物理區域控制單元的案例
經緯恒潤新產品系列 | 物理區域控制單元助推汽車域控新架構發展
隨著汽車芯片計算能力的提升，汽車電子產品正從分布式向中央計算及物理區域控制方向發展。國內多數主流OEM新一代E/E架構，采用物理區域控制單元實現區域智能傳感器執行器配電、網關路由、信號采集以及執行器的控制。
經緯恒潤基于20年汽車電子產品研發和配套經驗，在開發中央計算平臺產品的同時，也同步開發了物理區域控制單元（ZCU：Zonal Control Unit），在下一代架構上針對車控域全系列產品覆蓋，并將于2023年底實現量產交付。
產品介紹
經緯恒潤物理區域控制單元集成整車的配電功能，包括隔離開關，一級配電，二級配電；區域網關路由功能，百兆以太網，CANFD， LIN等；車身舒適域，新能源動力域，部分底盤域以及空調熱管理的輸入輸出信號采集控制。目前該產品已完成研發、試驗和小批量生產，即將開啟大批量交付。
展開 創新引領未來|經緯恒潤2023年新產品發布會
近日，經緯恒潤對外發布了2023新產品系列家族：
· 電氣化黑科技-電動增壓器eBooster；
· 汽車域控新架構必備神器-中央計算平臺和物理區域控制單元；
· 顛覆你認知的AR-HUD；
· 提升智駕競爭力法寶-行泊一體產品家族；
· 助力高階自動駕駛落地-4D成像毫米波雷達。
速來圍觀吧！
經緯恒潤2023年新產品發布會
特斯拉的三個區域控制器（Zonal）配置
我們認真重新看一下特斯拉在Model 3 到Model Y的區域控制器——已經從從第一代迭代到第三代。
從兼容性的角度來看，這三控制器一直在接口上保持向前的兼容性，但是內部的功能分配確實在迭代。
從我目測來看，主要改變有這么一些：
● 三個控制器從功能上把車身、熱管理和超聲輔助三個功能完全做了分配
● 三個控制器還把轉向（轉向管駐）和駐車的一部分功能橋接起來
● 三個控制器通過E-fuse的方式，把所有的繼電器弄沒了，實現了所有控制器的配電設計
● 覆蓋了所有的通信，把所有的CAN和LIN通信有效傳輸到中央控制器里面
▲圖1. 三個區域控制器
我感興趣的地方還在于，特斯拉對所有三個控制器的連接器進行了重新定義，采用自制連接器的方式實現了降本。實際上我們看到在BMS、逆變器連接器、充電控制器這些自制的控制器，在連接器上都是這么干的。
▲圖2. 這種Zonal控制器把大量引腳的連接器給板端自制了（公端定制化）
Part 1 功能分配
我仔細對比了，三個控制器都具備了通信和配電兩個基本的Zonal的功能（在其他車企里面，都喜歡用以太網來做這個事情，差異是特斯拉的通信網絡節點其實不多，都被合并了）；然后里面大量合并了功能——我分解了一下，主要是車身控制、熱管理、附件、駐車還有座椅控制的功能。
作為對比，一般來看這三個Zonal如果是其他車企來做，一般會分為門模塊、集成式車身控制器、座椅控制器、熱管理控制器HVAC和前端冷卻控制器Theraml Unit和泊車控制器，這里有這么多燈光控制，內飾燈可能單獨分一個控制器來做。
從控制結構來看，三個區域控制器可以使用分布式來做，也可以在信息主系統上面做一些頂層的應用，實現一個系統的控制。
▲圖3.
