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  對(duì)于電動(dòng)汽車整車控制器(VCU)就像汽車的大腦一樣，它是控制的核心。汽車的駕駛平順性、能耗的經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行的可靠性都與汽車的駕駛平順性、運(yùn)行的可靠性有關(guān)VCU控制密切相關(guān)。VCU主要功能包括驅(qū)動(dòng)扭距控制、制動(dòng)能量回收、全車能量管理、故障檢測(cè)與處理、車輛狀態(tài)與監(jiān)控等功能：

  ●通過(guò)剎車踏板、加速踏板、檔位信息以及駕駛模式來(lái)判斷駕駛員的駕駛意圖;

  ●通過(guò)傳感器或其他控制器獲得車速、姿態(tài)等信息判斷車輛的運(yùn)行狀態(tài);

  ●通過(guò)獲取電池包的狀態(tài)，駕駛需求以及動(dòng)力總成響應(yīng)能力，制定合理的功率輸出和能量回收策略。

  ST高度集成的VCU解決方案

  ST的VCU方案以PowerPC架構(gòu)的車規(guī)級(jí)MCU為核心，輔以高度集成的U-chip(L9788) 芯片，能夠幫助客戶快速構(gòu)建整個(gè)系統(tǒng)。

  L9788是ST最新一代的U-chip, 集成了多路電源管理、CAN_FD/LIN通信、喚醒、看門狗、多路高低邊驅(qū)動(dòng)等功能。僅一顆芯片替代傳統(tǒng)VCU的許多分立器件，高度集成化，提高產(chǎn)品的可靠性，降低系統(tǒng)成本以及簡(jiǎn)化客戶系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

  L9788主要資源包括：

  ●Boost/buck電源架構(gòu)，支持冷啟動(dòng)到3.1V，VCC5V 1A

  ●支持功能安全

  ●3路對(duì)外部傳感器供電，5V 150mA

  ●1路CAN_FD收發(fā)器，速率到2Mbps，支持任意幀喚醒

  ●1路Lin收發(fā)器

  ●2路硬線喚醒信號(hào)

  ●15路低邊，支持診斷和保護(hù)

  ●3路高低邊可配

  ●5路低邊預(yù)驅(qū)

  SPC58NG84 及SPC574K72是ST為VCU解決方案推薦的兩款MCU。其中SPC58NG84為3核，功能強(qiáng)大，集成了豐富的硬件和外設(shè)資源，非常適合動(dòng)力域控制器(Powertrain Domain Control Unit，PDCU)應(yīng)用;而SPC574K72為2核，更適合中低端需求的VCU應(yīng)用，性價(jià)比高。

  除了上述U-chip 和MCU，其他硬件還包括多通道的HSD/LSD輸出L9301(SPI接口12路可配置高低邊驅(qū)動(dòng))和L9305(4路高精度電流控制可配置高低邊驅(qū)動(dòng))，一顆有刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC L9960T。L9966，12V 標(biāo)準(zhǔn)高邊驅(qū)動(dòng)—VIPower M0-7 / 7E 系列，12V標(biāo)準(zhǔn)低邊驅(qū)動(dòng)—OmnifetIII 系列等。

  為幫助客戶快速建立滿足Autosar和功能安全需求的整車控制器，縮短客戶開發(fā)時(shí)間，ST聯(lián)合第三方設(shè)計(jì)公司上海革路電子科技有限公司，開發(fā)了VCU的參考設(shè)計(jì)。

