從ECU到 DCU的發(fā)展之路

簡(jiǎn)介

電動(dòng)汽車在現(xiàn)代社會(huì)越來(lái)越常見，電子控制單元 (ECU) 也成為汽車電子設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)嵌入式控制系統(tǒng)。 ECU 系統(tǒng)具備的安全性與功能性適用于各種汽車電子應(yīng)用，包括防抱死制動(dòng)、四輪驅(qū)動(dòng)、電子自動(dòng)變速器、主動(dòng)懸架和安全氣囊等，而且還逐步擴(kuò)展到車身安全、網(wǎng)絡(luò)、娛樂(lè)和傳感控制。

搭載ECU系統(tǒng)的汽車數(shù)量逐年增加，部分高端車型配備的ECU更是多達(dá)100個(gè)。展示了目前常見的 ECU 架構(gòu)。然而，ECU 在車輛中的快速部署對(duì)汽車電氣和電子架構(gòu)都帶來(lái)了重大挑戰(zhàn)，尤其是在數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)安全優(yōu)化方面。

為了解決 ECU 架構(gòu)的局限性，域控制單元 (DCU)應(yīng)運(yùn)而生，用于將 ECU 和其他傳感器集成到整個(gè)車輛的集中控制系統(tǒng)中。DCU 代表了汽車電氣和電子架構(gòu)的未來(lái)，因?yàn)樗?a target="_blank">智能駕駛和智能座艙應(yīng)用的新興發(fā)展趨勢(shì)中起到了至關(guān)重要的作用；不僅如此，DCU還提升了車身、底盤和電源等方面的功能。

與傳統(tǒng)方法和 ECU 系統(tǒng)相比，DCU 專注于集成、安全和核心計(jì)算，它具有強(qiáng)大的硬件計(jì)算能力和標(biāo)準(zhǔn)化接口。 不過(guò)，供應(yīng)商很難僅依靠現(xiàn)有的 IC 來(lái)實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜、更強(qiáng)大的 DCU；設(shè)計(jì)良好的DCU器件需要滿足以下標(biāo)準(zhǔn)：

全面考量所有安全相關(guān)故障，以避免任何單點(diǎn)故障產(chǎn)生的可能性。

通過(guò)靈活的升降級(jí)別、以可擴(kuò)展的模塊化方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而簡(jiǎn)化針對(duì)不同等級(jí)和價(jià)位的 DCU 重設(shè)計(jì)過(guò)程。

能夠承受嚴(yán)酷的汽車環(huán)境，包括承受從零攝氏度以下到數(shù)百攝氏度的廣泛溫度范圍，以及持續(xù)的外部噪聲與刺激。

MPS 提供的電源子系統(tǒng)將有助于簡(jiǎn)化產(chǎn)品開發(fā)路徑和整個(gè)電源模塊的生態(tài)系統(tǒng)，使整個(gè)系統(tǒng)更加安全、可擴(kuò)展，而且更可靠。

MPS 的電源子系統(tǒng)

MPS 的電源子系統(tǒng)由六個(gè)以上不同的 IC 組成，每個(gè)子系統(tǒng)都可協(xié)調(diào)運(yùn)行（見圖 ）。其中部分 IC 基于 MPS 面向傳統(tǒng)電源管理產(chǎn)品的先進(jìn)工藝技術(shù)，可提供超高功率密度；而其他 IC 則可為模擬產(chǎn)品提供集成時(shí)序控制或電壓監(jiān)測(cè)功能。

圖: MPS電源子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

MPS 電源子系統(tǒng)考慮了每個(gè) IC 的典型功能以及器件之間的兼容性。其設(shè)計(jì)已獲得第三方獨(dú)立關(guān)鍵評(píng)估機(jī)構(gòu)的認(rèn)可，它遵循行業(yè)公認(rèn)的 ISO26262 安全法規(guī)，并可為汽車供應(yīng)商建立通用語(yǔ)言與協(xié)議。

由于不同模塊有可能無(wú)法在同一個(gè)優(yōu)化的場(chǎng)景中協(xié)同工作，MPS 可以幫助客戶在子系統(tǒng)級(jí)別考慮多個(gè)場(chǎng)景。

而且，MPS 的汽車解決方案還針對(duì)整個(gè)產(chǎn)品系列優(yōu)先考慮其可擴(kuò)展性，而不是從單個(gè)產(chǎn)品的角度。例如，在引腳兼容的產(chǎn)品系列中，MPS 可以提供 4 到 6 種不同的解決方案，它們具有相同的封裝、引腳和規(guī)格，但輸出電流大小不同。

MPS 還提了另一種提高產(chǎn)品可擴(kuò)展性的方法，即采用并行解決方案。以 MPQ4436為例, 這是一款具有內(nèi)部集成上下管功率 MOSFET和低靜態(tài)電流的同步降壓開關(guān)變換器。多個(gè)MPQ4436 器件可以并聯(lián)運(yùn)行，從單器件運(yùn)行，到2個(gè)甚至4個(gè)器件并聯(lián)，從而滿足更廣泛的需求（參見圖 ）。

圖 ：MPQ4436器件的并聯(lián)運(yùn)行

結(jié)論

本文探討了嵌入式 ECU 系統(tǒng)向集中式 DCU 系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)渡，并介紹了可以集成各種子系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展性的MPS 電源子系統(tǒng)方案。隨著車輛電氣化程度的不斷提高和控制系統(tǒng)的更加先進(jìn)，MPS 能夠提供創(chuàng)新的解決方案和廣泛的產(chǎn)品組合，幫助汽車客戶有效升級(jí)其汽車系統(tǒng)。

審核編輯：湯梓紅