展開 區域控制器在新架構中的作用解讀
將I/O與計算分離
現在，所有的傳感器、外設和執行器直接連接到域控制器。雷達、攝像頭、激光雷達和超聲波傳感器都從車輛的不同位置通過數據線連接到一個主動安全域控制器。類似地，座椅位置傳感器、用于調整座椅位置的電機控制以及用于加熱座椅的溫度傳感器都連接到座椅ECU。用于HVAC的風扇轉速控制和用于區域氣候控制的溫度傳感器連接到HVAC ECU等。
在使用區域控制器體系結構中，每個傳感器和執行器都根據其位置連接到本地區域控制器。然后區域控制器執行一些本地數據轉換，匯總數據并通過高速電纜將數據傳送至中央控制單元。
通過這種方式，I/O從實際處理信息的計算中抽象出來。區域控制器通過控制器CAN或LIN總線與ECU或與車身控制相關的傳感器通信，或者通過以太網或LVDS與攝像頭或其他ADAS傳感器進行通信。
圖3 區域控制器架構，區域控制器的數量可以根據需求設定，以上是三個示例
在Aptiv的智能車輛架方法中，區域控制器包括可定制的模型，與逐步提高的自動化水平相對應。處理過程分布在幾個中央計算設備中。開放服務器平臺負責計算密集型應用程序，如ADAS、用戶體驗等。動力總成和底盤控制器負責車輛動力學，包括電機/傳動、制動、轉向和懸掛。車輛中央控制器(CVC)負責車身控制和整體網絡管理。雖然不同的OEM在添加這些軟件定義特性的位置和方式上可能選擇不同的方法，但實現這種方法所需的基本原則和技術構建塊是相同的。
CVC也是所有區域控制器的主體和電源控制單元，它處理與外部世界的通信。它接收OTA更新，并根據需要將它們分發到車輛中的系統。它通過以太網與區域控制器連接，所以它可以向它們發送更新，而區域控制器可以更新連接到它們的其他ECU。
展開 
區域控制器在新架構中的作用有哪些？
將I/O與計算分離
現在，所有的傳感器、外設和執行器直接連接到域控制器。雷達、攝像頭、激光雷達和超聲波傳感器都從車輛的不同位置通過數據線連接到一個主動安全域控制器。類似地，座椅位置傳感器、用于調整座椅位置的電機控制以及用于加熱座椅的溫度傳感器都連接到座椅ECU。用于HVAC的風扇轉速控制和用于區域氣候控制的溫度傳感器連接到HVAC ECU等。
在使用區域控制器體系結構中，每個傳感器和執行器都根據其位置連接到本地區域控制器。然后區域控制器執行一些本地數據轉換，匯總數據并通過高速電纜將數據傳送至中央控制單元。
通過這種方式，I/O從實際處理信息的計算中抽象出來。區域控制器通過控制器CAN或LIN總線與ECU或與車身控制相關的傳感器通信，或者通過以太網或LVDS與攝像頭或其他ADAS傳感器進行通信。
圖3 區域控制器架構，區域控制器的數量可以根據需求設定，以上是三個示例
在Aptiv的智能車輛架方法中，區域控制器包括可定制的模型，與逐步提高的自動化水平相對應。處理過程分布在幾個中央計算設備中。開放服務器平臺負責計算密集型應用程序，如ADAS、用戶體驗等。動力總成和底盤控制器負責車輛動力學，包括電機/傳動、制動、轉向和懸掛。車輛中央控制器(CVC)負責車身控制和整體網絡管理。雖然不同的OEM在添加這些軟件定義特性的位置和方式上可能選擇不同的方法，但實現這種方法所需的基本原則和技術構建塊是相同的。
CVC也是所有區域控制器的主體和電源控制單元，它處理與外部世界的通信。
展開 智能汽車區域控制器PDC功能及架構設計解決方案
1、軟件層面：
整車的算法控制單元、算力需求單元要求進一步集中，功能域控制器將進一步發展形成集中式中央車載計算中心(平臺)；
2、硬件層面：
為了增強可擴展性、提高通信效率、減少線束長度、減少硬件實體重量，包含算法、算力、通信、功能模塊、I/O、電源等硬件資源將被重新規劃。