  在軟件服務(wù)方面，ST能夠提供基于Autosar的完整參考設(shè)計(jì)：

  ●基于SPC58NG84和SPC574K72的MCAL

  ●與第三方ETAS RTA整合的完整BSW方案

  ●針對(duì)L9788，L9960，L9305，L9301等的完整Autosar 復(fù)雜驅(qū)動(dòng)CDD

  ●針對(duì)基于Matlab Simulink的ASW應(yīng)用層模型，

  ●針對(duì)A Sample調(diào)試工作的非Autosar演示程序源代碼。

  在開發(fā)工具鏈方面，ST能夠提供免費(fèi)的SPC5 Studio集成開發(fā)環(huán)境;客戶也可以選擇商業(yè)付費(fèi)的工具， 比如Greenhill/Hightec等編譯器，PLS / Lauterbach等調(diào)試仿真器，以及面向Autosar環(huán)境的各種BSW/ASW工具鏈。

  ST全面保障VCU功能安全

  相對(duì)于傳統(tǒng)燃油車輛，電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)大幅度向電子電氣轉(zhuǎn)換，電子電氣系統(tǒng)出現(xiàn)失效的安全風(fēng)險(xiǎn)將進(jìn)一步增加。VCU作為電動(dòng)汽車的整車控制器，協(xié)調(diào)動(dòng)力系統(tǒng)的各種功能和管理，以及和車身和其他部分交互，功能安全尤為重要。

  確立VCU的安全風(fēng)險(xiǎn)和安全目標(biāo)

  對(duì)應(yīng)上述VCU的功能并結(jié)合行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，VCU面臨的部分安全風(fēng)險(xiǎn)包括：

  ●車輛非期望的加速，減速;

  ●車輛非期望的運(yùn)動(dòng);

  ●車輛減速失效;

  ●高壓電擊;

  ●燃燒爆炸。

  根據(jù)上述一些危險(xiǎn)分析以及ASIL等級(jí)評(píng)估，VCU的一部分安全目標(biāo)如下：

  ●VCU應(yīng)該避免輸出非期望的扭矩驅(qū)動(dòng)，安全等級(jí)ASIL C;

  ●VCU在碰撞或其他條件下，要求其他部件高壓下電，安全等級(jí)ASIL B;

  ●VCU在制動(dòng)能量回收的過(guò)程中，應(yīng)避免減速失效，安全等級(jí)ASIL C。

  ●VCU功能安全架構(gòu)設(shè)計(jì)和開發(fā)流程

  安全目標(biāo)和需求明確后，需要將安全需求從功能開始分配到系統(tǒng)架構(gòu)中的元素，并最終確保分配給硬件和軟件。通過(guò)系統(tǒng)級(jí)解決方案實(shí)施技術(shù)，滿足技術(shù)安全要求。

  針對(duì)功能安全的訴求，結(jié)合VCU整車控制器的需求，功能安全的設(shè)計(jì)因素應(yīng)該在VCU開發(fā)的每個(gè)流程進(jìn)行體現(xiàn)。在確定功能安全目標(biāo)后，可以開展自上而下的分析(FTA故障樹分析)，將FMEDA作為最底層的分析。

  ST功能安全服務(wù)

  ST和IDH及合作伙伴通力合作，為用戶提供完整的功能安全解決方案。功能安全部分輸出物包括：

  ●針對(duì)VCU的通用對(duì)象定義和危害分析;

  ●針對(duì)VCU的功能安全風(fēng)險(xiǎn)分析和安全目標(biāo)分解;

  ●針對(duì)VCU的安全狀態(tài)遷移和安全機(jī)制設(shè)計(jì);

  ●針對(duì)VCU的符合功能安全ASIL C的硬件參考設(shè)計(jì);

  ●針對(duì)硬件參考設(shè)計(jì)的ASIL C設(shè)計(jì)目標(biāo)分解;

  ●符合功能安全的U-Chip L9788的安全CDD驅(qū)動(dòng)和Safety Component軟件模塊;

  ●針對(duì)U-Chip L9788的CDD驅(qū)動(dòng)的安全目標(biāo)和安全分解;

  ●針對(duì)U-Chip L9788的CDD驅(qū)動(dòng)的安全驗(yàn)證方法和工具軟件驗(yàn)證報(bào)告輸出。