高壓電氣架構的案例
談談純電動汽車高壓電氣架構
散漫說，純電動汽車高壓部件包括電池、電驅、電力電子及充電部件。本文通過分析純電動汽車高壓架構功能要求，對比目前典型純電動汽車高壓電氣架構，提出了一種全新高壓架構設計方案。以下為正文。
1 純電動汽車高壓電氣架構功能要求
圖1 高壓電氣原理圖
純電動汽車高壓部件包括電池、電驅、電力電子及充電部件。如圖1所示，電池是整個高壓系統的能源，為電驅及電力電子部件提供能量。充電系統包括慢充和快充，為電池提供能量。合理的高壓部件方案及集成設計，可以優化整個高壓系統的導線、繼電器、熔斷絲及接插件數量。另外，整個高壓架構需滿足高壓安全要求，高壓互鎖、主被動放電、絕緣監測、預充電、繼電器監測和線路保護等功能，合理的設計可滿足安全的需求并實現成本的最優。
2 高壓電氣架構設計
2.1 高壓架構設計輸入
高壓架構設計要求包括整車性能及系統安全要求，整車性能包括加速、續航里程、充電時間、低壓用電功耗及熱系統用電功耗等。根據整車性能相關需求，通過計算仿真確定高壓動力電池電壓范圍，額定輸出電壓，電池總能量，電機功率，慢充及快充功率，DC／DC、PTC、ACCM、Heater等高壓部件功率。表1是根據整車性能要求仿真的直流母線瞬態電流信息，供導線及熔斷絲選型設計。
表1 直流母線瞬態電流
2.2 典型純電動汽車高壓電氣架構分析
圖2是產品車A高壓拓撲圖，整個高壓系統通過HPDM模塊實現高壓能量的分配，各模塊相對獨立，無集成設計。優點：滿足系統安全要求，由于各模塊獨立設計，可實現獨立控制和診斷。缺點：系統成本高，各模塊需要獨立高壓線束連接及熔斷絲保護；增加整車布置空間及整車質量。
展開 理想2023年推純電動汽車晚不晚？
中國科學院院士、中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高此前分析，從全產業鏈角度而言，主要高壓零部件在2021年底基本都可以實現量產。在樁端，華為認為到2022年左右，國內已部署的高壓樁基本可以匹配電動汽車批量使用，提前兩年滿足快充的需求。
基于高壓電氣架構和超級快充技術的發展進度，其實不難理解理想2023年才推出純電動汽車的原因。在赴港上市的招股書中，理想汽車稱，其正在開發高倍率電池以及高壓平臺的關鍵部分，如高壓空氣壓縮機等。為促進其高壓純電動汽車的商業化，理想還計劃部署一個由超快充電站構成的高功率充電網絡。由此來看，建成高壓電氣架構，理想未來需要投入大量資金。
日前理想汽車在港上市的目的之一就是為其下一階段的發展儲備足夠的資金，但是理想從暗盤交易到上市首個交易日收盤，股價均破發，而部分港股汽車股，如廣汽集團、比亞迪股份、長城汽車等當日收盤價均走高，這意味著港股市場對剛上市的理想熱情并不高。
在此背景下，理想的融資能否如愿？繼增程之后，又押注了高壓純電，未來的理想能否破局？
-END-
展開 800V高壓系統的驅動力和系統架構分析——為什么是800V高壓系統？
但“長途出行續航不夠”和“充電不方便”是當下新能源汽車消費者兩大痛點，為了延長續航里程，各大廠商紛紛采取加大電池容量的技術方案，并且提供快充方案能有效的解決充電及續航焦慮，新能源汽車800V高壓系統技術由此應運而生。
什么是
800V高壓系統?
