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汽车芯片九大类，你都知道吗
每辆汽车需要的芯片数量都不一样， 少则可能会有几十到上百个，多则可能会有上千甚至是几千个。随着汽车智能化的发展，芯片种类也从40种上升至150多种。 汽车芯片就像人类的大脑，按功能可以分为计算、感知、执行、通信、存储与能源供应五大类。再细分点，可以分为控制芯片、计算芯片、传感芯片、通信芯片、存储芯片、安全芯片、功率芯片、驱动芯片、电源管理芯片九大类。 汽车芯片九大类 1.控制芯片：MCU、SOC 认识汽车电子的第一步， 必须先了解的就是电子控制单元(Electronic Control Unit, ECU)。 一个ECU可以说就是一台嵌入式计算机，用来控制汽车的各大系统。其中车载MCU就可以称得上是汽车ECU的运算大脑，负责各种信息的运算处理。 根据德邦证券的数据，通常汽车中- -个ECU负责-个单独的功能，配备- -颗MCU,如恩智浦的S12P MCU在一-个点火控制的ECU中;也会出现一个ECU配备两颗MCU的情况，如博世MG 7.9.8 ECU。一辆汽车中所使用的半导体器件数量中，MCU占比约30%,每辆车至少需要70颗以上的MCU芯片。 2.计算芯片：CPU、GPU CPU通常为SoC芯片上的控制中心。其优点在于调度、管理、协调能力强。但CPU的计算单元较少，无法满足大量并行的简单运算任务。因此，自动骂驶SoC芯片上通常需要集成除CPU之外的一个或多个XPU来完成AI运算。 去年的9月20日，英伟达推出了Thor芯片，这是一-块拥有770亿颗晶体管的车载中央计算芯片，算力达到了2000TOP.(这里的TOPS是计算机的算力单位，1TOPS代表处理器每秒钟可进行一万亿次(10^12]操作。) 3. 功率芯片：IGBT、碳化硅、功率MOSFET 功率半导体是电子装置中电能转换与电路控制的核心，主要用于改变电子装置中电压和频率、直流交流转换等。 以功率MOSFET为例，据数据显示，在传统燃油汽车中，中低压MOSFET单车用量约100个。而在新能源汽车中，中高压MOSFET单车平均用量提升至200个以上。未来中高端车型中MOSFET单车用量将有望增至400个。 4. 通信芯片：蜂窝、WLAN、LIN、直连V2X、UWB、CAN、卫星定位、NFC、蓝牙、ETC、以太网等等 通信芯片可分为有线通信和无线通信。 有线通信，主要用于车内设备之间的各种数据传输。无线通信，可以实现车与车互连，车与人、车与设备、车与周边环境互连等。 其中can收发器数量较大，据行业数据显示，平均一辆汽车应用的CAN/LIN收发器至少在70-80颗，一些性能车可达100多颗，甚至超过20颗。 5. 存储芯片：DRAM、NOR FLASH、EEPROM、SRAM、NAND FLASH 汽车的存储芯片，主要用于存储汽车各种程序和数据。 据海力士对智能驾驶汽车的DRAM需求量的判断，一辆车预估DRAM/NAND Flash需求最高分别可达151GB/2TB， 车内显示类、ADAS自 动驾驶系统对存储芯片使用量最大。 6. 电源/模拟芯片：SBC、模拟前端、DC/DC、数字隔离、DC/AC 模拟芯片是连接物理现实世界和数字世界的桥梁，主要是指由电阻、电容、晶体管等组成的模拟电路集成在一起用来处理连续函数形式模拟信号(如声音、光线、温度等)的集成电路。 据Oppenheimer统计，模拟电路在汽车芯片中占比29%，其中53%为信号链芯片,47%为电源管理芯片。 7. 驱动芯片：高边驱动、低边驱动、LED/显示、门级驱动、桥接、其他驱动等 在汽车电子系统中，负载的驱动有两种基本方法:低边驱动和高边驱动。 高边驱动通常用于座椅、照明和风扇等。 底边驱动用于电机、加热器等。以Tesla Model3为例，仅前车身域控制器就配置了21颗高边驱动芯片，整车用量超过35颗。 8. 传感芯片：超声波、图像、语音、激光、惯导、毫米波、指纹、红外、电压、温度、电流、湿度、位置、压力 汽车传感器可分为车身传感器和环境感知传感器。 在汽车运行中，汽车传感器能采集车身状态(如温度、压力、位置、转速等)和环境信息，并将采集到的信息转换为电信号传输至汽车的中央控制单元。根据数据显示，智能驾驶L 2级别的汽车预计会携带6个传感器，L5级别的汽车预计会携带32个传感器。 9.安全芯片：T-Box/V2X安全芯片、eSIM/eSAM安全芯片 汽车安全芯片是一种内部集成了密码算法并具备物理防攻击设计的集成电路。 如今，随着汽车逐渐向智能化发展，汽车中的电子设备数量也将不可避免地增加，与之带动的就是芯片数量的增长。 根据中国汽车工业协会提供的数据显示，传统燃油车所需汽车芯片数量为600-700颗，电动车所需的汽车芯片数量将提升至1600颗/辆，而更高级的智能汽车对芯片的需求量将有望提升至3000颗/辆。
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解散芯片团队！
12月26日消息，据外媒报道，现代汽车宣布解散其“半导体战略室”，该部门成立于2022年，主要负责车载芯片的研发工作。现代汽车曾计划在2029年量产自研的无人驾驶汽车芯片，但随着部门的解散，这一雄心可能受挫。解散后，原部门职能和人员将并入先进汽车平台（AVP）本部和采购部门。2022年6月，现代汽车在其规划和协调部门内成立一个半导体研究实验室。该计划旨在通过加强高性能芯片战略和优化供需管理来解决半导体供应挑战。该半导体研究实验室于2023年初升级为半导体战略集团，反映了其日益增长的重要性。然而，仅仅两年后，它在组织重组中面临解散。现代汽车最初计划使用5nm工艺开发汽车半导体，以确保软件定义汽车（SDV）的先进芯片稳定供应。该公司旨在使用该工艺设计高级驾驶辅助系统（ADAS）的芯片，以符合其SDV目标。报道称，现代汽车高度依赖的ADAS芯片，解散“半导体战略室”后，公司可能会重新评估自动驾驶芯片等内部开发项目。同时，代工合作伙伴的选择也增添了不确定性。此前，现代汽车在三星电子和之间犹豫不决，三星电子报价较低，但台积电在良率和性能方面更具优势。而自动驾驶芯片市场主要由Mobileye、和高通、地平线、恩智浦半导体等少数几家公司主导。如果现代汽车自研芯片战略失败，意味着现代汽车将不得不向以上几家公司采购自动驾驶芯片。
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全面谈谈ESC系统
