前言

打造一輛面向未來的新能源汽車應(yīng)該擁有什么特性呢？是一個(gè)移動(dòng)的第二起居室？一輛能在賽道上飛馳的性能猛獸？還是一座可以給用戶帶來無限情緒價(jià)值的樂園呢？這些也許都不全面，一輛面向未來的汽車，應(yīng)該不僅僅局限于是一臺(tái)簡(jiǎn)單的交通工具，或是一個(gè)移動(dòng)家，它更應(yīng)該是一個(gè)融合了創(chuàng)新科技、智能交互和極致安全特性的移動(dòng)平臺(tái)。

本篇文章將介紹四個(gè)解決方案，它們分別應(yīng)用于：汽車UWB 3D定位方案、用于e-Mobility、ADAS、EEA和AI的系列MCU、用于汽車OBC-DCDC的評(píng)估板方案以及電動(dòng)車輛的輔助電源方案。

這些解決方案不僅提升了新能源汽車的性能，還為駕駛者帶來了前所未有的便捷和安全。它們是科技創(chuàng)新的結(jié)晶，是工程師們對(duì)完美不懈追求的結(jié)果。這些技術(shù)的發(fā)展，不僅解決了現(xiàn)實(shí)問題，也為未來的可能性打開了大門。

恩智浦UWB 3D定位技術(shù)方案：用可視化的界面，將車變?yōu)橛脩舻呐笥?/span>

汽車應(yīng)該像是有生命一般，認(rèn)識(shí)用戶。

您應(yīng)該有這樣的經(jīng)歷：在忙完了一天的工作之后，疲憊地來到停車場(chǎng)，在“車海”中尋找自己的愛車，早上的記憶已經(jīng)模糊，此時(shí)，仿佛大海撈針，疲憊無助。這時(shí)您也是否會(huì)期待，一輛面向未來的汽車，要如何解決這個(gè)問題呢？

面向未來的汽車，在用戶走近之后，愛車就能精確定位并有所回應(yīng)，車燈自動(dòng)亮起，柔和的光芒在昏暗的停車場(chǎng)中為用戶指引方向，就像是在說：“我在這里，主人?！彪S著用戶的腳步越來越近，車輛的門把手輕輕彈出，車門微微開啟，仿佛在向用戶張開溫暖的懷抱。

目前，UWB（Ultra Wide Band，超寬帶）技術(shù)就是讓上述場(chǎng)景照進(jìn)現(xiàn)實(shí)的最好手段。UWB技術(shù)，以其獨(dú)特的極窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)和寬廣的頻譜范圍，實(shí)現(xiàn)了高精度、厘米級(jí)的定位能力，優(yōu)于BLE、Wi-Fi、5G等常用通信制式。

UWB的抗干擾性和抗多徑能力強(qiáng)，使其在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境中表現(xiàn)優(yōu)異。此外，UWB技術(shù)天然具備安全性，通過跳時(shí)擴(kuò)頻和極低的發(fā)射功率譜密度，確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，使得只有掌握特定擴(kuò)頻碼的接收端才能解密數(shù)據(jù)，為無線通信提供了堅(jiān)固的安全保障。

近年來，UWB技術(shù)在已經(jīng)全球范圍內(nèi)取得了令人矚目的進(jìn)展，眾多科技企業(yè)和汽車制造商紛紛看到UWB技術(shù)的巨大潛力，已將大量的UWB技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)踐中。

世平基于恩智浦 S32K144、NCJ29D5D 與KW38的 UWB 3D 定位方案就是其中的佼佼者，為汽車行業(yè)帶來了前所未有的創(chuàng)新。

該方案遵循3C協(xié)議，利用UWB技術(shù)的高定位精度和強(qiáng)防中繼能力，為智能汽車提供了一種高效、可靠的定位解決方案。通過采用雙邊雙向測(cè)距方式，該方案能夠精確測(cè)量鑰匙與基站之間的距離，并將數(shù)據(jù)傳輸至BCM進(jìn)行處理。結(jié)合3D算法，鑰匙在三維空間中的坐標(biāo)得以精確計(jì)算。