800V高壓系統的稱呼源自于整車電氣角度。當前主流新能源整車高壓電氣系統電壓范圍一般為230V-450V，取中間值400V，籠統稱之為400V系統；而伴隨著快充應用，整車高壓電氣系統電壓范圍達到550-930V，取中間值800V，可籠統稱之為800V系統。
800V高壓系統的典型特征在于電壓平臺。快充技術的核心在于提高整車充電功率，要提高整車充電功率，技術手段上要么加大充電流要么提高充電電壓，充電電流加大意味著更粗更重的線束、更多的發熱量以及更多附屬設備瓶頸，而充電電壓提升則有更大的設計自由度，這直接推動了400V電壓平臺向800V電壓平臺轉換。
800V高壓系統長什么樣，什么性能？我們可以從已經批產的幾款800V電動汽車中一窺真容。
2019 年 4 月保時捷 Taycan Turbo S 全球首發，800V全球首款純電動車型誕生。性能上，最大充電功率可達320kW即一般120kW快充樁的2~3倍；高壓動力電池，前驅動電機，后驅動電機，車載充電機和PTC部件均采用了800V電壓平臺。
2020 年 12 月 2 日，現代汽車集團全球首發了全新電動汽車專用平臺 “E-GMP”, 該平臺同樣可以實現800V功能。
展開 上海車展：800V大功率快充已成定局！
當車企選擇800V高壓架構時，電動汽車的電池包、電驅動、PTC、空調壓縮機、車載充電機等都需要重新選型。如車企應采購適用于快充的2.2C電池，并在電池管理系統進行更精準的測算，保證安全；電驅動、OBC等將優先選擇以更低阻抗實現高耐壓的SiC功率器件。
高壓技術已初步完備，相關部件預計將在2021年開始實現行業量產，如采埃孚表示將于今年在中歐量產800V功率電子，華為、博格華納、匯川技術等陸續發布800V電驅動系統；保時捷Taycan已經應用了800V PTC；翰昂系統的電動壓縮機可覆蓋到800V電壓。等待它們的是成本的進一步降低，需要依靠大規模量產和應用。
車上高壓部件的重新選型及供應鏈基礎
到充電供給端，其技術要比車上部件成熟許多，且更容易高壓化。從DC500V系統升級到DC950V系統，除了充電、線、直熔絲等需做出變更外，其他設備則無需重新選型。
總結：高壓電氣架構由400V提升至800V，將在充電速度上提升新能源汽車的使用感受，同時800V高壓電氣架構，對于車企變動量也很大，需要升級還貸，對于高壓零部件，是一次技術升級，過程中充滿了機會和挑戰。
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寶馬的電子電氣架構解析
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寶馬的電子電氣架構解析
特斯拉和大眾的電子電氣架構可能被大家最為熟知，一個代表行業的標桿，另一個則代表傳統OEM自我革新的標桿。除了這兩者以外，似乎其它OEM都黯淡無光，其實不然，其它只是沒有聚光燈照射，這其中就包括寶馬。
2018年寶馬量產了其新一代電子電氣架構，如圖1所示，其大量使用了以太網通信，并且域控制器也得到了使用， 跟當年量產的Model 3的電子電氣架構有的一比了。
圖1 寶馬2018年 電子電氣網絡架構
圖1中各控制節點的含義如圖2所示，例如ACSM表示高級碰撞安全模塊，AHM表示拖車模塊，DSC為動態穩定控制模塊，BDC表示車身控制模塊，EGS表示電子變速箱控制模塊，HU-H表示娛樂控制模塊，PCU表示動力控制模塊，RAM表示音頻接收模塊，KAFAS表示基于攝像頭的駕駛員輔助系統，IHKA為集成集成自動暖氣/空調模塊，SAS表示選裝模塊，即為ADAS模塊，SMBF表示駕駛員座椅控制模塊。
圖2 各節點的具體含義