本文系统通过五个部分给大家详细介绍了ESC的系统、ESC的附加功能、ABS工作原理、TCS和VDC工作原理和ESC液压工作原理。 汽车电子稳定控制系统ESC（Electronic StabilityController）是一个主动安全控制系统，通过传感器监控车辆自身行驶状态，在车辆紧急躲避障碍物、转弯等容易出现不稳定状况时，以及在转向过度或转向不足情况下，利用动力系统干预及制动系统干预，帮助车辆克服偏离理想轨迹的倾向，为车辆行驶提供更好的安全性。 博世是世界上第一家实现ESC量产的公司，博世将自己的ESC产品称为ESP（Electronic Stability Program），本系列文章将主要依据博世ESP的产品特性介绍ESC的相关知识。 Part1:ESC系统介绍 一 ESC硬件组成 ESC系统的硬件包括ESC控制器、轮速传感器、齿圈（集成在轮毂轴承或驱动轴上）、转向角传感器、YG传感器、线束和ESP仪表警告灯等，见下图1。 1 – ESC控制器；2 – 轮速传感器；3 – 转向角传感器；4 – YG传感器图 1 ESC硬件组成 1.ESC控制器 ESC控制器总成由ECU电子控制单元、HCU液压控制单元、马达等部分组成，具体见图2。 图 2 ESC控制器 随着ESC系统功能的不断扩展，同一家供应商的ESC控制器往往存在多个不同功能版本。 2.轮速传感器 轮速传感器通过与齿圈配合，采集车轮的转动速度转化为电信号，输入到ESC电子控制单元进行处理。常用的轮速传感器分为两类：被动式轮速传感器和主动式轮速传感器。 被动式轮速传感器又称为电磁式，利用电磁感应原理，产生的是正弦波信号，见图12.1-5。而主动式轮速传感器目前主要使用霍尔式，利用霍尔原理，产生的是方形波信号，见图12.1-6。由于主动式轮速传感器具有抗干扰能力强、工作气隙范围宽及可零速输出等优点，已成为当前应用的主流产品。 图3 被动式轮速传感器 图4 主动式轮速传感器 3.YG传感器 YG传感器分为集成式和独立式：集成式是将传感器集成到ESC控制器内部，独立式是将传感器单独安装在整车质心附近。目前，集成式YG传感器已逐步成为趋势。 4.转角传感器 在以往的车型中，转角传感器通常集成在方向盘组合开关上，为一个单独零件。但目前出于成本等方面考虑，电动助力转向系统EPS直接外发转角信号给ESC使用，整车取消单独转角传感器已成为趋势。 二 ESC基本功能 对于传统ESC，其必须具备的四大基本功能为防抱死制动系统（ABS）、电子制动力分配（EBD）、牵引力控制系统（TCS）、车辆动态控制系统（VDC） 图 5 ESC基本功能 1.EBD (Electronic Brake Distribution) 电子控制单元根据轮速信号计算车轮的转速及滑移率，如果后轮有抱死倾向，则由液压控制单元调节后轮制动压力，使后轮制动力降低，以保证后轮不会先于前轮抱死。 同传统制动力分配方式（如比例阀、感载阀）相比，EBD功能保证了较高的车轮附着力及合理的制动力分配。尤其在汽车制动时，根据轴荷转移的不同，自动调节前后轴制动力比例，提高制动效能。 EBD主要功能包括： 在制动过程中保持稳定性； 提供与机械液压比例阀同样的功能； 防止后轮比前轮先抱死； 当汽车载荷变化，利用EBD对汽车平衡进行改良。 2.ABS(Anti-lock Brake System) 当车轮制动时，由装在车轮上的轮速传感器采集四个车轮的转速信号，送到电子控制单元计算出车辆的减速度及车轮的滑移率。电子控制单元根据计算结果调节车轮制动力，让车轮达到一个最佳制动状态（滑移率处于最理想状态），防止车轮抱死，使汽车在制动状态下仍能转向。 ABS主要功能包括： 保持车辆稳定性——防止后轮抱死； 保持转向功能——防止前轮抱死； 减小制动距离； 减少驾驶员工作量。 当ABS起作用时，EBD即停止工作，ABS与EBD的调节过程对比如下： ABS是前后桥控制，EBD是后桥控制； ABS在紧急制动情况下作用，EBD在普通制动情况下作用； ABS工作时调节方式频繁，EBD的调节比较缓和。 3.TCS (Traction Control System) 汽车在光滑路面制动时，车轮会打滑，甚至使方向失控。同样，汽车在起步或急加速时，驱动轮也有可能打滑，在冰雪等光滑路面上还会使方向失控而出危险。TCS依靠轮速传感器监测到从动轮速度低于驱动轮时（打滑特征），就会降低驱动轮上的有效驱动力，使驱动轮不再打滑。TCS主要功能包括： 保持稳定性； 保持转向性； 改进易打滑路面的车辆加速性； 减少驾驶员的工作量。 4.VDC (Vehicle Dynamics Control) 当车辆出现非预期的过多或不足转向时，通过采集到的信号判断理论与实际的差异，进行主动对某个车轮施加制动力，使车辆运行状态符合驾驶员的期望，避免车辆的不稳定状态。VDC主要功能包括： 维持车辆行驶稳定性； 消除避让动作和路况改变所产生的险情； 过弯时保持正确的路线； 提供最佳驾驶条件，提供高程度驾驶安全。 Part 2 ESC附加功能 ESC经过多年发展，硬件、软件不断升级，其控制功能早已超出EBD、ABS、TCS和VDC四大基本功能的范围。本文将主要介绍ESC的附加功能。 一 ESC附加功能清单 表 1 ESC附加功能 ESC系统功能 关联配置 HBA 液压制动辅助 / HHC 坡道起步辅助 HAZ 紧急制动双闪 HBB 液压制动助力 DTC 发动机拖滞扭矩控制 非EV、PHEV HDC 陡坡缓降 SUV RMI 防侧翻控制 RBS 再生制动系统 EV、PHEV EPB 电子驻车 EPB+AutoHold AVH 自动驻车 CDP 动态驻车 ABP 制动器自动预充压 AEB ABA 自适应制动辅助 AEB 自动紧急制动 AWB 驾驶员预警系统 CDD 驾驶员辅助加速控制 ACC VLC 车辆纵向控制 TCH 偏航轨迹引导 APA VMC 车辆运动控制 自动驾驶 二 ESC附加功能介绍 1HBA (Hydraulic Brake Assistanty) ESC系统通过压力传感器判断压力上升梯度，判别是否是紧急制动，一旦确认为紧急制动，ESC系统会主动增压，让车辆达到最大减速度。HBA主要功能包括： 监测紧急制动工况； 自动使车辆达到减速度极限； 普通驾驶员能达到专业驾驶员水平； 紧急制动后对车辆减速度准确控制； 2HHC (Hill Hold Control) 在上坡路面上起步时，通过维持制动系统压力，保证在驾驶员松开制动踏板2s内车辆不后溜，用户无需通过控制手刹即可实现坡道起步。HHC主要功能包括： 在驾驶员松开油门踏板时防止车辆向后溜车； 保持由驾驶员产生的制动压力（没有主动增压）； 驾驶员可以在2s内从制动踏板移到加速踏板，2s后制动释放； 监测驾驶员离位的安全理念； 如果车辆四轮抱死并且滑动，轮缸压力将释放以保持转向性能。 3DTC (Drag Torque Control) 在低附路面上，尤其是冰面上制动时，若进入ABS控制，由于传动系统的拖滞力，驱动轮的轮速恢复非常缓慢，此时ESC系统会发指令给动力总成，要求增加输出扭矩，以便尽快恢复轮速，提高车辆的稳定性。DTC主要功能包括： 减少从动轮上的制动打滑，并通过增加动力总成输出扭矩保证车辆的稳定性； 当动力总成输出扭矩在诸如低附或ABS制动工况下使车轮打滑时，控制动力总成输出扭矩。 4HDC (Hill Descent Control) 一种巡航控制功能，能帮助驾驶员低速下坡（最大50%坡度），车辆速度的控制是通过ESC主动增压来完成，不需要驾驶员主动的制动干预。HDC主要功能包括： 低速工况下的巡航控制； 为越野工况设计； 帮助驾驶员缓慢而安全的下陡坡； 无需使用任何踏板控制； 如果制动滑移率过大，ABS会自动启动； 系统仅使用制动干预，不使用驱动干预。 