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  對于電動汽車整車控制器(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)濟性和運行的可靠性都與汽車的駕駛平順性、運行的可靠性有關VCU控制密切相關。VCU主要功能包括驅動扭距控制、制動能量回收、全車能量管理、故障檢測與處理、車輛狀態(tài)與監(jiān)控等功能：

  ●通過剎車踏板、加速踏板、檔位信息以及駕駛模式來判斷駕駛員的駕駛意圖;

  ●通過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行狀態(tài);

  ●通過獲取電池包的狀態(tài)，駕駛需求以及動力總成響應能力，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架構的車規(guī)級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建整個系統(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、多路高低邊驅動等功能。僅一顆芯片替代傳統(tǒng)VCU的許多分立器件，高度集成化，提高產品的可靠性，降低系統(tǒng)成本以及簡化客戶系統(tǒng)設計。

  L9788主要資源包括：

  ●Boost/buck電源架構，支持冷啟動到3.1V，VCC5V 1A

  ●支持功能安全

  ●3路對外部傳感器供電，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

  ●15路低邊，支持診斷和保護

  ●3路高低邊可配

  ●5路低邊預驅

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

  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路可配置高低邊驅動)和L9305(4路高精度電流控制可配置高低邊驅動)，一顆有刷直流電機驅動IC L9960T。L9966，12V 標準高邊驅動—VIPower M0-7 / 7E 系列，12V標準低邊驅動—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)時間，ST聯(lián)合第三方設計公司上海革路電子科技有限公司，開發(fā)了VCU的參考設計。

  在軟件服務方面，ST能夠提供基于Autosar的完整參考設計：

  ●基于SPC58NG84和SPC574K72的MCAL

  ●與第三方ETAS RTA整合的完整BSW方案

  ●針對L9788，L9960，L9305，L9301等的完整Autosar 復雜驅動CDD

  ●針對基于Matlab Simulink的ASW應用層模型，

  ●針對A Sample調試工作的非Autosar演示程序源代碼。

  在開發(fā)工具鏈方面，ST能夠提供免費的SPC5 Studio集成開發(fā)環(huán)境;客戶也可以選擇商業(yè)付費的工具， 比如Greenhill/Hightec等編譯器，PLS / Lauterbach等調試仿真器，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

  相對于傳統(tǒng)燃油車輛，電動汽車的動力系統(tǒng)大幅度向電子電氣轉換，電子電氣系統(tǒng)出現(xiàn)失效的安全風險將進一步增加。VCU作為電動汽車的整車控制器，協(xié)調動力系統(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的安全風險和安全目標

  對應上述VCU的功能并結合行業(yè)經(jīng)驗，VCU面臨的部分安全風險包括：

  ●車輛非期望的加速，減速;

  ●車輛非期望的運動;

  ●車輛減速失效;

  ●高壓電擊;

  ●燃燒爆炸。

  根據(jù)上述一些危險分析以及ASIL等級評估，VCU的一部分安全目標如下：

  ●VCU應該避免輸出非期望的扭矩驅動，安全等級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ASIL B;

  ●VCU在制動能量回收的過程中，應避免減速失效，安全等級ASIL C。

  ●VCU功能安全架構設計和開發(fā)流程

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

  針對功能安全的訴求，結合VCU整車控制器的需求，功能安全的設計因素應該在VCU開發(fā)的每個流程進行體現(xiàn)。在確定功能安全目標后，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

  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VCU的通用對象定義和危害分析;

  ●針對VCU的功能安全風險分析和安全目標分解;

  ●針對VCU的安全狀態(tài)遷移和安全機制設計;

  ●針對VCU的符合功能安全ASIL C的硬件參考設計;

  ●針對硬件參考設計的ASIL C設計目標分解;

  ●符合功能安全的U-Chip L9788的安全CDD驅動和Safety Component軟件模塊;

  ●針對U-Chip L9788的CDD驅動的安全目標和安全分解;

  ●針對U-Chip L9788的CDD驅動的安全驗證方法和工具軟件驗證報告輸出。