監(jiān)控功能擴展、未來E/E架構(gòu)的車載電腦、通信網(wǎng)關和集成DVR/DMS系統(tǒng)解決方案等。