5VLC(Vehicle Longitudinal Control) VLC功能为ESC系统提供了一个加速接口，可负责对安装ADAS的车辆进行纵向控制。ADAS根据驾驶情况提供加速度请求，VLC通过主动控制发动机和制动来实现对加速度的调节。 VLC一般用于ACC及APA功能。 6CDD(Controlled Decelerationfor Driver assistant Systems) CDD是一项能够实现主动增压的附加功能，该功能时为了实现ADAS功能中的制动执行部分。CDD一般作为VLC的下级功能，接受VLC的减速命令，控制车辆进行主动制动。 CDD能够完成整车制动到静止，保持车辆静止并且舒适地起步。 7VMC(Vehicle Motion Control) VMC提供了完整的车辆横纵向运动控制功能，一般用于L3级及以上的自动驾驶。VMC从上层控制器接收横纵向运动控制命令，协调管理下属各驱动、制动、转向执行器实现车辆的横纵向运动。目前车辆上安装的、反应自身运动状态的传感器包括轮速、纵向/横向加速度、横摆角速度和方向盘转角。其中除方向盘转角外，其它传感器通常由ESC系统供应商供货，属于ESC产品的一部分，这就意味着ESC系统事实上掌握着车辆运动状态的“第一手信息”。 正是由于这些“第一手信息”，ESC有条件发展出越来越多的车辆动态控制附加功能，逐渐成为车辆底盘控制的核心控制器。 Part3 ABS工作原理 ABS为ESC系统基本功能之一，也是ESC系统最初的前身，本文主要介绍ABS的工作原理。 一 动力学原理 在车辆运行过程中，轮胎与路面之间的附着特性决定了汽车的动力性、制动性和操纵稳定性。轮胎与路面之间的纵向附着特性决定汽车的加速和制动能力，轮胎与路面之间的侧向附着特性决定汽车的转向操纵能力。轮胎与路面间纵向、横向附着系数与滑移率的关系见图5，当轮胎轻微滑移时，纵向、横向附着系数均处于较高的范围，轮胎拥有最好的附着特性。 图 5 干燥硬实路面附着系数与滑移率的关系 ABS通过控制轮胎滑移率，最大限度的利用车轮和路面间的附着系数，获得行驶稳定性和操纵性。 图 6 带ABS与不带ABS的对比 二 ABS液压工作原理 ABS系统液压回路见图7，可以看出整个系统为X型回路，左后轮和右前轮为一回路，右后轮和左前轮为一回路。 图 7 ABS系统液压回路NO – 常开阀；NC – 常闭阀；LPA – 低压蓄能器 ABS系统调节包括建压、保压、减压、增压四个阶段，各阶段工作过程如下： 建压 制动时，通过助力器和总泵建立制动压力。此时常开阀打开，常闭阀关闭，制动压力进入车轮制动器，车轮转速迅速降低，直到ABS电子控制单元通过转速传感器得到识别出车轮有抱死的倾向为止。减压阶段液压回路工作状态见图3 保压 当ABS电子控制单元识别出车轮有抱死倾向时，控制常开阀关闭，此时常闭阀仍然关闭，见图8。 图8 ABS保压阶段 减压 如果施加的制动压力过大，车轮比车辆更快的减速，将有可能发生车轮抱死现象。这种情况下ECU 会向HCU 传达降低车轮压力的指令，即：常开阀关闭，常闭阀的开启，降低车轮分泵的压力。此时车轮分泵放出的制动液临时储存到低压蓄能器 (LPA)，储存于低压蓄能器 (LPA)内的制动油被随马达旋转而启动的油泵抽回到总泵。见图9。 图9 ABS减压阶段 增压 实施减压时，如果排出过量的制动液或者车轮与路面间的摩擦系数增加，则需要增加各车轮的压力。这种状态下ECU 向HCU 传达增加车轮压力的指令，即：常开阀开启，常闭阀关闭，增加车轮分泵的压力。减压时储存于低压蓄能器(LPA)内的制动液在增压状态下也继续转动马达排出制动液，此时的制动液通过总泵及常开阀供应到各车轮分泵。见图10。 图10 ABS增压阶段 Part 4 TCS与VDC工作原理 TCS和VDC均属于ESC的基本功能，本文将主要介绍着这两项功能的工作原理。 一 TCS工作原理 在硬实路面上，轮胎与路面间的附着系数与滑移率的关系见图11。 图11 附着系数与滑移率关系 当车轮转速＜车速时，滑移率为负，车轮处于滑移状态，滑移率=-100%时，车轮为纯滑移状态（抱死）；当车轮转速＞车速时，滑移率为正，车轮处于滑转状态，滑移率=100%时，车轮为纯滑转状态（打滑）。 ABS在滑移率为负时起作用，通过降低车轮制动压力来防止车轮抱死。TCS在滑移率为正时其作用，通过降低驱动轮上的有效驱动力矩来阻止车轮在驱动情况下的打滑，TCS可以看做是ABS在驱动状态下扩展。除保证汽车的加速稳定性和操纵性外，TCS还能通过“最优”打滑的调节来改善牵引特性。 TCS主要包括驱动扭矩控制、横向锁止调节及纵向锁止调节三项控制功能： 驱动扭矩控制 对于燃油车，可通过控制①发动机节气门、②点火装置、③喷射装置等不同方式实现。其中方式①的反应速度较慢，但工作方式平稳，能够与其它控制方式联合使用；方式②、方式③反应迅速，但可能会影响发动机性能。 横向锁止调节 当差速器两侧的驱动轮出现较大转速差时，可对两侧驱动轮进行非对称制动力调节，改变有效驱动力矩，模拟差速锁功能。 纵向锁止调节 该功能仅应用于四驱车型中央差速器（扭矩管理器、智能分动器），当中央差速器两侧传动轴出现较大转速差时，改变前后轴扭矩分配比例。 二 VDC工作原理 当汽车进行快速转向或反转向时（快速通过狭窄弯道、躲避迎面突然出现的障碍物、高速公路上突然超车等工况），汽车将可能处于不再安全可控的临界范围，因为此时作用在汽车上的横向加速度力有可能达到驾驶员无法控制的值。 VDC通过控制车轮制动，帮助汽车实现快速转向或反转向状态下的稳定性：在不足转向时，对弯道内侧的后轮施加额外制动力，增加横摆力矩；在过度转向时，对外道外侧的前轮施加额外制动力，减小横摆力矩。 下表1以躲避迎面突然出现的障碍物工况具体说明VDC控制原理。 表 2 躲避障碍物工况下的VDC功能 阶段 图示 说明 阶段一 车辆前面突然出现障碍物时，驾驶员必须快速向左转弯，此时转角传感器将此信号传递到ESC控制总成，YG传感器发出汽车转向不足的信号，这就意味着汽车将会直接冲向障碍物。 阶段二 SC控制单元通过传感器的信号对车辆的运行状态进行判断，进而发出控制指令：将会将左后轮紧急制动，产生转向需要的反作用力，使汽车按照转向意图行驶。 阶段 图示 说明 阶段三 车绕过障碍物进行反向转向时，汽车发生转向过度，向右的横摆力矩过大，以至于汽车向左发生甩尾。 阶段四 SC控制单元识别多度转向情况后，控制左前轮紧急制动，产生反方向横摆力矩，是汽车稳定。 总结VDC的控制流程，见下图12： 图12 VDCi控制流程 Part 5 ESC液压工作原理 ESC系统液压回路见图13，整个回路为X形回路，左后轮与右前轮为一回路，右后轮与左前轮为一回路。 整个回路中包括12个电磁阀，其中6个是常开阀（增压阀和限压阀），6个是常闭阀（减压阀和吸入阀），通过这12个电磁阀的不同通断组合，即可实现ESC系统的各项控制功能。对称布置的两个柱塞泵由同一个电机驱动，在ABS功能时用于使制动液回流，被称为回油泵；在TCS、VDC功能时用于主动增压。在柱塞泵前后的蓄能器和阻尼器的功能主要是吸收油压脉动，蓄能器的功能还包括在ABS减压功能时，暂时储存从轮缸回流的制动液，达到迅速降低轮缸压力的作用。 