該方案的核心組件包括S32K144評(píng)估板、NCJ29D5D評(píng)估板和KW38評(píng)估板。這三個(gè)板子相互搭配，形成了UWB錨點(diǎn)、BCM、BLE錨點(diǎn)和Keyfob。通過Keyfob與UWB錨點(diǎn)的通信測(cè)距，數(shù)據(jù)匯總到BCM后進(jìn)行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了高精度定位。在獲取四個(gè)錨點(diǎn)到鑰匙的距離后，方案采用最小二乘法計(jì)算鑰匙的位置，找出方差和最小的解。這種方法有效提高了定位的準(zhǔn)確性，使其在復(fù)雜環(huán)境下依然表現(xiàn)出色。

 不僅僅是硬件，為了更好地展示UWB 3D定位技術(shù)的應(yīng)用，一款基于Python和GUI開發(fā)的UWB 3D上位機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。在面對(duì) UWB 大量的采集數(shù)據(jù)時(shí)，大量的數(shù)據(jù)令人感到枯燥乏味，為了有效地傳達(dá)數(shù)據(jù)信息，通過圖形化手段將數(shù)據(jù)可視化，達(dá)到有效地傳達(dá)信息，從而實(shí)現(xiàn)將復(fù)雜的數(shù)據(jù)集變得利于觀察。

該上位機(jī)通過UART通信方式與PC端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可以實(shí)時(shí)顯示鑰匙、汽車模型、迎賓區(qū)、解鎖區(qū)在三維空間中的位置，并提供3D顯示界面視角控制按鍵；也可以顯示當(dāng)前功能狀態(tài)，如連接設(shè)備、鑰匙進(jìn)入迎賓區(qū)、鑰匙進(jìn)入解鎖區(qū)等；還能實(shí)現(xiàn)上位機(jī)配置功能，包括串口配置、UWB錨點(diǎn)坐標(biāo)設(shè)置、濾波數(shù)據(jù)數(shù)量控制、迎賓區(qū)解鎖區(qū)范圍設(shè)置等。

3D 顯示功能

該方案具有諸多技術(shù)優(yōu)勢(shì)，如3D汽車模型顯示、車門動(dòng)畫、迎賓區(qū)與解鎖區(qū)范圍功能等。在實(shí)際應(yīng)用中，UWB 3D定位技術(shù)可廣泛應(yīng)用于智能停車場(chǎng)、無人駕駛等領(lǐng)域，為用戶提供便捷、安全的出行體驗(yàn)。

英飛凌下一代MCU引領(lǐng)整車電子架構(gòu)革命，安全與算力并駕齊驅(qū)

如果說UWB技術(shù)賦予了車輛“生命”，那么作為一輛面向未來的新能源汽車如何讓用戶用車的全程都充滿著“未來感”呢？那就是智能化，這無疑是最能體現(xiàn)“未來感”的一環(huán)，隨著整車智能化的加速推進(jìn)，汽車已經(jīng)不再是簡(jiǎn)單的交通工具，而是逐漸演變成移動(dòng)的智能終端。這就對(duì)傳統(tǒng)車規(guī)級(jí)MCU（Micro Control Unit, 微控制器單元）提出了更高的要求。

傳統(tǒng)MCU需要在不犧牲穩(wěn)定性和可靠性的前提下，提升處理能力、擴(kuò)展功能范圍、增強(qiáng)通信能力。這意味著，MCU不僅要保持其在嚴(yán)苛汽車環(huán)境下的耐用性，還要適應(yīng)新的技術(shù)需求，比如更高的運(yùn)算速度、更大的存儲(chǔ)空間和更先進(jìn)的通信接口。

面對(duì)這些挑戰(zhàn)，MCU制造商不得不加快技術(shù)創(chuàng)新的步伐，推出新一代的車規(guī)級(jí)MCU，以滿足智能化汽車對(duì)高性能、高可靠性微控制器的需求。在這之中，英飛凌科技就以其最新的AURIX? TC4xx系列微控制器（MCU）站在了技術(shù)革新的“未來”。這一系列MCU以其卓越的性能和效率，為e-Mobility、ADAS、EEA和AI等前沿應(yīng)用提供了強(qiáng)大的推動(dòng)力，同時(shí)解決了里程焦慮、充電速度和系統(tǒng)成本的挑戰(zhàn)。

