前言

打造一輛面向未來(lái)的新能源汽車(chē)應該擁有什么特性呢？是一個(gè)移動(dòng)的第二起居室？一輛能在賽道上飛馳的性能猛獸？還是一座可以給用戶(hù)帶來(lái)無(wú)限情緒價(jià)值的樂(lè )園呢？這些也許都不全面，一輛面向未來(lái)的汽車(chē)，應該不僅僅局限于是一臺簡(jiǎn)單的交通工具，或是一個(gè)移動(dòng)家，它更應該是一個(gè)融合了創(chuàng )新科技、智能交互和極致安全特性的移動(dòng)平臺。

本篇文章將介紹四個(gè)解決方案，它們分別應用于：汽車(chē)UWB 3D定位方案、用于e-Mobility、ADAS、EEA和AI的系列MCU、用于汽車(chē)OBC-DCDC的評估板方案以及電動(dòng)車(chē)輛的輔助電源方案。

這些解決方案不僅提升了新能源汽車(chē)的性能，還為駕駛者帶來(lái)了前所未有的便捷和安全。它們是科技創(chuàng )新的結晶，是工程師們對完美不懈追求的結果。這些技術(shù)的發(fā)展，不僅解決了現實(shí)問(wèn)題，也為未來(lái)的可能性打開(kāi)了大門(mén)。

恩智浦UWB 3D定位技術(shù)方案：用可視化的界面，將車(chē)變?yōu)橛脩?hù)的朋友

汽車(chē)應該像是有生命一般，認識用戶(hù)。

您應該有這樣的經(jīng)歷：在忙完了一天的工作之后，疲憊地來(lái)到停車(chē)場(chǎng)，在“車(chē)?！敝袑ふ易约旱膼?ài)車(chē)，早上的記憶已經(jīng)模糊，此時(shí)，仿佛大海撈針，疲憊無(wú)助。這時(shí)您也是否會(huì )期待，一輛面向未來(lái)的汽車(chē)，要如何解決這個(gè)問(wèn)題呢？

面向未來(lái)的汽車(chē)，在用戶(hù)走近之后，愛(ài)車(chē)就能精確定位并有所回應，車(chē)燈自動(dòng)亮起，柔和的光芒在昏暗的停車(chē)場(chǎng)中為用戶(hù)指引方向，就像是在說(shuō)：“我在這里，主人?！彪S著(zhù)用戶(hù)的腳步越來(lái)越近，車(chē)輛的門(mén)把手輕輕彈出，車(chē)門(mén)微微開(kāi)啟，仿佛在向用戶(hù)張開(kāi)溫暖的懷抱。

目前，UWB（Ultra Wide Band，超寬帶）技術(shù)就是讓上述場(chǎng)景照進(jìn)現實(shí)的最好手段。UWB技術(shù)，以其獨特的極窄脈沖傳輸數據和寬廣的頻譜范圍，實(shí)現了高精度、厘米級的定位能力，優(yōu)于BLE、Wi-Fi、5G等常用通信制式。

UWB的抗干擾性和抗多徑能力強，使其在復雜的室內環(huán)境中表現優(yōu)異。此外，UWB技術(shù)天然具備安全性，通過(guò)跳時(shí)擴頻和極低的發(fā)射功率譜密度，確保了數據傳輸的安全性，使得只有掌握特定擴頻碼的接收端才能解密數據，為無(wú)線(xiàn)通信提供了堅固的安全保障。

近年來(lái)，UWB技術(shù)在已經(jīng)全球范圍內取得了令人矚目的進(jìn)展，眾多科技企業(yè)和汽車(chē)制造商紛紛看到UWB技術(shù)的巨大潛力，已將大量的UWB技術(shù)在汽車(chē)領(lǐng)域的應用實(shí)踐中。

世平基于恩智浦 S32K144、NCJ29D5D 與KW38的 UWB 3D 定位方案就是其中的佼佼者，為汽車(chē)行業(yè)帶來(lái)了前所未有的創(chuàng )新。