除此之外，还有电动机、单向阀和压力传感器，分别起到动力输出、控制液压管路流动方向和检测压力的作用。 图 13 ESC系统液压回路阀1、阀2 – 限压阀；阀3、阀4 – 吸入阀；阀5~阀8 – 增压阀；阀9~阀12 – 减压阀。 实现不同功能时，ESC系统液压回路的工作原理如下： 一 ABS功能 如图1所示，当驾驶人踩下制动踏板，ESC进入ABS功能时，在增压阶段，各个电磁阀均保持断电状态，制动液通过主缸，经过限压阀、增压阀直接进入到各个轮缸。 当ABS功能需要保压时，将增压阀通电关闭，这时轮缸和主缸之间的液压回路完全被隔断，轮缸内的压力也就保持一致。 当车轮压力过高，有抱死趋势时，会要求车轮压力降低，这时将减压阀通电打开，增压阀通电关闭，电动机通电驱动柱塞泵运动，制动液从轮缸经过减压阀迅速回流到基本不存在压力的低压蓄能器中，柱塞泵通过往复运动，将蓄能器中的制动液泵回压力较高的制动主缸。在这一过程中，液压回路是轮缸、减压阀、蓄能器、柱塞泵、阻尼器、限压阀、制动主缸。减压时的主要目标是减压速度迅速，同时在车轮中不存在残余应力，因此在设计中必须保证蓄能器的容积能够储存两个轮缸内的所有制动液，还需要保证柱塞泵能够把蓄能器中的所有制动液泵回制动主缸，在轮缸和蓄能器中不存在残余制动液，导致残余压力。 二 ESC主动增压 在主动增压阶段，驾驶人并没有踩下制动踏板，制动主缸没有压力，而是通过柱塞泵使得车轮轮缸中建立起压力，实现主动制动功能，为ESC液压执行单元设计的关键，液压工作原理见图14。 图中左后轮为主动增压的车轮，这一回路的增压阀（阀8）保持断电打开状态，X形回路中同侧的另外一个车轮（右前轮）的增压阀（阀7）通电关闭，左后/右前轮一侧的限压阀（阀2）通电关闭，吸入阀（阀4）通电打开，X形回路另一侧的限压阀（阀1）通电关闭，电动机通电驱动柱塞泵（泵2）工作。制动液从主缸、吸入阀、柱塞泵、增压阀到轮缸，实现右后轮内的压力增长。 图14 ESC主动增压时液压系统工作原理 三 ESC保压 当主动增压的压力增长到一定程度之后，需要对车轮的压力进行保持，进入保压阶段，液压工作原理见图15。此时两侧的限压阀（阀1、阀2）通电关闭，吸入阀（阀4）断电关闭，使得主缸和轮缸之间的液压回路完全切断，车轮内的压力保持不变。 值得注意的是，电动机在保压阶段，仍然处于通电状态，驱动柱塞泵往返运动，但是由于柱塞泵入口和制动主缸的液压回路已经被吸入阀隔离，因此无法吸入制动液。 图15 ESC保压时液压系统工作原理 四 ESC减压 当主动增压的压力需要减少时，进入减压阶段，液压工作原理见图16。在减压过程中，所有电磁阀保持断电初始状态，电动机也断电不再驱动柱塞泵工作。由于此时制动踏板并没有踩下，制动主缸不存在压力，轮缸的压力高于制动主缸，在压力的作用下，直接通过增压阀、限压阀返回主缸，实现减压过程。 值得注意的是，在ESC减压阶段，并不像ABS减压阶段时，需要利用柱塞泵的回流功能，将制动液从轮缸泵回主缸。这是由于ABS工作时，制动踏板已经踩下，制动主缸存在制动压力，而且是不低于制动轮缸的压力，因此制动液没有办法直接从轮缸回到主缸，必须借助柱塞泵的回流功能。而在ESC减压时，由于轮缸压力高于主缸压力，制动液会从轮缸直接回流到制动主缸。 图16 ESC减压时液压系统工作原理 本文来源:.ATC汽车底盘
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一文详解新能源汽车的整车控制系统
汽车电控系统，就是汽车电子控制系统，是由模块控制的系统总称，它由硬件和软件构成，电控其实就是车辆所有电子控制系统的软件+硬件的总称。
2024-12-05 201浏览 -
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新能源汽车产业链核心供应商盘点
01 比亚迪“新能源汽车”核心：16家名单 1、广东鸿图 广东鸿图是华南地区规模最大的精密铝合金压铸企业，拥有压铸板块、内外饰板块、专用车板块和投资板块四大业务板块。目前，公司已与比亚迪建立合作关系，提供汽车铝合金压铸零部件和内外饰件产品。 2、美格智能 全球领先的无线通信模组及解决方案提供商，专注于为全球客户提供以MeiGLink品牌为核心的标准M2M/智能安卓无线通信模组、物联网解决方案、技术开发服务及云平台系统化解决方案，是比亚迪的物联网模组提供商。 3、泉峰汽车 泉峰汽车是国内中高端汽车零部件企业，公司专注于技术含量较高的汽车热交换系统、汽车传动系统、汽车引擎系统、刹车与转向系统零部件以及新能源汽车零部件的研发与制造，是比亚迪汽车变速箱阀板供应商。 4、伯特利 伯特利是国内汽车制动系统相关产品生产商，专业从事汽车安全系统和高级驾驶辅助系统相关产品研发、制造与销售。目前，公司主要为比亚迪提供线控制动产品，相关产品预计2023年配套。 5、科博达 科博达是全球汽车电子行业典型企业，专注汽车电子及相关产品的技术研发与产业化，已成功融入全球汽车电子高端产业链体系，是国内少数能与全球高端汽车品牌，进行电子产品同步研发的中国企业。 6、中鼎股份 中鼎股份是一家涉及机械基础件、汽车零部件、液压气动密封件、机械电子、精密模具、汽车工具等领域的综合型企业。其中，旗下德国AMK公司是全球空气悬架行业前三，为比亚迪提供空气悬架等产品。 7、保隆科技 保隆科技是国内气门嘴业内龙头企业，产品包括气门嘴、平衡块、空气弹簧、空气减震器、排气系统管件、汽车结构件、汽车胎压监测系统、汽车传感器、基于摄像头和毫米波雷达等技术的汽车驾驶辅助系统等汽车电子产品。目前，公司是比亚迪等国内外知名汽车厂的合格供应商。 8、蓝黛科技 蓝黛科技是国内汽车动力传动、触控产品高新技术企业，拥有动力传动和触摸屏及触控显示模组两大业务。其中，动力传动方面主要产品为汽车手动变速器总成、自动变速器总成、新能源减速器等汽车零部件产品。目前，公司是比亚迪的混动DCT减速器供应商。 9、安泰科技 安泰科技是国内金属新材料行业的领军企业，产品涵盖非晶/纳米晶带材及制品、难熔材料及制品、粉末材料及制品、磁性材料及制品、焊接材料及制品、过滤材料及环保工程、高速工具钢及人造金刚石工具等领域。 10、德赛西威 德赛西威是国际领先的汽车电子企业，公司智能座舱域控制器、大屏化座舱产品、数字化仪表等座舱产品已获得一汽丰田、长城汽车、吉利汽车、广汽乘用车、奇瑞汽车、比亚迪等主流车企的新项目订单。 11、福耀玻璃 福耀玻璃是专注于汽车安全玻璃的大型跨国集团，产品得到全球知名汽车制造企业及主要汽车厂商的认证和选用，产品荣获全球玻璃行业最高奖项——金凤凰奖。目前，公司主要为比亚迪提供汽车玻璃相关产品。 12、银宝山新 深圳第一批自主创新行业龙头企业，主营汽车行业大型精密注塑模具。目前，公司在精密结构件行业核心客户有华为、中兴通讯、思科Cisco等全球领先的通信设备制造商及TCL、比亚迪、ASM、ABB、GE医疗等世界知名企业。 13、上声电子 上声电子是国内技术领先的汽车声学产品方案供应商，是全球领先的汽车音响产品及系统制造商，致力于研究、设计和制造从基础到高端的单一音频组件和汽车综合音响系统。