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ID.4、Model Y、Mach E電子電氣架構(gòu)對(duì)比

2021-12-08 09:15:00·  來源：汽車ECU開發(fā)  
　
過去我們總說：隨著汽車的功能增加，汽車中ECU的數(shù)量也越來越多，在豪華車上甚至可以達(dá)到80多個(gè)ECU。但是在整車電子電氣架構(gòu)變革的當(dāng)前，汽車ECU數(shù)量會(huì)有什么變
過去我們總說：隨著汽車的功能增加，汽車中ECU的數(shù)量也越來越多，在豪華車上甚至可以達(dá)到80多個(gè)ECU。但是在整車電子電氣架構(gòu)變革的當(dāng)前，汽車ECU數(shù)量會(huì)有什么變化，以及傳統(tǒng)車企在架構(gòu)升級(jí)過程中會(huì)有哪些考慮呢？
首先ID.4、Model Y、Mach E的ECU數(shù)量分別為52、26、51，可以明顯的看出，特斯拉的集成度高很多，這主要是因?yàn)樘厮估瓕⒈姸嘈⌒虴CU的功能集成到域控制器中，比如將車門、車窗、車燈、后視鏡等的控制策略集成到LBCM LH和BCM RH中。
而福特和大眾復(fù)用了很多小型ECU。雖然復(fù)用了不少ECU，但是大眾在電子電器架構(gòu)的升級(jí)過程中，已經(jīng)做了很大的更新，圖1是奧迪e-tron與ID.4的電子電器架構(gòu)，可以看出巨大的變化。另外復(fù)用也是基于成本、開發(fā)時(shí)間、開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的權(quán)衡，還記得在ID.3剛上市時(shí)，出現(xiàn)了眾多軟件bug，而且ID系列與Model 3的亮相時(shí)間差不多，分別在2017、2016年，但Model 3在2017年7月就開始交付，而ID.3在2020年才開始交付。
從馬斯克的自傳中可以看出其工作節(jié)湊：
那天是周六，停車場(chǎng)卻停滿了車。在特斯拉的辦公室里，幾百名年輕人正在工作，有些人在電腦上設(shè)計(jì)汽車部件，另一些人則在用自己辦公桌上的電子設(shè)備做實(shí)驗(yàn)。每隔幾分鐘就能聽到馬斯克爆發(fā)出響亮的笑聲，響徹整個(gè)樓層。當(dāng)馬斯克走進(jìn)我等候的會(huì)議室時(shí)，我對(duì)他說看到這么多人在周六上班很令人驚嘆。馬斯克卻對(duì)此不以為然，抱怨說最近周末工作的人越來越少“我們變得越來越散漫，”馬斯克回復(fù)道“我剛剛正準(zhǔn)備發(fā)封郵件。我們太散漫了?！?/span>



圖1 左邊為奧迪e-tron網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 右邊為ID4的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
在各類總線的數(shù)量也各有差別，如圖2所示，其中ID.4的架構(gòu)中采用了大量的100M以太網(wǎng)，而特斯拉的Lvds總線居多，這主要是因?yàn)樘厮估瑼utopilot采用的視覺方案，攝像頭居多，攝像頭的數(shù)據(jù)通信采用的是Lvds，所以Lvds總線居多。
有一點(diǎn)需要注意的，特斯拉的部分CAN總線具有CANFD的功能，但是在靜態(tài)測(cè)試時(shí)，CAN總線速率為500kb/s，因此猜測(cè)特斯拉可能在軟件升級(jí)過程中時(shí)使用CANFD，提高速率至2M/s，降低刷寫時(shí)間，也有可能預(yù)留的，后續(xù)CAN信號(hào)真多，總線負(fù)載偏高時(shí)，切換至CANFD，這也就是硬件預(yù)埋。
最后ID.4和Mach E的Lin總線相較Model Y多不少，這主要是因?yàn)?，ID.4和Mach E復(fù)用了不少控制器，類似于雨刷、車門、車窗等都是采用Lin通信的，所以偏多。

圖2 總線對(duì)比
在12V繼電器、Fuse數(shù)量方面的對(duì)比就更有趣了，如圖3所示。在Model Y上全為0，而ID.4和Mach E數(shù)據(jù)很大。
對(duì)于Model Y為什么全是0？其原因是其控制器中有一個(gè)FBCM（Power Distribution, E-Fuse VCFront）如圖4所示，這個(gè)電源分配實(shí)際上和LBCM、RBCM進(jìn)行分配，它在這里面使用了高邊驅(qū)動(dòng)開關(guān)配合采樣邏輯完成電源的保護(hù)功能。
FBCM采用了56顆安森美的NVMFS5C426N。在LBCM里面用了16顆的NVMFS5C426N，RBCM用了一顆。其他還有NVMFS5C410NL6顆。這就是E-Fuse的功能。
另外在早期，第一代的roadster甚至取消了12V蓄電池，使用主鋰離子電池組的一部分為配件和燈提供 12V 電壓。但是效果并不理想，因此2010 年特斯拉在 Roadster 2.0 中改用單獨(dú)的 12V蓄電池。
而在ID.4和Mach E中依然采用傳統(tǒng)方式，前艙有一個(gè)獨(dú)立的繼電器盒，而有趣的一點(diǎn)是，Mach E其實(shí)將大部分電源保護(hù)功能也集成到控制器中了，僅有少部分還在使用，其它僅僅是做最后的防線。

圖3 三者繼電器、Fuse數(shù)量對(duì)比



圖4 Model 3的FBCM(來源汽車電子設(shè)計(jì))
在整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，雖然都采用域控架構(gòu)理念，但是還是有些不同，三者的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖如圖5、6、7所示。
其中大眾和福特的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基本上一樣，Tesla 架構(gòu)下ECU通信先到Autopilot，在接到網(wǎng)關(guān)，這明顯增強(qiáng)了Autopilot掌握信息的優(yōu)先級(jí)。
另外從這圖中看著看到一個(gè)小細(xì)節(jié)，大眾和福特使用的是16路的SAE J1962的OBD口，而特斯拉采用的不是，其根本原因是電動(dòng)車沒有OBD或EPA法規(guī)要求，而福特特大眾沿用了之前的方案，而特斯拉則摒棄了，換成獨(dú)有的接口。

圖5 福特Mach E的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)


圖6 特斯拉Model Y網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)


圖7 大眾ID.4的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
最后說到哪種架構(gòu)最好，沒有簡(jiǎn)單的答案，因?yàn)檫@取決于目標(biāo)和約束。成熟的 OEM 有很多解決方案可以重復(fù)使用以降低研發(fā)成本，盡管它們不一定是最好的。特斯拉作為新勢(shì)力，沒有包袱，加上馬斯克大膽的創(chuàng)新，造就了特斯拉成為行業(yè)標(biāo)桿。
 
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