該方案遵循3C協(xié)議，利用UWB技術(shù)的高定位精度和強防中繼能力，為智能汽車(chē)提供了一種高效、可靠的定位解決方案。通過(guò)采用雙邊雙向測距方式，該方案能夠精確測量鑰匙與基站之間的距離，并將數據傳輸至BCM進(jìn)行處理。結合3D算法，鑰匙在三維空間中的坐標得以精確計算。

該方案的核心組件包括S32K144評估板、NCJ29D5D評估板和KW38評估板。這三個(gè)板子相互搭配，形成了UWB錨點(diǎn)、BCM、BLE錨點(diǎn)和Keyfob。通過(guò)Keyfob與UWB錨點(diǎn)的通信測距，數據匯總到BCM后進(jìn)行計算，實(shí)現了高精度定位。在獲取四個(gè)錨點(diǎn)到鑰匙的距離后，方案采用最小二乘法計算鑰匙的位置，找出方差和最小的解。這種方法有效提高了定位的準確性，使其在復雜環(huán)境下依然表現出色。

 不僅僅是硬件，為了更好地展示UWB 3D定位技術(shù)的應用，一款基于Python和GUI開(kāi)發(fā)的UWB 3D上位機應運而生。在面對 UWB 大量的采集數據時(shí)，大量的數據令人感到枯燥乏味，為了有效地傳達數據信息，通過(guò)圖形化手段將數據可視化，達到有效地傳達信息，從而實(shí)現將復雜的數據集變得利于觀(guān)察。

該上位機通過(guò)UART通信方式與PC端進(jìn)行數據傳輸，可以實(shí)時(shí)顯示鑰匙、汽車(chē)模型、迎賓區、解鎖區在三維空間中的位置，并提供3D顯示界面視角控制按鍵；也可以顯示當前功能狀態(tài)，如連接設備、鑰匙進(jìn)入迎賓區、鑰匙進(jìn)入解鎖區等；還能實(shí)現上位機配置功能，包括串口配置、UWB錨點(diǎn)坐標設置、濾波數據數量控制、迎賓區解鎖區范圍設置等。

3D 顯示功能

該方案具有諸多技術(shù)優(yōu)勢，如3D汽車(chē)模型顯示、車(chē)門(mén)動(dòng)畫(huà)、迎賓區與解鎖區范圍功能等。在實(shí)際應用中，UWB 3D定位技術(shù)可廣泛應用于智能停車(chē)場(chǎng)、無(wú)人駕駛等領(lǐng)域，為用戶(hù)提供便捷、安全的出行體驗。

英飛凌下一代MCU引領(lǐng)整車(chē)電子架構革命，安全與算力并駕齊驅

如果說(shuō)UWB技術(shù)賦予了車(chē)輛“生命”，那么作為一輛面向未來(lái)的新能源汽車(chē)如何讓用戶(hù)用車(chē)的全程都充滿(mǎn)著(zhù)“未來(lái)感”呢？那就是智能化，這無(wú)疑是最能體現“未來(lái)感”的一環(huán)，隨著(zhù)整車(chē)智能化的加速推進(jìn)，汽車(chē)已經(jīng)不再是簡(jiǎn)單的交通工具，而是逐漸演變成移動(dòng)的智能終端。這就對傳統車(chē)規級MCU（Micro Control Unit, 微控制器單元）提出了更高的要求。

傳統MCU需要在不犧牲穩定性和可靠性的前提下，提升處理能力、擴展功能范圍、增強通信能力。這意味著(zhù)，MCU不僅要保持其在嚴苛汽車(chē)環(huán)境下的耐用性，還要適應新的技術(shù)需求，比如更高的運算速度、更大的存儲空間和更先進(jìn)的通信接口。

面對這些挑戰，MCU制造商不得不加快技術(shù)創(chuàng )新的步伐，推出新一代的車(chē)規級MCU，以滿(mǎn)足智能化汽車(chē)對高性能、高可靠性微控制器的需求。在這之中，英飛凌科技就以其最新的AURIX? TC4xx系列微控制器（MCU）站在了技術(shù)革新的“未來(lái)”。這一系列MCU以其卓越的性能和效率，為e-Mobility、ADAS、EEA和AI等前沿應用提供了強大的推動(dòng)力，同時(shí)解決了里程焦慮、充電速度和系統成本的挑戰。