目前，公司车载扬声器产品与比亚迪均有稳定合作。 14、欣锐科技 欣锐科技是新能源汽车高压”电控“解决方案供应商，拥有汽车级IATF16949体系认证标准的专业化工厂，产品服务全球。目前，公司车载电源配套了国内外众多主流车型，是车载电源细分领域的龙头企业，与比亚迪是合作关系。 15、川环科技 川环科技是国内车用胶管领域的龙头企业，核心业务为各大汽车整车制造厂商提供配套汽车橡胶软管产品，目前国内市场领先、是国内规模较大的汽车胶管专业生产企业。目前，公司与比亚迪是合作关系。 16、福达股份 福达股份是国内发动机锻钢曲轴、汽车离合器主要生产企业，产品为国内外50多家知名的汽车、发动机及车桥企业配套，部分产品进入奔驰、宝马、沃尔沃、雷诺、日野、洋马等国际知名汽车制造商全球采购体系。 02 特斯拉“新能源汽车”核心供应商 03 龙头企业：15家新能源汽车生产供应商 1、天齐锂业：锂电子材料龙头 天齐锂业股份有限公司主营业务是锂精矿及锂化工产品的生产、加工和销售。公司的主要产品为锂矿、锂化合物及衍生品。 2、赣锋锂业：锂电龙头 江西赣锋锂业股份有限公司的主营业务是各种深加工锂产品的研究、开发、生产与销售。公司的主要产品是锂系列产品、锂电池系列产品。 3、格林美：垃圾分类龙头 格林美股份有限公司主营业务为废弃钴镍钨资源与电子废弃物的循环利用以及钴镍粉体材料、电池材料、碳化钨、金银等稀贵金属、铜与塑木型材的生产、销售。公司主要产品及服务包括电池原料与电池材料、动力电池综合利用、钴钨综合利用与硬质合金、电子废弃物综合利用、报废汽车综合利用、环境服务、贸易 4、当升科技：正极龙头 北京当升材料科技股份有限公司的主营业务为多元材料、钴酸锂等正极材料以及多元前驱体等材料的技术研究和生产销售。其主要产品有多元材料、钴酸锂、智能装备。 5、天华超净：防静电行业龙头 苏州天华超净科技股份有限公司的主营业务为防静电超净技术产品、医疗器械和锂电材料业务等。主要产品包括:自毁式注射器、安全式注射器、高压注射器、氢氧化锂、碳酸锂、防静电超净技术产品、疫情防护产品等 6、诺德股份：铜箔龙头 诺德投资股份有限公司主营业务是锂离子电池用电解铜箔的研发、生产和销售。其主要产品有锂电池用电解铜箔、印制电路板用电解铜箔、超厚电解铜箔 7、石大胜华：材料电解液溶剂龙头地位 山东石大胜华化工集团股份有限公司的主营业务为基本有机化工产品的生产、销售；公司的主要产品为碳酸二甲酯系列产品、MTBE、液化气、燃料油、环氧丙烷等。 8、大华股份：工业龙头企业 浙江大华技术股份有限公司是我国安防视频监控行业的龙头企业,主要产品为前端产品、存储产品、中心产品、云计算与大数据产品和服务、智能楼宇产品、人工智能算法、芯片技术、视频物联创新业务产品。 9、振华科技：军用电子元器件龙头 中国振华(集团)科技股份有限公司主要业务为新型电子元器件和现代服务业，其中：新型电子元器件主要包括片式阻容感、半导体分立器件、机电组件、厚膜混合集成电路、高压真空灭弧室、断路器及特种电池等门类。 10、长城汽车：汽车龙头 公司是中国最大的SUV和皮卡制造企业之一。公司主营为整车及主要汽车零部件的研发、生产、销售，公司主营业务归属汽车行业，产品分为整车、零部件、模具、劳务及其他。 11、上汽集团：整车龙头 上海汽车集团股份有限公司向社会公众提供包括整车（乘用车、商用车）与零部件的研发、生产、销售；物流、移动出行、汽车生活服务；汽车相关金融、保险、投资；汽车相关海外经营、国际商贸等在内的产品与服务。公司整车产销规模、新能源汽车销量、整车出口海外销量均排名全国第一。 12、璞泰来：人造石墨龙头 上海璞泰来新能源科技股份有限公司主营业务为新能源电池的负极材料及石墨化加工、隔膜及涂覆加工、自动化工艺设备、铝塑包装膜及光学膜、纳米氧化铝及勃姆石、PVDF及粘结剂的研发、生产和销售。公司主要产品为负极材料、涂布机、涂覆隔膜、软包电池用包装膜、纳米氧化铝粉。 13、德方纳米：铁锂材料龙头 深圳市德方纳米科技股份有限公司主要从事纳米磷酸铁锂材料的研发、生产和销售。德方纳米生产销售的电池材料主要是磷酸铁锂、碳纳米管、碳纳米管导电液。 14、华峰铝业：铝轧制材行业龙头企业 上海华峰铝业股份有限公司的的主营业务是铝板带箔的研发、生产和销售；公司的主要产品为铝板带箔，属于铝合金材料。按产品的用途，公司产品主要分为铝热传输材料和新能源汽车用电池料 15、嘉元科技：锂电铜箔龙头 公司是国内高性能锂电铜箔行业领先企业之一，已与国内主要大型锂离子电池制造厂商建立了长期合作关系，并成为其锂电铜箔的核心供应商，多次获得宁德时代锂电铜箔优秀供应商称号。 04 中国10大新能源电池供应商企业排名 1、宁德时代 2011年成立，2017年靠三元锂电池一炮而红，成为国内外最大电池供应商。生产的动力电池供应特斯拉最多，占比20%。此外还有蔚来汽车、小鹏汽车、上汽集团、一汽集团。 2、比亚迪 1995年成立，老牌电池生产企业，后续以电池为基础，转战汽车整车制造生产，成就了今天的新能源汽车一线企业。其主要生产磷酸铁锂电池，刀片电池是其招牌，旗下动力电池超90%为自用，小部分供应中国一汽、金康汽车等。 3、中创新航 2007年成立，原名中航锂电，2018年换帅后，从商用车转战到乘用车领域，一路猛冲。此前主要生产磷酸铁锂电池，后续也推出了三元锂电池。旗下动力电池主要供应广汽集团最多，占比65%。此外还有长安汽车、上汽通用五菱、零跑汽车、小鹏汽车等。 4、国轩高科 1995年成立，2015年借壳东源电器上市后的国轩高科成为目前A股上市公司最纯正的动力电池标的。旗下动力电池供应上汽集团车辆最多，占比29%。此外还有江淮汽车、奇瑞汽车、零跑汽车、长安汽车等。 5、LG新能源 隶属韩国LG集团，全球第二大动力电池供应商。国内市场中，旗下动力电池主要供应特斯拉，占比超95%，小部分供应上汽通用、吉利汽车等。 6、蜂巢能源 2016年成立，前身为长城动力电池事业部，后独立发展，变身为长城汽车兄弟企业。2021年装机量同比增长384%，发展迅猛，首推短刀片磷酸铁锂电池，2022年将实现商业化应用，或首搭长城欧拉新车型。 7、欣旺达 1997年成立，2011成功在深交所创业板上市，一直深耕锂电池，从手机、VR头显、扫地机器人、再到为新能源汽车提供动力电池。目前主要供应日产、上汽通用、吉利、东风、小鹏等车企。 8、亿纬锂能 2001年成立，主要生产磷酸铁锂，三元软包电池等。旗下动力电池主要供应小鹏汽车，占比46%，此外还有东风汽车、南京金龙、吉利商用车等。 9、孚能科技 2009年成立，主流动力电池生产商中，唯一一家坚持三元软包路线的企业。旗下动力电池主要供应戴姆勒。 10、瑞浦能源 2017年成立，背靠青山集团，凭借独创的SCL卷芯设计工艺，乘着磷酸铁锂之风，快速挤进国内动力市场前十。主要客户为上汽通用五菱、上汽集团等。 本文来源:汽车电子学堂
2024-11-22 128浏览 -
纯电动汽车电池管理系统及工作模式