各節點之間的通信方式包括以太網、FlexRay、CAN總線，其中圖1所示中灰色表示以太網總線，包括兩線的OABR以太網和五線以太網，無線以太網主要用于BDC與OBD2之間的交互，單獨的以太網通信節點如圖3所示，深紅色表示FlexRay總線，黃色表示CAN總線。CAN總線中又分K-CAN、PT-CAN、Local CAN，K-CAN表示通信CAN，K-CAN1用于BDC與音頻接收模塊RAM、FZD通信，K-CAN5用于BDC與NFC、遠程接收器FBD，K-CAN6用于BDC與右燈光控制模塊FLER、左燈光控制模塊FLEL通信；PT-CAN為BDC與動力相關模塊，包括DME、DHC等模塊，Local-CAN為SAS，即ADAS控制器與傳感器單元通信。
展開 寶馬的電子電氣架構解析
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特斯拉和大眾的電子電氣架構可能被大家最為熟知，一個代表行業的標桿，另一個則代表傳統OEM自我革新的標桿。除了這兩者以外，似乎其它OEM都黯淡無光，其實不然，其它只是沒有聚光燈照射，這其中就包括寶馬。
2018年寶馬量產了其新一代電子電氣架構，如圖1所示，其大量使用了以太網通信，并且域控制器也得到了使用， 跟當年量產的Model 3的電子電氣架構有的一比了。
圖1 寶馬2018年 電子電氣網絡架構
圖1中各控制節點的含義如圖2所示，例如ACSM表示高級碰撞安全模塊，AHM表示拖車模塊，DSC為動態穩定控制模塊，BDC表示車身控制模塊，EGS表示電子變速箱控制模塊，HU-H表示娛樂控制模塊，PCU表示動力控制模塊，RAM表示音頻接收模塊，KAFAS表示基于攝像頭的駕駛員輔助系統，IHKA為集成集成自動暖氣/空調模塊，SAS表示選裝模塊，即為ADAS模塊，SMBF表示駕駛員座椅控制模塊。
圖2 各節點的具體含義
各節點之間的通信方式包括以太網、FlexRay、CAN總線，其中圖1所示中灰色表示以太網總線，包括兩線的OABR以太網和五線以太網，無線以太網主要用于BDC與OBD2之間的交互，單獨的以太網通信節點如圖3所示，深紅色表示FlexRay總線，黃色表示CAN總線。
展開 新型電子電氣架構的思考
積木家具備完整落地電子電氣架構方案的能力，業務范圍包括域控架構或區域架構設計，以太網設計，SOA設計，功能安全設計，信息安全設計，功能架構設計等等。
特斯拉的電子電氣架構
這一切的基礎來源特斯拉先進的汽車電子電器架構。之前《日本經濟新聞》在對特斯拉Model 3拆解后得出結論，稱特斯拉在電子技術方面領先其他企業超過六年。對于這些夸贊，下來來看看特斯拉各車型的電子電氣架構。
首先從Model S開始，這是一款在2012年上市車型，總共有72個節點控制器，其中大部分節點間通信為500kbps或125kbpsCAN或LIN總線，只有儀表與中控的交互采用了傳統以太網，那會兒汽車以太網才處于極其初始的階段，也只有寶馬對其有興趣，2011年9月才正式確定了OPEN聯盟框架。
Model S的電子電氣架構如圖1所示，可以看出已經有很明顯的域劃分，博世對電子電氣架構分級也是到2016年才提出的，從博世劃分來看，Model S應該算Domain Centralization階段吧。那會兒傳統車廠在干什么呢？起亞推出第二代Uvo Eserivices信息系統，豐田開始開發燃料電池，而特斯拉已經有了ADAS高級輔助駕駛系統，ADAS控制器橫跨兩個網段，主要是為了提高動力系統和制動系統的快速響應。另外車身域控制器的雛形也出現了，用于控制擋風 玻 璃 刮 水 器、燈和HVAC系統等的正確操作。并且那會兒就已經支持固件OTA了，例如2014年6月，特斯拉通過OTA更新了天窗的停止位置，從85%調整至75%。