該系列MCU采用了6核TriCore? CPUs  (TC1.8 LS)，這種多核架構提供了強大的處理能力，每個(gè)核心最大主頻可達500MHz，能夠同時(shí)處理多個(gè)任務(wù)，提高了系統的整體性能和算力。得益于MCU的高性能，面對復雜的計算任務(wù)時(shí)，如自動(dòng)駕駛算法和數據分析，這種高算力處理器能夠提供必要的支持；支持20MB的片上存儲使得MCU能夠存儲更多的數據和程序代碼，這對于復雜的汽車(chē)應用至關(guān)重要。而低延時(shí)NVM訪(fǎng)問(wèn)則 進(jìn)一步保證了數據的快速讀寫(xiě)，這對于實(shí)時(shí)系統來(lái)說(shuō)非常重要；同時(shí)，這一系列的MCU還支持A/B 交換分區和外部?jì)却娼涌?，這種設計支持無(wú)縫的軟件更新，可以在不中斷系統運行的情況下進(jìn)行固件升級，這意味著(zhù)車(chē)輛在行駛過(guò)程中也可以進(jìn)行軟件在線(xiàn)升級（SOTA），提高了車(chē)輛的可用性和維護便利性。

AURIX? TC4xx系列應用方向

在電池管理方面，AURIX? TC4xx系列通過(guò)其強大的并行處理單元（PPU），顯著(zhù)縮短了計算時(shí)間，實(shí)現了全階電化學(xué)電池模型、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )和虛擬傳感器等功能，為電池狀態(tài)（SOX）提供了更準確的估算。這不僅提高了電池的續航里程和充電速度，還延長(cháng)了電池的使用壽命。

在牽引逆變器方面，AURIX? TC4xx系列以其高效率和高可靠性的ASIL-D性能，優(yōu)化了控制策略，減少了開(kāi)關(guān)損耗，提高了系統效率，并實(shí)現了能量回收。其創(chuàng )新的cDSP和靈活的軟件濾波器功能，減輕了主CPU的負擔，提高了系統的穩健性和準確性。而新型eGTM定時(shí)器和高分辨率PWM的引入，能夠滿(mǎn)足更快和更精確的控制需求。

在A(yíng)DAS方面，AURIX? TC4xx系列不僅提供了一系列傳感器所需的計算性能，還提供了豐富的連接功能，如Gbit以太網(wǎng)、PCIe、10BASE-T1S以太網(wǎng)和CAN XL，實(shí)現了快速數據傳輸、高帶寬數據預處理和復雜的決策算法。在A(yíng)DAS至關(guān)重要的物體識別上，AURIX? TC4xx系列提供專(zhuān)用的信號處理單元（SPU）和DMA，用于快速數據處理，滿(mǎn)足了雷達通道增加、計算能力提升和內存擴展的需求，對于物體識別有著(zhù)出色的性能。

而在最重要的整車(chē)電子/電氣（E/E）架構方面，AURIX? TC4x系列MCU更是引領(lǐng)了一次“技術(shù)革命”。傳統的分布式ECU和單一功能控制正在向更集中的計算平臺轉變。這種轉變對MCU提出了更高的要求，包括更高性能、更高的安全性、更寬帶的數據通信和實(shí)時(shí)性計算。高工智能汽車(chē)研究院預測，到2030年，跨域集中計算平臺的市場(chǎng)占比將突破30%。

AURIX? TC4x系列MCU基于域控和區控的E/E架構，提供了兩種發(fā)展路線(xiàn)：一是通過(guò)導入更多的A核來(lái)強調服務(wù)型網(wǎng)關(guān)需求的網(wǎng)絡(luò )處理器；二是在CPU、虛擬化、片上閃存、OTA、網(wǎng)絡(luò )安全等多個(gè)維度全面升級的平衡性能優(yōu)化。這些MCU專(zhuān)為下一代高性能、高集中度整車(chē)架構設計，以滿(mǎn)足更高的處理能力、安全性能和硬件虛擬化支持需求。