一、动力蓄电池管理系统简介 由于动力电池能量和端电压的限制，电动汽车需要采用多块电池进行串、并联组合，但是由于动力电池特性的非线性和时变性，以及复杂的使用条件和苛刻的使用环境，在电动汽车使用过程中，要使动力电池工作在合理的电压、电流、温度范围内，电动汽车上动力电池的使用都需要进行有效管理，对于镍氢电池和锉离子电池，有效的管理尤其需要，如果管理不善，不仅可能会显著缩短动力电池的使用寿命，还可能引起着火等严重安全事故，因此，动力电池管理系统成为电动汽车的必备装置。 二、动力电池管理系统的主要功能 如图4-15所示，常见动力电池管理系统的功能主要包括数据采集、数据显示、状态估计、热管理、数据通讯、安全管理、能量管理（包括动力电池电量均衡功能）和故障诊断，其中前6项为动力电池管理系统的基本功能。 三、动力电池管理系统的组成及工作模式 图4-17所示为两种典型的动力电池管理系统方案。 如图4-18所示，高压接触器包括B+接触器、B-接触器、预充接触器、直流转换器（用于向低压电池及车载低压设备供电）接触器及车载充电器接触器。 动力电池管理系统可工作于下电模式、准备模式、放电模式、充电模式和故障处理模式等5种工作模式下。公众号动力电池BMS ①下电模式。②准备模式。③放电模式。④充电模式。⑤故障模式。 四、动力电池组的均衡充电管理和热管理 1、动力电池组均衡充电管理 动力电池组均衡充电具有以下3种方式: ①充电结束后实现单体电池间的自动均衡，工作原理如图4-19所示。 ②充电过程中实现单体电池间的自动均衡，主要有3种方案，如图4-20所示。 ③采用辅助管理装置，对单个电池的电流进行调整。如图4-21所示。 2. 动力电池组的热管理 ①气体冷却法。图4-22所示为几种典型的气体冷却方式。 ②液体冷却法。图4-23所示为一种典型的液体冷却系统的构成。 ③相变材料冷却法。 ④热管冷却法。 ⑤带加热的热管理系统。
2024-11-21 107浏览 -
详解汽车ECU
ECU的全称是Electronic Control Unit，即电子控制单元，又称“行车电脑”、“车载电脑”等，指的是一类而不是一个控制器，他们的主要用途就是控制汽车的行驶状态以及实现其各种功能。
2024-11-19 189浏览 -
汽车上28个电子控制系统介绍
1. 发动机电子控制系统 发动机电子控制系统（EECS）通过对发动机点火、喷油、空气与燃油的比率、排放废气等进行电子控制，使发动机在最佳工况状态下工作，以达到提高其整车性能、节约能源、降低废气排放的目的。 01电控点火装置（ESA） 电控点火装置由微处理机、传感器及其接口、执行器等构成。该装置根据传感器测得的发动机参数进行运算、判断，然后进行点火时刻的调节，可使发动机在不同转速和进气量等条件下，保证在最佳点火提前角下工作，使发动机输出最大的功率和转矩，降低油耗和排放，节约燃料，减少空气污染。 02电控燃油喷射（EFI） 电控燃油喷射装置因其性能优越而逐渐取代了机械式或机电混合式燃油喷射系统。当发动机工作时，该装置根据各传感器测得的空气流量、进气温度、发动机转速及工作温度等参数，按预先编制的程序进行运算后与内存中预先存储的最佳工况时的供油控制参数进行比较和判断，适时调整供油量，保证发动机始终在最佳状态下工作，使其在输出一定功率的条件下，发动机的综合性能得到提高。 03废气再循环控制（EGR） 废气再循环控制系统是目前用于降低废气中NOx 排放的一种有效措施。其主要执行元件是数控式EGR阀， 作用是独立地对再循环到发动机的废气量进行准确的控制。ECU 根据发动机的工况适时地调节参与再循环废气的循环率， 发动机在负荷下运转时，EGR阀开启， 将一部分排气引入进气管与新混合气混合后进入气缸燃烧，从而实现再循环，并对送入进气系统的排气进行最佳控制， 从而抑制有害气体NOx的生成，降低其在废气中的排出量。但过量的废气参与再循环， 将会影响混合气的点火性能，从而影响发动机的动力性，特别是在发动机怠速、低速、小负荷及冷机时，再循环的废气会明显地影响发动机性能。 04怠速控制（ISC） 怠速控制系统是通过调节空气通道面积以控制进气流量的方法来实现的，主要执行元件是怠速控制阀（ISC）。ECU 根据从各传感器的输入信号所确定的目标转速与发动机的实际转速进行比较，根据比较得出的差值，确定相当于目标转速的控制量，去驱动控制空气量的执行机构，使怠速转速保持在最佳状态附近。 除以上控制装置外，发动机部分利用的电子技术还有：节气门正时、二次空气喷射、发动机增压、油气蒸发、燃烧室的容积、压缩比等方面，并已在部分车型上得到了应用。 2. 动力传动电子控制系统 01电控自动变速器（ECAT） 一般来说， 汽车驱动轮所需的转速和转矩， 与发动机所能提供的转速和转矩有较大差别，因而需要传动系统来改变从发动机到驱动轮之间的传动比，将发动机的动力传至驱动轮，以便能够适应外界负载与道路条件变化的需要。此外，停车、倒车等也靠传动系统来实现，适时地协调发动机与传动系统的工作状况，充分发挥动力传动系统的潜力，使其达到最佳的匹配，这是变速控制系统的根本任务。ECAT可以根据发动机的载荷、转速、车速、制动器工作状态及驾驶员所控制的各种参数，经计算、判断后自动改变变速杆的位置，按照换挡特性精确控制变速比，从而实现变速器换挡的最佳控制，得到最佳挡位和最佳换挡时间。该装置具有传动效率高、油耗低、换挡舒适性好、行驶平稳性好以及变速器使用寿命长等优点。采用电子技术特别是微电子技术控制变速系统，已经成为当前汽车实现自动变速功能的主要方法。 02电控四轮驱动技术（4WD） 汽车的驱动力来源于轮胎对地面的附着， 四轮驱动充分利用了车轮对地面的附着， 当然会获得好的驱动性能。但因转向时各轮的转弯半径不同，车轮转动的速度也就不同（内外、前后），四个车轮不能通过刚性传动系统连接， 必须在左右两轮间以及前后驱动轴间设置差速器。带来的问题是四个车轮的驱动力受与地面摩擦力最小的轮的限制，需要再设置差速锁。电控四轮驱动技术是通过传感器感知四个车轮在路面上的情况，通过微电脑进行分析判断，通过电磁阀驱动，改变黏液耦合器的特性，在前后驱动轴之间以及左右轮上分配驱动力。 3. 制动控制系统 01防抱死制动系统（ABS） 通过安装在各车轮或传动轴上的转速传感器检测各车轮的转速，计算车轮滑移率，并与理想的滑移率相比较，做出增大或减小制动器制动压力的决定，命令执行机构及时调整制动压力，以保持车轮处于理想的制动状态，即能够使车轮始终维持在有微弱滑移的滚动状态下制动， 不会抱死。这已成为目前小型载客汽车的标准配置。 02电子制动力分配系统（EBD） 汽车制动时， 如果四个轮胎附着地面的条件不同，四轮与地面的摩擦力不同，在制动时（四个轮子的制动力相同）就容易产生打滑、倾斜和侧翻等现象。 EBD的功能就是在汽车制动的瞬间， 高速计算出四个轮胎由于附着不同而导致的摩擦力数值，然后调整制动装置，使其按照设定的程序在运动中高速调整，达到制动力与摩擦力（牵引力）的匹配，以保证车辆的平稳和安全。该系统与ABS配合可大大提高制动性能。 03驱动防滑系统（ASR） 汽车制动防抱死系统的功能完善和扩展则是驱动防滑系统（ASR），两系统有许多共同组件。该系统利用驱动轮上的转速传感器感受驱动轮是否打滑，当打滑时，控制元件便通过制动或通过油门降低转速，使其不再打滑。它实质上是一种速度调节器，可以在起步和弯道中速度发生急剧变化时，改善车轮与路面间的纵向附着力，提供最大的驱动力，提高其安全性，维持汽车行驶的方向稳定性。 