如上提到的集中式域控制器方案的實現并不是一蹴而就的，主要體現在車身單元本身具備較多的執行器單元。包含自動駕駛域本身、智能座艙方向、智能底盤方向、原車身控制單元（統稱iBCM）。因此，在真正實現大域控的中央控制方案之前，自動駕駛系統會階段性的引入諸如智能座艙域控制器，智能底盤域控制器等等。如上的劃分其目的在于打破原有功能邊界，可按照區域劃分，形成區域控制器，完成功集能域架構漸進性的向整車集中式架構進化。
我們知道面向智能車輛的終極解決方案是實現面向服務的自動駕駛控制系統SOA。整體來說，車輛總體方案偏向于選用中央計算平臺+區域控制的拓撲形式，搭載車-云一體化的整車級SOA 軟件架構。而階段性的自動駕駛控制系統需要一種區域控制單元PDC(power data centers)對周圍的電子系統分配電源，收集并分發大量原始傳感器數據，并對這些數據進行處理以實現自動駕駛命令等。區域控制器PDC中主要集成以下幾部分功能，包含車身舒適、底盤、動力、熱管理、智能駕駛、大數據、電源模式、能源消耗數據服務、功能降級及異常處理、整車標定、SOA 服務等功能。
本文將針對其中不為人熟知的區域控制器進行詳述。
區域控制器PDC分布解析
如前所述，區域控制器PDC是整車物理區域的不同種傳感器采集/執行器驅動的中心樞紐以及區域數據中心。
展開 精確的物理和數值控制工具
速度與精度工具
速度vs.精度面板包含了不同的與采樣相關工具的選擇，例如奈奎斯特采樣，包括使用易于控制的滑塊來指定更偏向速度或更偏向精度。 傍軸假設面板允許用戶對系統應用近似值，從而加快傍軸系統的模擬時間。
隨著快速物理光學建模和設計軟件VirtualLab Fusion2023.1版本的發布，我們承諾“更透明，更易控制，更易使用”。為了實現這一承諾，我們已經徹底改變了建模設置的控制方式。在本周的新聞簡報中，我們將重點放在兩個不同的控制面板上，用戶可以通過它們在模擬中精確地平衡速度和精度。
[NEWSLETTER] 精確的物理和數值控制工具
隨著快速物理光學建模和設計軟件VirtualLab Fusion2023.1版本的發布，我們承諾“更透明，更易控制，更易使用”。為了實現這一承諾，我們已經徹底改變了建模設置的控制方式。在本周的新聞簡報中，我們將重點放在兩個不同的控制面板上，用戶可以通過它們在模擬中精確地平衡速度和精度。
速度vs.精度面板包含了不同的與采樣相關工具的選擇，例如奈奎斯特采樣，包括使用易于控制的滑塊來指定更偏向速度或更偏向精度。 傍軸假設面板允許用戶對系統應用近似值，從而加快傍軸系統的模擬時間。
速度與精度工具
此用例介紹了速度與精度工具，該工具允許用戶自定義全局采樣參數，將重點放在更快的仿真或更精確的仿真上。
傍軸假設工具
此用例介紹了傍軸假設工具，演示其選項并提供了如何使用它的工作流程。
展開 非富勒烯聚合物太陽能電池綜述：從器件物理到形貌控制
6、結論
在這篇綜述中，作者概述了聚合物太陽能電池的分子結構設計和溶液加工控制的進展，討論了如何使研究人員更好地理解和更理性地調控形貌從而制備高效的聚合物:非富勒烯太陽能電池的方法。關鍵進展包括更好地理解吸光層中的分子排布、相分離、相區尺寸、分子間距和結晶性，并通過優化它們來降低電荷復合速率和增加電荷遷移率。通過使用溶劑添加劑和熱退火/溶劑退火等工藝技術抑制或促進溶液中的聚集、混合混溶和結晶等特性，可以更好地控制這些形貌特征。這些技術導致了遷移率的增加和電荷復合的減少，這意味著給受體體系的設計不需要先前克服導致復合的中間/缺陷態所需的驅動力。這些新的分子，能級差很少甚至沒有，減少了VOC損失并提高了器件的性能。分子設計也是用來控制這類特性的有力工具，通過控制主鏈結構、側鏈長度和組成，可以很好地調整共軛長度和堆積距離，還能影響空間排列和共混物相容性。隨著更好地表征和了解給體和受體的性質，非富勒烯有機光伏領域將會繼續發展，器件效率也將進一步提高。現在人們關注的諸如器件穩定性、“綠色”加工溶劑和大規模生產等熱點，均展現出非富勒烯太陽能電池器件在商業中潛在的美好前景。