該系列MCU采用了6核TriCore? CPUs  (TC1.8 LS)，這種多核架構(gòu)提供了強(qiáng)大的處理能力，每個(gè)核心最大主頻可達(dá)500MHz，能夠同時(shí)處理多個(gè)任務(wù)，提高了系統(tǒng)的整體性能和算力。得益于MCU的高性能，面對(duì)復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)時(shí)，如自動(dòng)駕駛算法和數(shù)據(jù)分析，這種高算力處理器能夠提供必要的支持；支持20MB的片上存儲(chǔ)使得MCU能夠存儲(chǔ)更多的數(shù)據(jù)和程序代碼，這對(duì)于復(fù)雜的汽車應(yīng)用至關(guān)重要。而低延時(shí)NVM訪問則 進(jìn)一步保證了數(shù)據(jù)的快速讀寫，這對(duì)于實(shí)時(shí)系統(tǒng)來說非常重要；同時(shí)，這一系列的MCU還支持A/B 交換分區(qū)和外部?jī)?nèi)存接口，這種設(shè)計(jì)支持無縫的軟件更新，可以在不中斷系統(tǒng)運(yùn)行的情況下進(jìn)行固件升級(jí)，這意味著車輛在行駛過程中也可以進(jìn)行軟件在線升級(jí)（SOTA），提高了車輛的可用性和維護(hù)便利性。

AURIX? TC4xx系列應(yīng)用方向

在電池管理方面，AURIX? TC4xx系列通過其強(qiáng)大的并行處理單元（PPU），顯著縮短了計(jì)算時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了全階電化學(xué)電池模型、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和虛擬傳感器等功能，為電池狀態(tài)（SOX）提供了更準(zhǔn)確的估算。這不僅提高了電池的續(xù)航里程和充電速度，還延長(zhǎng)了電池的使用壽命。

在牽引逆變器方面，AURIX? TC4xx系列以其高效率和高可靠性的ASIL-D性能，優(yōu)化了控制策略，減少了開關(guān)損耗，提高了系統(tǒng)效率，并實(shí)現(xiàn)了能量回收。其創(chuàng)新的cDSP和靈活的軟件濾波器功能，減輕了主CPU的負(fù)擔(dān)，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)健性和準(zhǔn)確性。而新型eGTM定時(shí)器和高分辨率PWM的引入，能夠滿足更快和更精確的控制需求。

在ADAS方面，AURIX? TC4xx系列不僅提供了一系列傳感器所需的計(jì)算性能，還提供了豐富的連接功能，如Gbit以太網(wǎng)、PCIe、10BASE-T1S以太網(wǎng)和CAN XL，實(shí)現(xiàn)了快速數(shù)據(jù)傳輸、高帶寬數(shù)據(jù)預(yù)處理和復(fù)雜的決策算法。在ADAS至關(guān)重要的物體識(shí)別上，AURIX? TC4xx系列提供專用的信號(hào)處理單元（SPU）和DMA，用于快速數(shù)據(jù)處理，滿足了雷達(dá)通道增加、計(jì)算能力提升和內(nèi)存擴(kuò)展的需求，對(duì)于物體識(shí)別有著出色的性能。

而在最重要的整車電子/電氣（E/E）架構(gòu)方面，AURIX? TC4x系列MCU更是引領(lǐng)了一次“技術(shù)革命”。傳統(tǒng)的分布式ECU和單一功能控制正在向更集中的計(jì)算平臺(tái)轉(zhuǎn)變。這種轉(zhuǎn)變對(duì)MCU提出了更高的要求，包括更高性能、更高的安全性、更寬帶的數(shù)據(jù)通信和實(shí)時(shí)性計(jì)算。高工智能汽車研究院預(yù)測(cè)，到2030年，跨域集中計(jì)算平臺(tái)的市場(chǎng)占比將突破30%。

