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極氪009之 E/E架構(gòu)分析

08/12 11:30
2045
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極氪汽車主要使用吉利研發(fā)的SEA浩瀚平臺,SEA即Sustainable Experience Architecture,由位于瑞典哥德堡極氪歐洲技術(shù)中心完成設(shè)計,第一代SEA用于極氪001和極氪009上,此外極星04和沃爾沃的EM90以及百度吉利合資的極越01都是第一代SEA平臺。

第二代SEA也叫PMA2+或SEA3,吉利銀河E8和極氪007使用此平臺,再有就是針對小型車的SEA平臺,包括奔馳的smart精靈#1和smart精靈#3,沃爾沃的EX30以及極氪X。還有針對高性能車的SEA-P平臺用于路特斯LOTUS之上。還有SEA-M用于即將上市的極氪Mix上。

此外還有沃爾沃和吉利聯(lián)合開發(fā)的針對大型車的SPA2平臺,即將上市的沃爾沃純電EX90就是SPA2平臺。

極氪009的FlexRay總線

來源:佐思汽研根據(jù)網(wǎng)絡(luò)整理繪制

極氪完全繼承沃爾沃的技術(shù),是國內(nèi)唯一使用Flexray總線的廠家。

Flexray是奔馳克萊斯勒的注冊商標(biāo),在2000年寶馬、大眾、飛思卡爾等企業(yè)籌建Flexray聯(lián)盟,2009年Flexray聯(lián)盟解散,但Flexray標(biāo)準(zhǔn)成為ISO17458,得到全球范圍內(nèi)認(rèn)同。在歐洲豪華車領(lǐng)域,奔馳、寶馬、奧迪和沃爾沃底盤部分均使用Flexray總線,因為沃爾沃的緣故,吉利也大量使用Flexray總線。與以太網(wǎng)比,F(xiàn)lexray的優(yōu)點是可靠性高、安全性高,缺點是速率遠(yuǎn)低于以太網(wǎng),供應(yīng)商單一,成本高。

傳統(tǒng)以太網(wǎng)經(jīng)過TSN標(biāo)準(zhǔn)增強(qiáng),安全性,可靠性不次于Flexray,但速率遠(yuǎn)在Flexray之上,延遲更低,更適合高算力高帶寬的新型汽車計算架構(gòu)。豪華車最大化利用研發(fā)成果,仍然保留部分Flexray總線,但車載以太網(wǎng)正在蠶食Flexray的市場,豪華車的車載以太網(wǎng)比例在逐步增加。

Flexray對于一些面向高速的實時閉環(huán)控制控制器能夠很明顯的凸顯其高速容錯的優(yōu)點。下面針對Flexray的一些特性和CAN進(jìn)行對比,以展示其優(yōu)勢:

Flexray高達(dá)10Mb/s的帶寬為高精度控制的車輛控制器提供了更大的便捷,能夠?qū)崿F(xiàn)多個ECU之間參數(shù)的迅速交互和實時性控制。

Flexray兩條獨立的通道CHA/CHB在物理層上能實現(xiàn)完全的解耦,可實現(xiàn)更大傳輸速率的要求或是實現(xiàn)冗余傳輸以保證數(shù)據(jù)傳輸的安全性。

Flexray的時間片長度可以在一定范圍內(nèi)自由設(shè)置,區(qū)別于CAN消息每幀8byte的限制,F(xiàn)lexray幀數(shù)據(jù)段長度可在0~254byte之間自由變動。

Flexray是時間觸發(fā)的網(wǎng)絡(luò),各個節(jié)點均有其本地的時鐘,并與全局時鐘相對應(yīng),對于實時性功能的實現(xiàn)有很大幫助。

Flexray的通訊段內(nèi)包含靜態(tài)段和動態(tài)段兩個部分,可以同時實現(xiàn)時間觸發(fā)的實時性和精確性以及事件觸發(fā)的靈活性和可配置性。