04车身电子稳定系统（ESP） 这是一套防滑系统，ESP能够识别到车辆不稳定状态，并通过对制动系统、发动机管理系统和变速器管理系统实施控制，从而有针对性地弥补车辆滑动，以防车辆滑出车道。 其他公司类似产品如下：日产：车辆行驶动力学调整系统（Vehicle Dynamic Control，VDC）。丰田：车辆稳定控制系统（Vehicle Stability Control，VSC）。本田：车辆稳定性控制系统（Vehicle Stability Assist Control，VSA）。宝马：动态稳定控制系统（Dynamic Stability Control，DSC）。 05电子驻车制动系统（EPB） 该系统是指将行车过程中的临时性制动和停车后的长时性制动功能整合在一起，并且由电子控制方式实现停车制动的技术。 EPB是由电子控制方式实现停车制动的技术， 其工作原理与机械式驻车制动器相同，均是通过拉索拉紧后轮刹车蹄进行制动。另一种则是使用电子机械卡钳，通过电动机卡紧刹车片产生制动力来达到控制停车制动的目的。EPB从基本的驻车功能延伸到自动驻车功能（AUTO HOLD）。自动驻车功能技术的运用，使得驾驶者在车辆停下时不需要长时间制动， 以及在启动自动电子驻车制动的情况下，能够避免车辆不必要的滑行，简单地说就是车辆不会后溜。 4. 转向控制系统 01电动助力转向系统（EPS） 当操纵方向盘时， 装在转向轴上的扭矩传感器不断地测出转向轴上的扭矩信号，该信号与车速信号同时输入到电子控制单元（ECU）。电子控制单元根据这些输入信号确定助力扭矩的大小和方向，电动机的扭矩由电磁离合器通过减速机构减速增扭后，加在汽车的转向机构上，使其得到一个与汽车工况相适应的转向作用力。 02电控四轮转向技术（4WS） 汽车在行驶中转向时，由于受侧向力的作用， 前轮有不足转向的特性，后轮有过度转向的倾向。后者会引起汽车失去转向行驶的稳定性，车速越快问题越明显，甚至出现侧滑翻车。 解决措施一般是通过使后轮在与前轮相同的方向转动1°～2°角进行补偿。电控四轮转向技术是通过传感器感知前轮的转速、方向盘的转角、车身的偏转等，通过微电脑处理，由伺服电动机驱动后轮转向，响应时间在几十毫秒内。 5. 行驶控制系统 01自适应悬挂系统（ASS） 自适应悬挂系统能根据悬挂装置的瞬时负荷， 自动、适时地调整悬挂的阻尼特性及悬架弹簧的刚度，以适应瞬时负荷，保持悬挂的既定高度，极大地提高了车辆行驶的稳定性、操纵性和乘坐的舒适性。 02巡航控制系统（CCS） 巡航控制（Cruise Control） 又称恒速行驶系统， 是让驾驶员无须操作油门踏板就能保证汽车以某一固定的预选车速行驶的控制系统。在长途行驶时，可采用巡行控制系统，驾驶员不必经常踩油门踏板，恒速行驶装置将根据行车阻力自动调整节气门开度以调整车速在恒速状态附近。 若遇爬坡，车速有下降趋势，微机控制系统则自动加大节气门开度；在下坡时，又自动关小节气门开度，以调节发动机功率。当驾驶员换低速挡或制动时，这种控制系统则会自动断开。该系统可以减轻驾驶员长途驾驶的疲劳，给驾驶带来很大的方便，同时也可以得到较好的燃油经济性。 03汽车胎压监测系统（TPMS） 该系统是一种能对汽车轮胎气压、温度进行自动检测，并对轮胎异常情况进行报警的预警系统。 系统可分为两种：一种是间接式胎压监测系统， 通过轮胎的转速差来判断轮胎是否异常；另一种是直接式胎压监测系统，通过在轮胎里面加装四个胎压监测传感器，在汽车静止或者行驶过程中对轮胎气压和温度进行实时自动监测，并对轮胎高压、低压、高温进行及时报警，避免因轮胎故障引发交通事故，以确保行车安全。 6. 安全性电控系统 01安全气囊（SRS） 该系统是国内外汽车上一种常见的被动安全装置。在车辆相撞时，由电控元件用电流引爆安置在方向盘中央（有的在仪表盘板、杂物箱后边）等处气囊中的渗氮物，迅速燃烧产生氮气，瞬间充满气囊。气囊的作用是在驾驶员与方向盘之间、前座乘员与仪表板之间形成一个缓冲软垫，避免硬性撞击而受伤。此装置一定要与安全带配合使用，否则效果大为降低。 02碰撞警示和预防系统（CWAS） 该系统有多种形式， 有的在汽车行驶中， 当两车的距离小到安全距离时，即自动报警，若继续行驶，则会在即将相撞的瞬间，自动控制汽车制动器将汽车停住；有的是在汽车倒车时，显示车后障碍物的距离，有效地防止倒车事故发生。 7. 舒适性电控系统 01自动空调系统 汽车空调自动温度控制（Automatic Temperature Control，ATC），俗称恒温空调系统。一旦设定目标温度，ATC系统即自动控制与调整， 使车内温度保持在设定值。自动空调系统由制冷系统、取暖系统、通风（配气） 系统、自动控制系统、空气净化系统五部分组成。 全自动温度控制系统的组成包括温度传感器、控制系统ECU、执行机构等。其中温度传感器包括车外气体温度传感器、车内气体温度传感器、日照传感器（阳光强度传感器）和蒸发器温度传感器。 02自动调节座椅系统（AAS） 该装置是人体工程技术与电子控制技术相结合的产物，它通过传感器感知乘坐人员的体态， 并使座椅状态与其相适应， 满足乘客的舒适性要求。 03自适应前照灯系统（AFS） 自适应前照灯系统可在前照灯照明范围内， 根据车身的动态变化、转向机构的动作特性等综合因素进行计算和判断，从而判定汽车当前的行驶状态，对前照灯近光进行相应的调整，并能在会车时自动启闭和防眩。它能够有效地降低驾驶者在夜晚弯路上行车的疲劳程度，使驾驶者能够看清转弯处的实际路况，使驾驶者能够拥有充分的时间进行转向操纵和应对紧急情况，从而明显提高夜晚弯路上行车的安全性。在日本，一些汽车商在其高档轿车中已标配AFS， 如丰田汽车公司在“猎犬” 上采用了可变式“自适应性前照灯系统”。 04夜视系统（NVS） 夜视系统是全天候的电子眼，延伸了驾驶员的视力范围， 使其视力范围达到近光灯照射距离的3～5倍， 且能帮助驾驶员看到远处来车的灯光， 在雨雪、浓雾天气时，对公路上的物体也能尽收眼底，大大提高了汽车行驶的安全性。车载夜视系统是根据红外成像原理工作的，属被动式红外成像技术。该系统本身不发出任何信号，而是通过一个起摄影作用的传感器来探测前方物体热量，热能被集中到一个可以通过各种红外线波长的探测器，被探测器的红外线敏感元件（与温度有关的电容器，其电容大小随所接收红外线的多少而变化） 吸收， 而后将辐射依次转换为电信号和数字信号， 再通过眼前显示（HUD）或车内显示屏将图像显示给驾驶者。目前， 越来越多的汽车厂家开始开发和使用车载夜视系统，但由于价格原因，国外各大汽车生产厂家只是在其顶级豪华车型中使用了该系统，像悍马H2SUT、宝马7系列轿车、奔驰全新S级轿车、卡迪拉克帝威等。随着科技的发展和夜视系统生产成本的降低，车载夜视系统将会得到全面普及。 8. 多媒体通信系统 多媒体通信系统包括汽车导航与定位系统、语音系统、信息系统、通信系统等。 01汽车导航系统与定位系统（NTIS） 该系统可在城市或公路网范围内， 定向选择最佳行驶路线，并能在屏幕上显示地图，表示汽车行驶中的位置，以及到达目的地的方向和距离。