AURIX? TC4x系列MCU基于域控和區(qū)控的E/E架構(gòu)，提供了兩種發(fā)展路線：一是通過導(dǎo)入更多的A核來強(qiáng)調(diào)服務(wù)型網(wǎng)關(guān)需求的網(wǎng)絡(luò)處理器；二是在CPU、虛擬化、片上閃存、OTA、網(wǎng)絡(luò)安全等多個(gè)維度全面升級(jí)的平衡性能優(yōu)化。這些MCU專為下一代高性能、高集中度整車架構(gòu)設(shè)計(jì)，以滿足更高的處理能力、安全性能和硬件虛擬化支持需求。

不僅如此，AURIX? TC4x系列的還增加了AI能力，這得益于全新的并行處理單元（PPU）和SIMD矢量數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）。PPU承擔(dān)協(xié)處理器的角色，用于減輕 主CPU的信號(hào)處理、濾波和其他數(shù)學(xué)運(yùn)算，從而為實(shí)時(shí)控制、傳感器信號(hào)處理和軌跡規(guī)劃提供高計(jì)算能力和縮短執(zhí)行時(shí)間。

至于安全，AURIX? TC4x系列的MCAL具備滿足ASIL D安全等級(jí)的驅(qū)動(dòng)程序，并且增強(qiáng)了對(duì)multi-core, virtualization、ASIL partitioning的支持，從而提供更大的靈活性，簡(jiǎn)化客戶的軟件分區(qū)和系統(tǒng)級(jí)安全論證。這意味著，對(duì)于下游客戶來說，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)MCU硬件資源的最大化利用，資源隔離的特性還可以降低軟件開發(fā)和集成的難度，更好地滿足功能安全和信息安全的要求。

意法ST StellarE1 SR5E1 MCU：解決未來汽車電氣系統(tǒng)痛點(diǎn)

 目前您在使用新能源汽車時(shí)，您有沒有遇到什么特別棘手的問題呢？想必不少人都會(huì)提到：充電！相比于3分鐘加滿的燃油車，新能源汽車沖一次電動(dòng)輒40分鐘、一小時(shí)無疑是不少新能源汽車車主最大的痛點(diǎn)。那么作為工程師，要開發(fā)一輛面向“未來”的新能源汽車，必將要致力于解決這一個(gè)用戶痛點(diǎn)，我們不妨來一起看看ST意法半導(dǎo)體的最新一代StellarE1 SR5E1 MCU系列，以其卓越的數(shù)字控制和高性能模擬特性，滿足了這些挑戰(zhàn)，為汽車OBC（車載充電器）和DCDC（直流-直流轉(zhuǎn)換器）應(yīng)用帶來了革命性的解決方案。

StellarE1 SR5E1系列

StellarE1 SR5E1系列是基于ARM Cortex-M7核心的高性能MCU，不僅可以用于OBC-DCDC的開發(fā)，還可以用于電機(jī)控制。這款MCU不僅提供了增強(qiáng)型數(shù)字控制和高性能模擬功能，還具備最高的ASIL-D功能安全等級(jí)、安全加密服務(wù)（HSM）和高效的OTA（空中）重編程能力，確保了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和安全性。

在硬件配置上，評(píng)估板提供了高分辨率的定時(shí)器資源，這些定時(shí)器具有極高的精度，能夠滿足復(fù)雜控制算法對(duì)時(shí)間同步的嚴(yán)格要求。同時(shí)，SAR-ADC（逐次逼近寄存器型模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器）和SD-ADC（sigma-delta模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器）連接器的集成，使得研發(fā)人員能夠輕松地測(cè)試和優(yōu)化Stellar E1 MCU在控制回路應(yīng)用中的性能，從而提升系統(tǒng)的整體效率和響應(yīng)速度。