圖1 Model S
3年后，2015年推出了Model X車型，相較Model S，Model X 在性能上并沒有太多的創新， Model X 主要為滿足需求更大的豪華 SUV 市場， 并豐富產品線。對比電子電氣架構（如圖2所示）也可以看出這種現象，網段依舊是4個，ADAS、BCM等主要的節點也沒有變化，主要的總線依舊CAN和LIN總線。
展開 特斯拉的電子電氣架構
對比電子電氣架構（如圖2所示）也可以看出這種現象，網段依舊是4個，ADAS、BCM等主要的節點也沒有變化，主要的總線依舊CAN和LIN總線。
圖2 Model X
又3年后
，2018年推出了Model 3，其電子電氣架構發生了天翻地覆的變化，如圖3所示，按照博世的劃分，已經是Vehicle Centralized E/E Architecture，總共分為3塊，分別是中央計算模塊（CCM），左車身控制模塊（BCM LH）右車身控制模塊（BCM RH），其中CCM負責信息娛樂系統、駕駛輔助系統和車內通信連接。BCM LH負責車身便利性系統，包括轉向，助力，以及制動等，BCM RH負責底盤安全系統、動力系統、熱管理等。
圖3 Model 3
除此以外特斯拉還有一個電源分配模塊，用于控制個控制器的低壓電的供電時序以及供電管理。這個也就是我們經常討論的E-Fuse，而我們還是在談論階段。
站在2021年，在電子電氣架構方面我們在做什么
，華為正在與主機廠合作落地“計算+通信”CC架構，大眾吹牛逼的E3架構，在ID3上并沒有完全落地，僅僅接近圖4的狀態，域控制器運用并不廣泛。豐田2018年提出的ZonalEEA，也沒有看到具體的落地時間。
圖4
當我們還在討論怎么做域控制器，功能需求怎么在不同域之間分配，選擇哪款芯片作為域控制器的主芯片，怎么去實現油泵水泵等控制器的OTA時，特斯拉的中央集中式架構已經落地三年了。
展開 電子電氣架構設計需要考慮哪些方面？
因此汽車制造商紛紛革新現有的的電子電氣架構，像國內小鵬的X-EEA3.0中央計算平臺+區域控制架構、廣汽埃安的中央計算平臺架構——星靈架構、長城的計算平臺架構GEEP3.0等（如圖1所示）。
意在降低電子電氣架構的復雜性，對軟硬件進行解耦，以及為后續高級的功能落地提供基礎，如圖2所示。
圖1 上汽、廣汽、長城的中央計算平臺架構(來源網絡)
圖2 分布式架構與中央架構優缺點對比(來源九章智駕)
在設計電子電氣架構的過程中，一個關鍵的任務是基于整車需求分解出電氣/電子需求。整車需求包括機械、電氣/電子、軟件、熱學等。工程師需要從中提取電氣/電子方面需求，并且對其進行分解然后協調各下游部門進行開發設計。在整個過程中，涉及電子電氣架構的定義、設計和交付的各種工程師必須平衡相互依賴的需求。下面從以下這些方面來聊一聊電子電氣架構設計。
01.
展開 電子電氣架構設計需要考慮哪些方面？
因此汽車制造商紛紛革新現有的的電子電氣架構，像國內小鵬的X-EEA3.0中央計算平臺+區域控制架構、廣汽埃安的中央計算平臺架構——星靈架構、長城的計算平臺架構GEEP3.0等（如圖1所示）。
意在降低電子電氣架構的復雜性，對軟硬件進行解耦，以及為后續高級的功能落地提供基礎，如圖2所示。
圖1 上汽、廣汽、長城的中央計算平臺架構(來源網絡)
圖2 分布式架構與中央架構優缺點對比(來源九章智駕)
在設計電子電氣架構的過程中，一個關鍵的任務是基于整車需求分解出電氣/電子需求。整車需求包括機械、電氣/電子、軟件、熱學等。工程師需要從中提取電氣/電子方面需求，并且對其進行分解然后協調各下游部門進行開發設計。在整個過程中，涉及電子電氣架構的定義、設計和交付的各種工程師必須平衡相互依賴的需求。下面從以下這些方面來聊一聊電子電氣架構設計。
01.
