車身電子功能的控制形式正隨著汽車電子電氣架構(gòu)的演進(jìn)而變化。從車門、后視鏡、車窗、車燈等車身電子的分散控制，沿著車身控制模塊BCM到車身域控制器BDC，最后發(fā)展為面向下一代中央集中式架構(gòu)的區(qū)域控制器（VIU/ZCU）。

車身控制系統(tǒng)的演變過程

來源：汽車知識棧

車身控制功能的多種集成形式

1、車身域控制器：整合各類汽車電子功能

車身域控制器是以功能進(jìn)行劃分，一般集成BCM、PEPS、TPMS、Gateway等功能，對各個(gè)車身電子模塊進(jìn)行集中控制，統(tǒng)一管理各負(fù)載，對采集到的信息進(jìn)行統(tǒng)一的分析、處理及分配系統(tǒng)資源。 ? 汽車E/E架構(gòu)從域集中向中央計(jì)算演進(jìn)的過程中， 垂直融合（將多個(gè)功能域的融合，或融合功能關(guān)聯(lián)度較高的其他功能）的方案是一條必經(jīng)之路。為進(jìn)一步集中算力、提升通信傳輸速率，部分企業(yè)開始嘗試將網(wǎng)關(guān)的功能向上集成到其它功能相對簡單的領(lǐng)域，車身與以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的融合成為了首選方案。 ? 歐菲光的第五代車身域控制器BGM，將傳統(tǒng)車身電子部分的BCM、以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、空調(diào)控制器、門模塊、電源管理等進(jìn)行了集成整合，通過CAN、FlexRay、以太網(wǎng)與其他域控（如娛樂域、底盤域、動(dòng)力域）實(shí)現(xiàn)信息快速交互，可適配L1至L2+智能駕駛平臺。該產(chǎn)品已于2022年9月實(shí)現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)，目前歐菲光是吉利博越L車身域控制器的獨(dú)家供應(yīng)商。

歐菲光BGM融合了車身域和網(wǎng)關(guān)

來源：歐菲光

大陸集團(tuán)的第一代車身HPC也將之前單獨(dú)運(yùn)行的網(wǎng)關(guān)功能與車身控制器的功能相結(jié)合，變成了一個(gè)超級計(jì)算單元。該產(chǎn)品作為車載應(yīng)用服務(wù)器（ICAS1，基于瑞薩R-Car M3），在大眾汽車基于MEB平臺的ID.3上實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。 ? 2023年大陸集團(tuán)在上海車展中首次展出了跨域的車輛控制高性能計(jì)算單元，除了集成原有的車身控制和整車網(wǎng)關(guān)功能外，還集成了底盤控制應(yīng)用，如阻尼控制、自適應(yīng)空氣懸架和底盤調(diào)校等跨域整車控制功能。預(yù)計(jì)到2024年，大陸集團(tuán)高性能計(jì)算單元將搭載在多家汽車廠商的30多個(gè)不同車型上。在國內(nèi)，大陸集團(tuán)目前拿到兩個(gè)本土訂單，該產(chǎn)品的首發(fā)量產(chǎn)車型就是廣汽埃安旗下昊鉑Hyper GT。

2、智能配電盒集成BCM功能

智能配電盒一般會(huì)將E-fuse和繼電器組合的電氣盒與車身控制器（BCM）集成在一個(gè)總的控制單元上，這樣能夠大大減少傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中BCM和配電盒之間大量的導(dǎo)線，也提升了整車電路的穩(wěn)定性。智能配電盒的三大核心功能包括：電源分配功能、電源管理功能、車身控制功能。 ? 特斯拉的智能配電方案完全取消了保險(xiǎn)絲和繼電器的組合，全部采用基于半導(dǎo)體技術(shù)的MOSFET和HSD芯片。配電盒也不再只是配電盒，既可以實(shí)現(xiàn)可控的配電功能，又能作為控制器來使用，實(shí)現(xiàn)了配電與控制的功能融合。 ? 安波福的智能配電盒產(chǎn)品則是根據(jù)整車電子電氣架構(gòu)選擇性集成部分BCM控制功能和低壓負(fù)載。目前，安波福量產(chǎn)智能配電盒的方案主要集中在前艙（主要負(fù)責(zé)前部的各種大燈照明燈、雨刮、擋風(fēng)玻璃預(yù)熱、油泵電機(jī)等）和后艙（主要負(fù)責(zé)后部的各種大燈照明燈、兒童鎖等）。

