圖/新能源車系統(tǒng)架構(gòu)

整車控制器VCU(Vehicle control unit)作為新能源車控制單元，是整個(gè)控制系統(tǒng)的。VCU采集電機(jī)及電池狀態(tài)，采集加速踏板信號(hào)、制動(dòng)踏板信號(hào)、執(zhí)行器及傳感器信號(hào)，根據(jù)駕駛員的意圖綜合分析做出相應(yīng)判定后，監(jiān)控下層的各部件控制器的動(dòng)作，它負(fù)責(zé)汽車的正常行駛、制動(dòng)能量回饋、整車發(fā)動(dòng)機(jī)及動(dòng)力電池的能量管理、網(wǎng)絡(luò)管理、故障診斷及處理、車輛狀態(tài)監(jiān)控等，從而保證整車在較好的動(dòng)力性、較高經(jīng)濟(jì)性及可靠性狀態(tài)下正常穩(wěn)定的工作。可以說(shuō)整車控制器性能的好壞直接決定了新能源汽車整車性能的好壞，起到了中流砥柱的作用。

發(fā)展過(guò)程  

圖-傳統(tǒng)汽車E/E架構(gòu)

圖-混合動(dòng)力E/E架構(gòu)

整車控制器可謂是起源于傳統(tǒng)汽車，落地于新能源汽車。傳統(tǒng)汽車包含發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、變速箱控制器、車身控制器、底盤(pán)控制器等，各控制器是由不同的Tier1提供，為解決各自零部件的功能及性能指標(biāo)而定制設(shè)計(jì)。比如EMS是解決發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性、排放法規(guī)及熱處理等。變速箱是解決操作桿與齒輪動(dòng)作的相互協(xié)調(diào)及切換。各控制器控制車輛某一部件，無(wú)法總體考慮整車功能及性能需求。因此部分OEM為了實(shí)現(xiàn)整車定制功能及個(gè)性化設(shè)計(jì)，擺脫國(guó)外Tier1高昂的開(kāi)發(fā)費(fèi)及開(kāi)發(fā)周期，有了整車控制器初的概念設(shè)想。由于國(guó)內(nèi)電控技術(shù)起步晚，OEM對(duì)國(guó)外Tier1的控制力不足，直到新能汽車快速發(fā)展，混合動(dòng)力迫切需要解決燃油動(dòng)力系統(tǒng)與電池動(dòng)力系統(tǒng)之間的有效協(xié)調(diào)，純電動(dòng)車需要解決整車動(dòng)力管理，因此明確了整車控制器的概念及功能定義，奠定了VCU獲得的高速發(fā)展的基礎(chǔ)。

行業(yè)分析

新能源起步階段，大概在12到15年誕生了代VCU產(chǎn)品。技術(shù)來(lái)源于傳統(tǒng)汽車電控ECU，以發(fā)動(dòng)機(jī)控制器及車身控制器為主要技術(shù)來(lái)源。行業(yè)典型產(chǎn)品有德?tīng)柛５腍CU-2、聯(lián)電的VCU、大陸的H300及普華代VCU-1。VCU-1是普華軟件與國(guó)內(nèi)OEM合作開(kāi)發(fā)，采用主從MCU的硬件解決方案， AUTOSAR3.1.5軟件平臺(tái)，是國(guó)內(nèi)早自主AUTOSAR軟硬一體化的VCU解決方案。從這些廠家不難看出，前身都是做發(fā)動(dòng)機(jī)及車身控制器為主的零部件供應(yīng)商，只有普華軟件是國(guó)內(nèi)的汽車電控基礎(chǔ)軟件及軟硬件一體解決方案提供商，開(kāi)創(chuàng)了國(guó)內(nèi)分工合作的先例。