網絡拓撲
在定義拓撲時，首先是需要各控制器的接口人負責整理出功能清單，然后同一個域的會組織會議討論功能分配優化，網絡連接等，例如：
1.升級 ECU 以在一個或多個連接上支持更高波特率的網絡；
2.將二級網絡中控制器的功能移至域控制器，以支持更高級的功能實現；
同時不同域之間也會開會討論功能分配優化，看是否需要將功能劃到其他域中去。
從分布式架構到域控制器架構的過渡相對容易，這種升級通常僅是將部分分散于不同控制器的功能整合到一個控制器中(圖3)。這些通常在功能域內進行轉移，并進行適度更新以使其適應新車型。再下一階段是將域控制器重組為更通用的計算單元，將大部分功能集中至通用計算單元，而二級或者三級網絡中的控制器僅作為執行器。區域控制器是根據車輛的物理布局將其余功能整合在一起。
展開 
蔚來汽車的電子電氣架構
寫這個話題，主要是接新造勢力電子電氣架構分析的第二篇，這塊蔚來的工程師出來講得也比較少。所以只能從售后手冊和拆車分析里面獲取。
由于蔚來并不是以工程技術為主打口碑，我們看到的千兆以太網絡+高性能電控單元構成整車電子電氣架構，是逐步看到在2020年的智能網關、智能座艙以及智能駕駛系統，從硬件到軟件到應用層開始鋪設，2022年量產自動駕駛域控制器ADC采用英偉達ORIN芯片，中央顯示控制器單元采用高通8155芯片。
▲圖1.蔚來的分域設計，FOTA的時間點是很早的
Part 1
蔚來的演進過程
分段來看：
蔚來第一代電子電氣架構（ES8）：采用分布式為主，創新點在于智能中央網關（CGW），數字座艙控制器和自動駕駛部分，以太網這塊只用在有限的部分。
蔚來改進版本的1.5代（后續升級的ES6、EC6和更新的ES8）：導入了自動輔助駕駛控制器和泊車架構，增強了座艙部分，加大了相應的自研軟件的力度，主要集中在智能網聯、智能座艙、自動輔助駕駛，三電和車身這塊有點時間是相對較慢的（電驅電控以及部分車身控制）。
蔚來新的NP2（ET7和ET5）：由于智能駕駛和座艙的軟件提升，在這塊領域里面應用軟件與硬件的獨立化，網關的迭代和車身在一起的。
下一代：這部分有聊過，東西比較多，目前還在構型階段。
▲圖2.蔚來量產的這一代系統
所以我的理解，蔚來的迭代是一步步演進的，分塊把自動駕駛從Mobileye替換成NVIDIA的Orin，把座艙替換成更高級的處理器。然后在CGW上做一些調整，導入了優化設計。
展開 汽車電子電氣架構開發咨詢服務
整車電子電氣系統越來越復雜，各子系統間交互的實時性、安全性、可靠性面臨更大的挑戰。在新車型E/E 平臺規劃前期，整車廠就需要開展電子電氣架構開發工作， 從而對電子電氣系統的開發進行有效的管理和控制。
電子電氣架構屬于車輛電子電氣系統的頂層設計，目標是在功能需求、法規和設計指標等特定約束條件下，綜合對功能、性能、成本和裝配等方面的具體分析，得到電子電氣系統技術方案。伴隨著平臺化、模塊化開發理念在車輛開發中的應用，電子電氣系統普遍基于平臺化要求進行規劃，即構建利于復用、裁剪、擴展的電子電氣架構，用于支撐目標市場的不同車型。
服務內容
經緯恒潤可以根據不同客戶的需求，提供如下電子電氣架構開發咨詢服務：
? 根據市場和客戶特征定義整車 E/E 功能
? 競品車型電子電氣系統解析
? 定義各個整車功能到具體零部件產品的映射
? 整車各子系統功能邏輯設計
? 定義各 ECU 功能需求及編制技術規范
? 定義車輛能量管理策略
? 整車電氣原理設計開發
? 電子電氣架構原型設計開發的建模及驗證
? 架構開發過程及方法的培訓及咨詢
架構開發流程
服務優勢
? 10 年電子電氣架構開發經驗
? 20 多個整車廠架構開發服務案例
? 架構開發工具代理及應用經驗
? 多款車型對標經驗