这实质是汽车行驶向智能化发展的方向，再进一步就可成为无人驾驶汽车。 02语音系统（VS） 该系统包括语音报警和语音控制两类。语音报警是在汽车出现异常，如燃油温度、冷却液温度、油压、充电、尾灯、前照灯、排气温度、制动液量、手制动等出现不正常现象或自诊断系统测出有故障时，计算机经过逻辑判断后输出信息至扬声器或警示器报警。语音控制是指用驾驶员的声音来指挥和控制汽车的某个部件、设备进行动作。 03信息系统（IS） 该系统可将发动机的工况和其他信息参数， 通过微处理机处理后，输出对驾驶员有用的信息。显示的信息除冷却液温度、油压、车速、发动机转速等常见的内容外，还有瞬时耗油量、平均耗油量、平均车速、行驶里程、车外温度等，根据驾驶员的需要，可随时调出显示这些信息。 04通信系统（CS） 这方面真正使用且采用最多的是汽车电话， 在美国、日本、欧洲等发达国家和地区较普及，目前的水平在不断地提高，除车与路之间、车与车之间、车与飞机等交通工具之间的通话外，还可通过卫星与国际电话网相联，实现行驶过程中的国际间电话通信、网络信息交换、图像传输等。现在由于汽车有了支持无线电话网络、宽带数字信号、互联网络以及其他新兴的无线通信技术，使人们能够随时随地获取信息和服务。 05车联网系统（T-BOX） 车联网系统包含四部分， 即主机、车载T-BOX、手机APP及后台系统。主机主要用于影音娱乐以及车辆信息显示；车载T-BOX主要用于和后台系统/手机APP通信，实现手机APP的车辆信息显示与控制。 当用户通过手机APP发送控制命令后，TSP后台会发出监控请求指令到车载T-BOX，车辆在获取到控制指令后，通过CAN 总线发送控制报文并实现对车辆的控制， 最后反馈操作结果到用户的手机APP上，这个功能可以帮助用户远程启动车辆、打开空调、调整座椅至合适位置等。 来源:汽车电子学堂
2024-09-12 177浏览 -
如何在车载系统中应用TEE和HSM
01 HSM HSM指Hardware Security Module，它是一种有自己独立的CPU、密码算法硬件加速器、独立Flash等，用于生成、存储和管理加密密钥，以及执行加密运算和安全操作。 HSM通常包含硬件隔离、加密芯片、随机数生成器等安全组件，能够提供高级的安全保护，防止密钥泄露和恶意攻击。 02 TEE TEE 可信执行环境是在车载零部件的开放系统 REE（Rich Execution Environment，例：Linux、Android、AUTOSAR、RTOS 等系统）上，创建一个可信的、独立的、物理隔离的执行空间，即隔离的安全屋。安全资产不出可信域，例如密钥证书、核心逻辑等安全资产，TEE 整体架构和提供的基础服务如下图。 03 TEE 和 HSM 技术特点与主要应用场景 TEE 是基于硬件隔离技术的软实现， HSM 是基于硬件设备的硬实现， 一下列出了各自的技术特点和应用场景。 TEE： 生态开放，易于扩展 应用安全：远程控车 / 充电桩 /OTA 加固等； 软件实现，降低成本 安全存储：业务证书密钥 / 隐私数据 / 重要数据等； 规范接口，易于移植 生物识别：指纹、人脸、声纹、视频等保护； 动态空间，按需提供 金融支付：支付应用 / 电子证明 / 区块链等； 基于硬件，限于硬件 其他业务：数字版权保护 / 可信 UI/ 设备认证 / 安全通信。 HSM： 硬件算力，性能较高 安全通信：车内外通信，例 TLS、SecOC 等； 独立硬件，安全性高 密钥保护：根证书 / 共享密钥等； 硬件空间，小而固定 安全启动：镜像保护等； 技术成熟，生态完善 安全日志：文件加密等。 04 TEE 和 HSM 相结合的方案 TEE 和 HSM 既可各自独立地应用于车端的各个零部件，也可结合起来共同打造更安全的方案，满足更高的车规级安全需求，安全性可达到金融级别的 CC EAL5+。 在本方案中，HSM 挂载在 TEE 下，应用都需经过 TEE 访问 HSM。车企相关的根证书密钥等都可保存在 HSM，业务相关的证书密钥、用户数据等可保存在 TEE，安全扩展业务都可运行在 TEE，TEE 和HSM 相结合的具体方案请参考下图。 TEE和HSM的结合安全方案关于 TEE 和 HSM 的证书密钥的产线方案建议如下： HSM 的证书密钥导入导出：（根证书等） 方式 1：委托HSM 提供商实施（建议）。 方式 2：通过TEE 和 TEE 的产线工具实现。 TEE 的证书密钥导入导出：（业务证书等） 离线：在本地通过 TEE 的产线工具和加密狗实施。 在线：通过网络连接后台实施，需要借助 TEE 产线工具。 05 TEE 和 HSM 在车端的分布 根据整车各零部件的安全需求，结合 TEE 和 HSM 各自的技术特点，为整车共建安全基础能力，TEE 和 HSM 在车端的分布建议如下： 图7.5-3 车端的安全基础能力分布图 安全基础能力建设思路 侧重于有性能需求的功能，使用 HSM，例：ADAS、SecOC 等。 侧重于有扩展需求的功能，使用 TEE，例：智能座舱、TBOX、TLS、业务安全等。 TEE 目前主要用于性能较高 MPU 场景，例：智能座舱、中央计算单元、TBOX 等。 HSM 即可用于 MPU 又可用于 MCU，例：TBOX、车窗、车门、灯控、诊断功能等。 主要零部件建议支持 HSM 和 TEE，例：TBOX、中央计算单元等。 业务安全、隐私数据尽可能采用 TEE，例：远程控车、充电功能、生物识别等。 主要零部件若不支持 HSM，建议支持 TEE 功能。 安全基础能力扩展思路 TEE 扩展性很强，如用 HSM 实现受限的场合，可考虑用 TEE 实现。 对安全性要求较高的场景，可考虑用 TEE 和 HSM 结合的方式实现。 既有国密算法需求，又有国际算法需求场合，可考虑用 TEE 实现。 仅需证书密钥安全时，仅需 HSM 实现即可。 实际应用 本方案可满足车载合规和纵深防御的安全基础能力需求，根据各种应用场景，充分利用 TEE 和 HSM 技术互补特点，既可单独使用，又可结合使用。为整车和零部件的安全架构设计提供了更多的选择方案， 也能解决车企安全合规的部分痛点。 在实际开发中，无法使用 HSM 的场合下，可以启用 TEE 满足安全需求。 在安全业务中，TEE 是HSM 有益的补充，TEE 可提供业务逻辑保护、外设保护、可信界面、面向海外智能座舱系统的数字视频版权保护等功能，更为车载的数据安全解决方案提供了技术支撑。 在安全和性能方面，HSM 具有更高的安全和性能。TEE 在安全扩展能力方面更具有优势。 可根据具体架构环境，采取 TEE 和 HSM 相融合的方式，取长补短，保护车载安全资产。本方案考虑今后智能车载的安全需求，安全能力支撑由原来的单点逐步扩展为多点，以满足不断增 长的车载安全业务，这不仅仅为了满足合规要求，更为了构建车载整体安全防御体系提供了底层技术支撑。俗语称 “九层之台, 起于累土” ，只有构筑好车载安全基础能力，车载整体安全才能成为可能。 本文内容来自于智能汽车电子与软件，版权属于原作者。
2024-08-13 201浏览
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