不僅如此，AURIX? TC4x系列的還增加了AI能力，這得益于全新的并行處理單元（PPU）和SIMD矢量數字信號處理器（DSP）。PPU承擔協(xié)處理器的角色，用于減輕 主CPU的信號處理、濾波和其他數學(xué)運算，從而為實(shí)時(shí)控制、傳感器信號處理和軌跡規劃提供高計算能力和縮短執行時(shí)間。

至于安全，AURIX? TC4x系列的MCAL具備滿(mǎn)足ASIL D安全等級的驅動(dòng)程序，并且增強了對multi-core, virtualization、ASIL partitioning的支持，從而提供更大的靈活性，簡(jiǎn)化客戶(hù)的軟件分區和系統級安全論證。這意味著(zhù)，對于下游客戶(hù)來(lái)說(shuō)，可以實(shí)現對MCU硬件資源的最大化利用，資源隔離的特性還可以降低軟件開(kāi)發(fā)和集成的難度，更好地滿(mǎn)足功能安全和信息安全的要求。

意法ST StellarE1 SR5E1 MCU：解決未來(lái)汽車(chē)電氣系統痛點(diǎn)

 目前您在使用新能源汽車(chē)時(shí)，您有沒(méi)有遇到什么特別棘手的問(wèn)題呢？想必不少人都會(huì )提到：充電！相比于3分鐘加滿(mǎn)的燃油車(chē)，新能源汽車(chē)沖一次電動(dòng)輒40分鐘、一小時(shí)無(wú)疑是不少新能源汽車(chē)車(chē)主最大的痛點(diǎn)。那么作為工程師，要開(kāi)發(fā)一輛面向“未來(lái)”的新能源汽車(chē)，必將要致力于解決這一個(gè)用戶(hù)痛點(diǎn)，我們不妨來(lái)一起看看ST意法半導體的最新一代StellarE1 SR5E1 MCU系列，以其卓越的數字控制和高性能模擬特性，滿(mǎn)足了這些挑戰，為汽車(chē)OBC（車(chē)載充電器）和DCDC（直流-直流轉換器）應用帶來(lái)了革命性的解決方案。

StellarE1 SR5E1系列

StellarE1 SR5E1系列是基于A(yíng)RM Cortex-M7核心的高性能MCU，不僅可以用于OBC-DCDC的開(kāi)發(fā)，還可以用于電機控制。這款MCU不僅提供了增強型數字控制和高性能模擬功能，還具備最高的ASIL-D功能安全等級、安全加密服務(wù)（HSM）和高效的OTA（空中）重編程能力，確保了系統的實(shí)時(shí)性和安全性。

在硬件配置上，評估板提供了高分辨率的定時(shí)器資源，這些定時(shí)器具有極高的精度，能夠滿(mǎn)足復雜控制算法對時(shí)間同步的嚴格要求。同時(shí)，SAR-ADC（逐次逼近寄存器型模擬數字轉換器）和SD-ADC（sigma-delta模擬數字轉換器）連接器的集成，使得研發(fā)人員能夠輕松地測試和優(yōu)化Stellar E1 MCU在控制回路應用中的性能，從而提升系統的整體效率和響應速度。

與此同時(shí)，為了滿(mǎn)足現代汽車(chē)電子系統中日益增長(cháng)的通信需求，評估板還配備了FDCAN（靈活數據速率控制器局域網(wǎng)絡(luò )）通道，以及LIN（局域互連網(wǎng)絡(luò )）、UART（通用異步收發(fā)傳輸器）、I2C（集成電路總線(xiàn)）和SPI（串行外設接口）等標準通信接口。這些接口的集成，不僅方便了與其他汽車(chē)電子組件的互聯(lián)互通，也為復雜的網(wǎng)絡(luò )拓撲結構提供了靈活的配置選項。此外，評估板上還設有用于用戶(hù)控制的LED指示燈和按鈕，這些直觀(guān)的用戶(hù)界面元素使得研發(fā)人員能夠更加方便地進(jìn)行功能測試和系統調試。通過(guò)這些精心設計的功能模塊，SR5E1E7 Stellar E1評估板不僅簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)流程，還大大縮短了產(chǎn)品從設計到上市的時(shí)間周期，為汽車(chē)電子技術(shù)的創(chuàng )新和發(fā)展提供了強有力的支持。