Flexray支持多種形式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),對于較為簡單的網(wǎng)絡(luò),一般可采取和CAN網(wǎng)絡(luò)類似的被動總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);而對于安全性要求較高,或是多個模塊之間進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳輸,可采用主動星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),對數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇性的主動截斷或者發(fā)送,可防止一個模塊出現(xiàn)故障時導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。

極氪009的以太網(wǎng)架構(gòu)

來源:佐思汽研根據(jù)網(wǎng)絡(luò)整理繪制

極氪009的以太網(wǎng)架構(gòu)非常簡單,只有四個以太網(wǎng)單元,是最初級的域控制器架構(gòu),目前比較先進(jìn)的都是交叉域控制器架構(gòu)。

極氪009的底盤CAN系統(tǒng)

來源:佐思汽研根據(jù)網(wǎng)絡(luò)整理繪制

極氪009的底盤CAN系統(tǒng)顯然是沿用了燃油車的架構(gòu),ECM本來是引擎控制單元,但改稱為整車控制單元,實際上CEM中央電子控制模塊更像整車控制單元,車身CAN和車身擴(kuò)展CAN的核心都是CEM。

極氪009的DHU系統(tǒng)架構(gòu)圖

來源:佐思汽研根據(jù)網(wǎng)絡(luò)整理繪制

上圖是極氪009的DHU系統(tǒng)架構(gòu)圖,有些名稱可能是延續(xù)了以前沃爾沃燃油車的習(xí)慣,如電視聲音轉(zhuǎn)換模塊,實際上這個電視聲音轉(zhuǎn)換模塊應(yīng)該是一個后排視頻系統(tǒng)控制器。廣視角模塊和沃爾沃系列車型一樣,負(fù)責(zé)360全景和自動泊車。而大部分廠家都是將360全景交給座艙主機(jī)負(fù)責(zé)。

極氪的自動駕駛CAN網(wǎng)絡(luò)

來源:佐思汽研根據(jù)網(wǎng)絡(luò)整理繪制

極氪的自動駕駛CAN網(wǎng)絡(luò)異常簡單,自動駕駛還有一條冗余CAN系統(tǒng)。高端4D毫米波雷達(dá)一般都采用百兆以太網(wǎng),高端激光雷達(dá)有些會使用千兆以太網(wǎng),極氪顯然是沒考慮接入激光雷達(dá)。

極氪似乎是延續(xù)了沃爾沃燃油車的架構(gòu),有引擎控制單元即ECM,但極氪將其稱為整車控制單元,還有一個中央電子模塊即CEM,根據(jù)維修電路圖的資料,ECM和CEM的位置相同,外觀也相同,電路圖上所處網(wǎng)絡(luò)也基本相同,應(yīng)該就是同一個元件,但它們有不同的ID,似乎是兩個不同的元件,非常令人費解。

極氪009有著數(shù)量眾多的模塊,集成度低,控制器盒子非常多,包括駕駛員座椅模塊SMD,乘客座椅模塊SMP,駕駛員座椅按摩模塊MMD,這三個模塊似乎連在安全CAN網(wǎng)絡(luò)上,其余眾多模塊主要與CEM或者說ECM連接,包括駕駛員車門模塊DDM,乘客車門模塊PDM,電動發(fā)電機(jī)模塊MGM,內(nèi)部燈控制模塊ILCM,左后門模塊RLDM,右后門模塊RRDM,二排左側(cè)滑軌模塊,二排右側(cè)滑軌模塊,藍(lán)牙NFC模塊BNCM,NFC鑰匙模塊NKR,后排左側(cè)座椅模塊SMBL,后排右側(cè)座椅模塊SMBR,左推拉門模塊,右推拉門模塊,左后門觸摸面板模塊,右后門觸摸面板模塊,電動尾門模塊,溫度控制模塊等等二十多個模塊。