安波福低壓智能配電盒

來源：安波福

3、中央集中式架構(gòu)的區(qū)域控制器（VIU/ZCU）

區(qū)域控制器是以物理位置為優(yōu)先級進(jìn)行器件的分布與管理，根據(jù)就近原則接入全車的設(shè)備，對區(qū)域內(nèi)的零部件進(jìn)行電源分配及管理，平衡不同的輸入輸出控制等。 ? 由鐵將軍與小鵬汽車聯(lián)合推出的區(qū)域控制器Zone&VIU，基于小鵬X-EEA 3.0 架構(gòu)。該款區(qū)域控制器可支持左/右域、支持底盤控制功能、支持AUTOSAR，符合功能安全標(biāo)準(zhǔn)ASIL-C等級，實(shí)現(xiàn)了以太網(wǎng)ETH模塊+車身控制器的融合。目前已在小鵬G9中實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

鐵將軍左/右區(qū)域控制器ZCU&VIU

來源：鐵將軍

經(jīng)緯恒潤在2023新品發(fā)布會(huì)中發(fā)布了物理區(qū)域控制單元（ZCU：Zonal Control Unit），集成了整車的配電功能（包括隔離開關(guān)，一級配電，二級配電）、區(qū)域網(wǎng)關(guān)路由功能（百兆以太網(wǎng)，CAN FD， LIN等）以及車身舒適域，新能源動(dòng)力域，部分底盤域和空調(diào)熱管理的輸入輸出信號采集控制等功能，計(jì)劃2023年底實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)交付。

車身(區(qū))域控制器基于半導(dǎo)體的驅(qū)動(dòng)控制方案

目前，車身（區(qū)）域控制器的配電方案主要是根據(jù)負(fù)載所需的驅(qū)動(dòng)電流大小來選擇，一般情況下，大電流負(fù)載偏向于使用驅(qū)動(dòng)芯片+ MOSFET分立方案（在實(shí)際設(shè)計(jì)中30A以上的大電流應(yīng)用以保險(xiǎn)絲+繼電器為主），小電流負(fù)載則選用HSD智能高邊開關(guān)集成方案。 ? 以特斯拉為例，Model 3的車身控制區(qū)域包括前車身控制模塊、左車身控制模塊、右車身控制模塊。其中，大電流負(fù)載采用的就是驅(qū)動(dòng)芯片+MOSFET方案，小電流負(fù)載則采用的是HSD高邊開關(guān)集成方案。

特斯拉Model 3車身控制模塊配電方案

來源：佐思汽研《2023年車身(區(qū))域控制器及驅(qū)動(dòng)芯片行業(yè)研究報(bào)告》

1、車身（區(qū)）域控制器

車身域控制器對于算力的要求并不高，其主控芯片以車規(guī)級MCU為主。但在中央集中式架構(gòu)下，算力將逐漸向中央集中，因此，在區(qū)域控制器中需要使用一顆性能、資源更加強(qiáng)大的車規(guī)級MCU作為主控芯片。 ? NXP的S32G3處理器是針對域控制器領(lǐng)域研發(fā)的芯片，有著實(shí)時(shí)的處理能力、面向服務(wù)高性能計(jì)算的先進(jìn)算力、跨域集成以及高性能安全處理。最新一代的S32G3系列在2021年底正式對外發(fā)布，并于2023年2月實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。主機(jī)廠將S32G3處理器用于軟件定義汽車(SDV)的中央汽車計(jì)算，以托管汽車服務(wù)、整合跨域功能(虛擬ECU)、提供安全網(wǎng)關(guān)功能并管理全車的無線(OTA)更新。