Power Integrations推出InnoSwitch3系列：革新電動(dòng)汽車(chē)電源管理

既然提到了OBC，那么就不得不提新能源汽車(chē)對于高效、可靠的電源管理解決方案的需求日益增長(cháng)。Power Integrations，作為全球領(lǐng)先的高壓集成電路（IC）制造商，旗下的InnoSwitch3系列返馳式切換開(kāi)關(guān)IC新增支持900V氮化鎵（GaN）和1700V碳化硅（SiC）技術(shù)，這勢必會(huì )在未來(lái)推動(dòng)新能源汽車(chē)的技術(shù)進(jìn)步。

Power Integrations的汽車(chē)業(yè)務(wù)發(fā)展總監Peter Vaughan強調，電動(dòng)車(chē)輛主要匯流排電壓為400伏特，并指出制造商正在不斷優(yōu)化他們的新一代400伏特系統。900V PowiGaN與1700V SiC切換開(kāi)關(guān)能夠輕松適應汽車(chē)環(huán)境中經(jīng)常出現的高電感雜訊峰值，滿(mǎn)足電動(dòng)車(chē)輛制造商不斷增長(cháng)的功率需求。

InnoSwitch3實(shí)物圖

在此市場(chǎng)背景下，Power Integrations的InnoSwitch3系列IC采用公司專(zhuān)有的PowiGaN技術(shù)，能夠提供高達100瓦的輸出功率，效率超過(guò)93%。這一創(chuàng )新不僅消除了對散熱片的需求，還簡(jiǎn)化了空間受限的應用設計，為電動(dòng)汽車(chē)制造商提供了一種更為緊湊、高效的電源解決方案。

InnoSwitch3系列的設計特別強調了輕載效率，使其成為電動(dòng)車(chē)輛低功率睡眠模式下輔助電源的理想選擇。符合AEC-Q100標準的InnoSwitch3-AQ系列尤其適用于采用400伏特匯流排系統的電動(dòng)車(chē)輛，其中900V PowiGaN與1700V SiC切換開(kāi)關(guān)為12伏特電池更換系統提供了更大的功率和更高的設計余量，與硅基轉換器相比效率更高。

結束語(yǔ)

我們正站在一個(gè)新時(shí)代的門(mén)檻上，新能源汽車(chē)不僅僅是交通工具的革命，更是人類(lèi)生活方式的一次深刻變革。從UWB 3D定位技術(shù)方案的人性化交互，到AURIX? TC4xx系列MCU的智能化駕駛體驗，再到StellarE1 SR5E1 MCU系列的高效能電力管理，以及InnoSwitch3系列的創(chuàng )新電源管理，每一項技術(shù)都在推動(dòng)著(zhù)汽車(chē)行業(yè)向更智能、更環(huán)保、更安全的方向發(fā)展。

這些技術(shù)背后是對人類(lèi)需求深刻的理解和關(guān)懷。它們讓汽車(chē)不再是冰冷的機器，而是充滿(mǎn)溫度的伙伴，能夠理解并響應我們的需求，提供舒適、便捷的出行體驗。它們讓駕駛變得更加安全，讓出行更加環(huán)保，讓生活更加美好。在這個(gè)技術(shù)與人文交織的時(shí)代，我們有理由相信，新能源汽車(chē)將成為連接人與自然、人與社會(huì )的紐帶，成為推動(dòng)可持續發(fā)展的重要力量。隨著(zhù)技術(shù)的不斷進(jìn)步和人文關(guān)懷的深入，未來(lái)的汽車(chē)將不僅僅是一種交通工具，更是人類(lèi)文明進(jìn)步的象征，是我們共同邁向更美好未來(lái)的伙伴。