隨著行業(yè)應(yīng)用及發(fā)展，整車控制器功能定義及安全要求逐步明確，有了行業(yè)針對(duì)新能源車的系統(tǒng)解決方案，比如符合功能安全的MCU及芯片。第二代產(chǎn)品起步階段是16年到19年。目前行業(yè)解決方案主要產(chǎn)品，聯(lián)電的VCU8、德?tīng)柛５腍CU-5、大陸H500及普華ORIENTAIS_HCU-6，二代產(chǎn)品受制于補(bǔ)貼滑坡及車輛安全事件影響，因此出現(xiàn)了符合功能安全和不符合功能安全要求的兩種產(chǎn)品。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看VCU的功能安全及AUTOSAR軟硬件平臺(tái)是勢(shì)在必行。HCU-6硬件滿足ASIL-C要求，軟件符合AUTOSAR4.2.X及功能全AISL-D，實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)OEM多車型小批量及批量裝車。

未來(lái)趨勢(shì)

圖/汽車發(fā)展

如果說(shuō)汽車未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)是電動(dòng)化、智能化（甚至是軟件定義汽車），那么整車控制器未來(lái)發(fā)展必將是高度集成及安全可靠。無(wú)論汽車發(fā)展到什么階段，安全、舒適與經(jīng)濟(jì)性永遠(yuǎn)是發(fā)展的硬性指標(biāo)。開(kāi)放合作、分工合作是未來(lái)OEM、Tier1及Tier2主流合作模式。

隨著行業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)ISO 26262《道路車輛功能安全》不斷完善，功能安全設(shè)計(jì)議題在汽車領(lǐng)域已被高度重視。從產(chǎn)品的整個(gè)生命周期（發(fā)、生產(chǎn)、管理、運(yùn)營(yíng)、服務(wù)及報(bào)廢，并在這些生命周期階段中提供必要的支持。該標(biāo)準(zhǔn)涵蓋功能性安全方面的整改開(kāi)發(fā)過(guò)程，包含需求規(guī)劃，系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、實(shí)施、集成、驗(yàn)證、確認(rèn)和配置。整個(gè)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程提出了嚴(yán)格的要求，來(lái)保證安全相關(guān)的電子產(chǎn)品的功能性失效不會(huì)造成危險(xiǎn)的發(fā)生。無(wú)論是FMEA（Failure Mode and Effects Analysis失效模式與影響分析），還是FMEDA（Failure Modes Effects and Diagnostic Analysis失效模式、影響及其診斷分析），從安全分析落地到軟硬件安全策略的建立，都需要不斷提出應(yīng)對(duì)方案，然后投入大量的驗(yàn)證策略，*終實(shí)現(xiàn)安全機(jī)制的覆蓋。硬件主要解決單點(diǎn)失效、潛藏失效及診斷覆蓋率等。

技術(shù)指標(biāo)

結(jié)合國(guó)內(nèi)外眾多產(chǎn)品的分析及行業(yè)多年產(chǎn)品設(shè)計(jì)，未來(lái)整車控制器滿足行業(yè)需求，一般需滿足如下技術(shù)指標(biāo)及服務(wù)能力。

圖/HCU-6應(yīng)用領(lǐng)域

· 滿足車規(guī)12V/24V系統(tǒng);

· 基于車規(guī)級(jí)32位MCU（三核）符合ASIL C以上；

· 軟硬件功能安全ASIL C 以上；

· 滿足整車網(wǎng)絡(luò)發(fā)展需求，比如車載ETH、FlexRay，CAN/ CANFD,LIN ；

· 符合AUTOSAR 4.2.X基礎(chǔ)軟件平臺(tái)；

· 系統(tǒng)平臺(tái)符合國(guó)6法規(guī)要求；

· 快速響應(yīng)的軟硬件現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)及離岸支持；

· 專業(yè)的行業(yè)分析及立足未來(lái)的平臺(tái)產(chǎn)品；

· 滿足EV、HEV及傳統(tǒng)車平臺(tái)化應(yīng)用；

· 開(kāi)放的平臺(tái)化軟硬件合作模式。