NXP S32G3的目標(biāo)應(yīng)用

來源：恩智浦

在2023年上海車展中正式亮相的廣汽昊鉑Hyper GT，作為旗下首款搭載星靈架構(gòu)的純電車型，其中央計(jì)算單元即采用了恩智浦最新一代網(wǎng)絡(luò)處理器S32G3，這也是全球首款采用S32G3作為其中央計(jì)算單元處理器的車型。

2、SmartFET在區(qū)域控制器中的應(yīng)用

SmartFET是用于外部負(fù)載(如中央電器盒中的繼電器)的高/低邊驅(qū)動(dòng)，實(shí)際上，高邊SmartFET 是一個(gè)N溝道的MOSFET，由一個(gè)穩(wěn)壓電荷泵將柵極電壓拉高到足以驅(qū)動(dòng)負(fù)載。這些驅(qū)動(dòng)自身需要額外的保護(hù)功能，如短路保護(hù)、熱關(guān)斷(有或者沒有自動(dòng)恢復(fù)功能)、過壓保護(hù)、邏輯電平控制(單片機(jī)直接控制)和ESD保護(hù)等。

SmartFET在區(qū)域控制器中的應(yīng)用

來源：安森美

安森美SmartFET可用作智能保險(xiǎn)絲，在區(qū)域控制器中保護(hù)電源、為區(qū)域控制器驅(qū)動(dòng)的所有負(fù)載提供帶保護(hù)電源等，可應(yīng)用于車內(nèi)外照明應(yīng)用和電容式負(fù)載、電感式負(fù)載（雨刷器、HVAC、車門等）、電阻式負(fù)載（LED和加熱單元等）的驅(qū)動(dòng)。

3、HSD智能高邊開關(guān)集成方案

在燈光類等車輛的小電流負(fù)載控制方面，HSD芯片（High Side Driver）早已得到廣泛應(yīng)用。當(dāng)發(fā)生單路短路故障時(shí)，HSD芯片的保護(hù)動(dòng)作速度遠(yuǎn)高于保險(xiǎn)絲，其安全性更高。 ? ST的M0-7系列家族化高邊產(chǎn)品，滿足了目前車身控制模塊豐富的診斷、保護(hù)，高度集成以及尺寸最優(yōu)化等系統(tǒng)要求，可實(shí)現(xiàn)兼容性設(shè)計(jì)。其較小的封裝，強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)能力盡可能地減少了PCB板的面積。小鵬P7的BDU車身域控制器里即大量采用了ST 的智能高/低邊驅(qū)動(dòng)M0-7系列產(chǎn)品。 ? ST的M0-9系列產(chǎn)品是新一代汽車智能開關(guān)，專為使用12V電池供電的應(yīng)用中的高側(cè)連接而設(shè)計(jì)，簡化了ECU的硬件和軟件設(shè)計(jì)，該款開關(guān)是市場上第一款具有全數(shù)字片上診斷功能（包括數(shù)字電流檢測功能）的開關(guān)。 ? M0-9系列產(chǎn)品利用了ST的最新一代VIPower* M0-9技術(shù)，將高效的40V溝槽型垂直MOSFET與3.3V數(shù)字邏輯，以及高精度模擬電路結(jié)合在一個(gè)6x6mm的QFN封裝中。與市場上現(xiàn)有的同類驅(qū)動(dòng)器IC相比，其緊湊的尺寸和高集成度減少了高達(dá)40%的PCB面積。

ST M0-9系列產(chǎn)品框圖

來源：意法半導(dǎo)體

總體而言，車身域控驅(qū)動(dòng)控制方案未來的方向還是基于單芯片方案的智能HSD芯片，隨著技術(shù)的進(jìn)步及成本的下降，應(yīng)用范圍會(huì)逐步擴(kuò)大到車輛的整個(gè)電氣系統(tǒng)，但個(gè)別極大電流應(yīng)用仍將采用驅(qū)動(dòng)+MOSFET的分立方案，整車電氣架構(gòu)將在2025-2030年之間加速演進(jìn)。

編輯：黃飛

?