? 豐富的 ECU 配套開發經驗
? 80 多個子系統技術規范開發經驗
? 60 多個零部件功能規范開發經驗
? 30 人專職架構開發團隊
經緯恒潤
北京市海淀區知春路7號致真大廈D座6層
郵箱：market_dept@hirain.com
網址：www.hirain.com
展開 自動駕駛商用車需要什么樣的電氣架構？
前言：車輛的智能化也必將驅動電氣架構的智能化，而智能電氣架構又將反過來助推車輛智能化的發展，這個未來也將由我們這代汽車人親手來實現。
本文將以自動駕駛技術，或者說智能化給傳統商用車電氣架構帶來的挑戰為切入點，分析智能化是如何驅動商用車電氣架構發展的，以及智能化的電氣架構作為車輛的基礎設施，還將給商用車行業帶來哪些影響。比如，OEM軟件能力和品牌價值的提升；比如，推動OEM從車輛生產商到服務商的轉變等。
搞商用車自動駕駛的小伙伴們可能一直關注的是傳感器、芯片、算法啥的，對商用車電氣架構這塊兒還不怎么了解。文中將普及一些基礎的卡車電氣原理，包括配電盒、電氣控制、線束等，以便于大家更好地理解，這樣，大家至少在和OEM進行技術對接時不至于被人當成“小白”，或者在遇到問題需要“撕”的時候能夠派上一點用場，也算是這篇文章的一點價值吧。
現在談車輛電子電氣架構的文章可以說是汗牛充棟，鋪天蓋地，但凡是汽車行業的，都能跟你聊幾句架構，但筆者認為，目前談的架構大都虛的多，實的少，理論多，能指導你落地的少。筆者也參加了不少類似的會議，大家都在反復引用博世的那張圖，動輒就是算力、10G以太網、中央計算，似乎離了這些，架構就沒法玩了。
另外，商用車架構似乎都被大家選擇性地忽略了。筆者一直認為高等級自動駕駛技術率先落地的一定是商用車，而非乘用車。在此前的《特斯拉為什么要“干掉”保險絲和繼電器？》一文中，我們已經對傳統配電和智能配電技術進行了深入分析，雖涉及了一點商用車，但側重點仍在乘用車，而本文將基于前文，著重探討商用車電氣架構。
展開 汽車電子電氣架構工程師妄語
來源 | 十一號組織
汽車電子電氣架構（E/E Architecture）最近風頭很盛，曝光度很高，雖不如自動駕駛，新能源圈錢迅速、吸睛無數，但隨著各大主機廠、Tier1都推出了自己所謂的新一代電子電氣架構（前有大眾E3新架構，后有菊廠CC新架構，直到如今爭奇斗艷的“鯤鵬”、“SVA”、“Geep4.0”、“SEA”新架構），同時伴隨著新一代電子電氣架構各種超前的宣傳和科普的水文，也讓這個曾經沒有什么存在感的幕后工作者走到了聚光燈之下。
“分久必合”的演進
萬事萬物皆有其生命周期，電子電氣架構也不例外。眼下即是老架構面臨退位，新架構們急于上位的年代，而誰能在新架構更替中先行一步，誰就有可能先入“關中”。說起電子電氣架構更替，就不得不提拎出宇宙級Tier1電子電氣架構學院派演進典型Roadmap。
簡單解釋一下，上圖中最下面的架構基本上就是一個控制器控制一個功能，然后再按照動力、底盤、車身、舒適、診斷等功能大類分成域（domain），每個域一般都有一到兩條網段，彼此之間通過一個中央網關進行交互，就是所謂的分布式電子電氣架構。
接著域內相似或者一類功能的控制器彼此合并，就往上進化一層。當這個域內合并到一定程度了，會出現一個大的控制器并進化成域控制器承擔域內主要功能。剩下的其它控制器或者被合并，或者芯片降級淪為沒有靈魂的傳感器或執行機構。此階段，就是現在如日中天的域架構。
當各域控制器統一域內江山的時候，自然會出現跨域之間的兼并，直至大一統的中央控制器（這里一般可以真正叫computer了）出現，就是所謂的中央計算架構。
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