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高昂的開發(fā)費(fèi)及開發(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)來源。行業(yè)典型產(chǎn)品有德爾福的HCU-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、德爾福的HCU-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。

未來趨勢(shì)

圖/汽車發(fā)展

如果說汽車未來發(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)。開放合作、分工合作是未來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發(fā)過程，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)開發(fā)過程提出了嚴(yán)格的要求，來保證安全相關(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)分析及立足未來的平臺(tái)產(chǎn)品；

· 滿足EV、HEV及傳統(tǒng)車平臺(tái)化應(yīng)用；

· 開放的平臺(tái)化軟硬件合作模式。