文獻鏈接：A Review of Non-fullerene Polymer Solar Cells: From Device Physics to Morphology Control（Rep. Prog. Phys. 82 036601）
展開 Ls-dyna查看單元失效區域和數量的方法 ￥1
查看單元失效區域
這是如果你要統計單元失效數量，如果模型簡單，可以目測大致數出來，這也算是一種統計單元數量的方法
但是如果失效單元較多，數起來也挺費事，可以采用下面的方式
有限元基礎編程 ｜高階單元計算環形區域慣性矩
8節點單元，右圖將環形區域離散為8個8節點單元。
軸流壓氣機葉頂噴氣穩定性控制研究 中國科學院工程熱物理研究所李繼超
軸流壓氣機葉頂噴氣穩定性控制研究 中國科學院工程熱物理研究所李繼超
整車控制單元（VCU）
整車控制器是新能源汽車的核心控制部件，主要功能是解析駕駛員需求，監控汽車行駛狀態，協調控制單元如BMS、MCU、EMS、TCU等的工作，實現整車的上下電、驅動控制、能量回收、附件控制和故障診斷等功能。
功能特點
- 基于AUTOSAR的軟件架構，產品功能滿足PHEV/EV VCU及HCU開發，合作模式靈活
- 提供涵蓋從功能規范定義、模型開發、MIL/HIL測試、實車標定，到批量生產整個生命周期的解決方案
- 具有豐富的算法模型庫，應用軟件平臺化開發
- VCU平臺迭代開發，覆蓋乘用車與商用車，配套車型三十余個
- 產品功能（可根據客戶需求進行功能定制）
車輛模式判斷
整車驅動（扭矩管理）
能量回收控制
定速巡航
車輛防溜坡控制
車輛蠕行控制
整車能量分配
高壓上下電控制
高壓安全監控
整車熱管理
整車故障診斷及應對
整車狀態監控與顯示
充電監控
附件控制
車輛防盜
續航里程計算
程序在線升級和在線標定
其他整車自定義功能
產品族譜
展開 整車控制單元（VCU）
整車控制器是新能源汽車的核心控制部件，主要功能是解析駕駛員需求，監控汽車行駛狀態，協調控制單元如BMS、MCU、EMS、TCU等的工作，實現整車的上下電、驅動控制、能量回收、附件控制和故障診斷等功能。
功能特點
? 基于AUTOSAR的軟件架構，產品功能滿足PHEV/EV VCU及HCU開發，合作模式靈活
? 提供涵蓋從功能規范定義、模型開發、MIL/HIL測試、實車標定，到批量生產整個生命周期的解決方案
? 具有豐富的算法模型庫，應用軟件平臺化開發
? VCU平臺迭代開發，覆蓋乘用車與商用車，配套車型三十余個
? 產品功能（可根據客戶需求進行功能定制）
? 車輛模式判斷
? 整車驅動（扭矩管理）
? 能量回收控制
? 定速巡航
? 車輛防溜坡控制
? 車輛蠕行控制
? 整車能量分配
? 高壓上下電控制
? 高壓安全監控
? 整車熱管理
? 整車故障診斷及應對
? 整車狀態監控與顯示
? 充電監控
? 附件控制
? 車輛防盜
? 續航里程計算
? 程序在線升級和在線標定
? 其他整車自定義功能
產品族譜
展開 豐田緊湊型HV動力控制單元
圖10 功率器件的連接示意圖
圖11 實現2in1電源卡片的結構方法
U結構在物理尺寸，電感和部件數量方面具有優勢。因為上臂的發射極和下臂的集電極集成在一個共同的散熱器(O)上。然而，銅墊片上焊料熔化所累積公差的控制是一個問題。在U結構中，上臂和下臂的IGBT安裝方向相反。關注的是制造過程中IGBT周圍的焊料溢出質量很難控制。而N結構存在連接在上臂和下臂之間以及下臂和N端子之間的焊點可靠性的問題。然而，采用N結構是因為我們通過重復的熱應力試驗和控制高電流密度的電遷移限度以及其他因素充分證實了焊點的可靠性。圖12和圖13顯示了第四代2in1 P/C和P/S的結構。與輸出性能相同的1in1結構相比，我們通過消除上下臂之間的連線，實現減小物理尺寸22%和P和N端子之間電感減少55%。
展開 