根據(jù)維修電路圖,極氪009擁有多個保險絲繼電器盒,包括中央通道保險盒(擁有54個保險絲,7個CR型繼電器)、機(jī)艙保險盒(54個保險絲,14個ER型繼電器)、機(jī)艙大保險盒(9個保險絲)、發(fā)動機(jī)配線盒(沒錯,就是寫發(fā)動機(jī)配線盒,雖然它沒有發(fā)動機(jī))、中央電力分配繼電器控制器。

汽車?yán)^電器是一種電控制器件,是當(dāng)輸入量(激勵量)的變化達(dá)到規(guī)定要求時,在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變化的一種電器。它具有控制系統(tǒng)(又稱輸入回路)和被控制系統(tǒng)(又稱輸出回路)之間的互動關(guān)系。通常應(yīng)用于自動化的控制電路中,用小電流去控制大電流運作的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。當(dāng)電路發(fā)生故障或異常時,伴隨著電流不斷升高,并且升高的電流有可能損壞電路中的某些重要器件或貴重器件,也有可能燒毀電路甚至造成火災(zāi)。若電路中安裝了保險絲,那么保險絲就會在電流異常升高到一定的高度和熱度的時候,自身熔斷切斷電流,從而起到保護(hù)電路安全運行的作用。

繼電器和保險絲已經(jīng)明顯落伍了,它無法滿足ISO26262的安全機(jī)制,從繼電器保險絲的電路中可以看出,這一沿用多年的設(shè)計十分簡單,其中沒有任何感知電路,也就是說,工作中負(fù)載的電流工況是無法感知和反饋的,更談不上診斷了。想增加感知功能也不是不行,加幾個感知器件和電路就行;但這樣就會增加繼電器體積和線路長度,整車的其他部分設(shè)計也要隨之更改,牽一發(fā)而動全身,同時成本上也會增加。

再來看看功能,繼電器的本質(zhì)就是一個磁吸開關(guān),通過觸點的接通和斷開,來控制電路上的元器件。因此繼電器所謂的控制就只有兩個狀態(tài)——接通和斷開。想要調(diào)節(jié)大小,不好意思,沒這功能,即使硬加也不劃算,這就不符合智能化“可控制”的標(biāo)準(zhǔn)。即使上面這些問題都不考慮,還有一個能耗問題。單個繼電器的控制功率大概是2W,那40個就是80W,100個就是200W,這對于本就不富裕的汽車蓄電池以及動力電池來說,無疑是雪上加霜。

目前潮流是用半導(dǎo)體配電,這才符合強(qiáng)調(diào)智能駕駛的今天,當(dāng)然了,這需要全新設(shè)計,成本也稍高,大多數(shù)沿用老設(shè)計的廠家都不會采用。

基于半導(dǎo)體的配電方案根據(jù)應(yīng)用場景有兩種:

驅(qū)動芯片+ MOSFET分立方案。這種方案的復(fù)雜度高很高,突出表現(xiàn)在:電流檢測難度大,電路保護(hù)復(fù)雜,診斷功能復(fù)雜,保護(hù)功能少、保護(hù)速度慢、保護(hù)策略復(fù)雜。該方案的綜合成本較高,適用于大電流場合。目前車載應(yīng)用較少,車載大電流應(yīng)用還是以保險絲+繼電器為主。

HSD智能高邊開關(guān)集成方案,單芯片集成了驅(qū)動+MOSFET+電流檢測+熱保護(hù)+電壓保護(hù)+EMC+各種診斷。此方案10年前已開始普及,至今仍限于小電流負(fù)載應(yīng)用(<25A),成本低,可靠性高。

極氪009的E/E架構(gòu)能打幾分,想必各位讀者已經(jīng)非常清楚了。

免責(zé)說明:本文觀點和數(shù)據(jù)僅供參考,和實際情況可能存在偏差。本文不構(gòu)成投資建議,文中所有觀點、數(shù)據(jù)僅代表筆者立場,不具有任何指導(dǎo)、投資和決策意見。

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