软件定义汽车：恩智浦技术日巡回研讨会解读

芝能汽车出品

汽车行业正处于剧变之中，电气化、数字化、云端连接三大趋势正在推动着汽车的创新功能爆发式增长。消费者对汽车的期望也在发生变化，他们希望汽车不再只是简单的代步工具，而是一个可以随着时间推移不断升级的智能产品。 

全球汽车行业都面临着缩短开发周期的压力，汽车行业正经历着创新变革，与其他行业相比，其开发周期相对较长。以半导体的两年开发周期对比，汽车行业需要应对这一挑战，提出了统一汽车架构的操作系统的必要性。

软件定义汽车需要一个中央架构，该架构集中控制车辆的各个方面，包括智能驾驶、车辆运动、能源、车身和舒适度以及信息娱乐等元素，建立了层次结构，用于承载实现的功能和应用。

现在汽车电子都在往第五代架构演化，开始引入了区域控制器和中央计算单元，可以简化软件堆栈和功能部署，从而显着改善了整个汽车行业的设计。

● 第五代架构的最大优势在于为车企提供了简化ECU能力：

● 促进安全的无线(OTA)更新：以往大量的ECU导致更新方面的瓶颈和复杂性，给安全性、可靠性、法规遵从性和数据真实性带来挑战。区域架构提供了整合的解决方案，并且在更新失败时能够回滚，提升了安全性。   

● 硬件和软件的解耦：解耦加快了开发时间，实现了更快的重新设计和适应，减少了对单一供应商的依赖，加速了上市时间，并提高了创新灵活性。通过在软件堆栈中引入抽象层，一个区域控制器可以执行多个之前独立的ECU的功能，从而用更少、更通用的计算硬件构建。

● 增加芯片整合和集成：区域控制器通过整合多个ECU的功能实现了芯片整合和集成。同时，更小的节点尺寸提高了功率效率。新兴的片上系统设计将多个中央处理单元（CPU）、内存和专用硬件（HW）加速器子系统结合在一起，实现了确定性的路由延迟和不需要推理的自由。因此，用于区域控制器的最新片上系统（SoC）通常基于16纳米（nm）及以下的节点尺寸。

● 降低线束复杂性：区域控制器作为输入/输出（I/O）聚合器，通常放置在汽车的机械边缘，充当传感器和执行器的聚合器，从而降低了线束的复杂性。这促进了标准化，支持自动化生产过程，从而降低了成本。考虑到现代车辆的线束成本通常占据E/E架构总预算的20%，这一优势非常显著。

预计到2030年，采用分区架构的车辆全球份额将达到18%，而基于域的架构（包括只有一个域计算单元（DCU）的轻型架构和所有域都有一个DCU的完整架构）将占48%，分布式架构将占34%。

针对下面的变革，芯片企业也提出了自己的发展方向。

本次芝能参加了“恩智浦技术日巡回研讨会”郑州站的活动，这家公司在汽车行业深耕多年，拥有丰富的经验和领先的技术，有不同的解决方案。

在技术日活动中，恩智浦携同旗下所有代理商合作伙伴，展示了一系列解决方案，涵盖了高压 BMS（电池管理系统）、电机驱动以及数字钥匙等领域，为汽车电气化和智能化提供了全面的解决方案。

这些参考方案更像是恩智浦对现在产品的理解，根据中国目前快速迭代给的参考，车企和零部件企业在设计中可以选择部分作为参考，也可以和其他芯片企业的方案做比较。

给人印象比较深刻的包括高压BMS方案、逆变器方案、数字钥匙方案和热管理方案。

● 高压 BMS 解决方案

电池管理系统是48V混动、插电混动（PHEV）、增程混动（EREV）和纯电动（BEV）都需要的核心产品，随着电池技术的迭代，电池管理系统的迭代越来越快。

恩智浦展示的基于 NXP 平台的高压 BMS 解决方案集成度极高。主控采用了最新的 S32K344 MCU，基于 Arm Cortex-M7 内核，整个软件架构基于 AUTOSAR 架构。

该系统包括了 18 路的 MC33775 电芯检测，采用了双路 MC33772 来实现对高压部分的监控。从底层驱动到功能安全，该解决方案覆盖了从底层到应用层的所有软件需求，提供了硬件和全套软件解决方案。

图：高压电电池管理系统

图：具有高功能安全等级的高压电池管理系统

恩智浦通过自己的产品组合，给了一个完整的参考解决方案，能够加速工程师们迭代开发，把最新的芯片技术应用到电池系统中。

● 驱动系统逆变器解决方案

另一套解决方案是基于驱动系统逆变器构建的。主控采用了 S32K396，配备了 iGPT 的 driver GD3133162。整套软件架构基于 AUTOSAR，最大的特点在于实现了软件悬挂解码，帮助客户降低整个系统的成本。

随着多合一系统的进入，逆变器解决方案是一个基础，恩智浦的工程师也是把详细的解决方案给了大家做参考，能够优化成本，快速做出产品设计。

● 数字钥匙方案

恩智浦还展示了基于蓝牙和 UWD 的数字钥匙方案，通过手机实现开锁功能，避免了携带传统钥匙的麻烦。该系统可以实现准确的定位，提高了开锁和闭锁的准确性。整个系统的架构包括了 KW45 和 UWD 芯片，可以实现双模定位，满足不同手机的需求。

图：UWB解决方案

● 热管理方案

活动中还展示了基于恩智浦技术的热管理解决方案，方案中热管理域控制器采用单个车规级高性能MCU+外围功率电路设计，可以同时驱动三无刷电机、六有刷电机、三步进电机，支持热管理系统多路温度灵活触发采样，实现热管理系统的电机控制和温度逻辑管理。

图：热管理方案

我们还和现场的工程师交流，他们对这次技术日的交流表示满意的。有恩智浦技术和产品介绍，也有一些可参考的内容。

我们与一些参与者沟通，他们也对研讨会表示欢迎，毕竟现在的创新源头围绕芯片和算法，部分参会者是这么说的：

陈雷（鹤壁市联明电器有限公司副总经理）："恩智浦的技术日为我们提供了一个深入了解最新汽车电子技术的机会，这对我们的产品开发非常有帮助。"

沈钦锋（郑州市锦飞汽车电气系统有限公司总经理）："我们公司一直在寻找创新解决方案来提升我们的产品竞争力，恩智浦的技术日为我们提供了很多启发。"

何刚伟（郑州森鹏电子技术股份有限公司运营总监）："软件定义汽车时代的到来意味着我们需要更多软件方面的支持，我很高兴看到恩智浦为此提供了全面的解决方案。"

霍其涛（天海汽车电子集团股份有限公司产品经理）："这次技术日不仅展示了先进的技术，还为我们提供了交流和合作的机会，我们期待与恩智浦更进一步的合作。"         

在汽车电子领域，创新的主体，一边是上游的芯片企业，一边是直接面对消费者的车企。而NXP近几年在汽车半导体和MCU市场方面表现突出。