與此同時(shí)，為了滿足現(xiàn)代汽車電子系統(tǒng)中日益增長(zhǎng)的通信需求，評(píng)估板還配備了FDCAN（靈活數(shù)據(jù)速率控制器局域網(wǎng)絡(luò)）通道，以及LIN（局域互連網(wǎng)絡(luò)）、UART（通用異步收發(fā)傳輸器）、I2C（集成電路總線）和SPI（串行外設(shè)接口）等標(biāo)準(zhǔn)通信接口。這些接口的集成，不僅方便了與其他汽車電子組件的互聯(lián)互通，也為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)提供了靈活的配置選項(xiàng)。此外，評(píng)估板上還設(shè)有用于用戶控制的LED指示燈和按鈕，這些直觀的用戶界面元素使得研發(fā)人員能夠更加方便地進(jìn)行功能測(cè)試和系統(tǒng)調(diào)試。通過這些精心設(shè)計(jì)的功能模塊，SR5E1E7 Stellar E1評(píng)估板不僅簡(jiǎn)化了開發(fā)流程，還大大縮短了產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到上市的時(shí)間周期，為汽車電子技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支持。

Power Integrations推出InnoSwitch3系列：革新電動(dòng)汽車電源管理

既然提到了OBC，那么就不得不提新能源汽車對(duì)于高效、可靠的電源管理解決方案的需求日益增長(zhǎng)。Power Integrations，作為全球領(lǐng)先的高壓集成電路（IC）制造商，旗下的InnoSwitch3系列返馳式切換開關(guān)IC新增支持900V氮化鎵（GaN）和1700V碳化硅（SiC）技術(shù)，這勢(shì)必會(huì)在未來推動(dòng)新能源汽車的技術(shù)進(jìn)步。

Power Integrations的汽車業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)Peter Vaughan強(qiáng)調(diào)，電動(dòng)車輛主要匯流排電壓為400伏特，并指出制造商正在不斷優(yōu)化他們的新一代400伏特系統(tǒng)。900V PowiGaN與1700V SiC切換開關(guān)能夠輕松適應(yīng)汽車環(huán)境中經(jīng)常出現(xiàn)的高電感雜訊峰值，滿足電動(dòng)車輛制造商不斷增長(zhǎng)的功率需求。

InnoSwitch3實(shí)物圖

在此市場(chǎng)背景下，Power Integrations的InnoSwitch3系列IC采用公司專有的PowiGaN技術(shù)，能夠提供高達(dá)100瓦的輸出功率，效率超過93%。這一創(chuàng)新不僅消除了對(duì)散熱片的需求，還簡(jiǎn)化了空間受限的應(yīng)用設(shè)計(jì)，為電動(dòng)汽車制造商提供了一種更為緊湊、高效的電源解決方案。

InnoSwitch3系列的設(shè)計(jì)特別強(qiáng)調(diào)了輕載效率，使其成為電動(dòng)車輛低功率睡眠模式下輔助電源的理想選擇。符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)的InnoSwitch3-AQ系列尤其適用于采用400伏特匯流排系統(tǒng)的電動(dòng)車輛，其中900V PowiGaN與1700V SiC切換開關(guān)為12伏特電池更換系統(tǒng)提供了更大的功率和更高的設(shè)計(jì)余量，與硅基轉(zhuǎn)換器相比效率更高。

結(jié)束語(yǔ)

我們正站在一個(gè)新時(shí)代的門檻上，新能源汽車不僅僅是交通工具的革命，更是人類生活方式的一次深刻變革。從UWB 3D定位技術(shù)方案的人性化交互，到AURIX? TC4xx系列MCU的智能化駕駛體驗(yàn)，再到StellarE1 SR5E1 MCU系列的高效能電力管理，以及InnoSwitch3系列的創(chuàng)新電源管理，每一項(xiàng)技術(shù)都在推動(dòng)著汽車行業(yè)向更智能、更環(huán)保、更安全的方向發(fā)展。

這些技術(shù)背后是對(duì)人類需求深刻的理解和關(guān)懷。它們讓汽車不再是冰冷的機(jī)器，而是充滿溫度的伙伴，能夠理解并響應(yīng)我們的需求，提供舒適、便捷的出行體驗(yàn)。它們讓駕駛變得更加安全，讓出行更加環(huán)保，讓生活更加美好。在這個(gè)技術(shù)與人文交織的時(shí)代，我們有理由相信，新能源汽車將成為連接人與自然、人與社會(huì)的紐帶，成為推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展的重要力量。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和人文關(guān)懷的深入，未來的汽車將不僅僅是一種交通工具，更是人類文明進(jìn)步的象征，是我們共同邁向更美好未來的伙伴。