Traditsiooniline kütusega sõiduk vajab umbes 500–600 kiipi ja umbes 1000 kergsegautot, pistikhübriide ja täiselektrilist sõidukit vähemalt 2000 kiipi.
See tähendab, et nutikate elektriautode kiire arengu käigus on lisaks täiustatud protsessikiipide nõudluse jätkuvale suurenemisele jätkuvalt kasvanud ka traditsiooniliste kiipide nõudlus. See on mikrokontroller (MCU). Lisaks jalgrataste arvu suurenemisele toob domeenikontroller kaasa ka uue nõudluse kõrge turvalisuse, töökindluse ja suure arvutusvõimsusega mikrokontrollerite järele.
MCU ehk mikrokontrolleriüksus, tuntud ka kui ühekiibiline mikroarvuti/mikrokontroller/ühekiibiline mikroarvuti, integreerib protsessori, mälu ja välisseadmete funktsioonid ühele kiibile, moodustades kiibitasemel arvuti juhtimisfunktsioonidega. Seda kasutatakse peamiselt signaalitöötluseks ja juhtimiseks. Intelligentse juhtimissüsteemi tuum.
Mikrokontrollerid ja autoelektroonika, tööstus, arvutid ja võrgud, tarbeelektroonika, kodumasinad ja asjade internet on meie eluga tihedalt seotud. Autoelektroonika on autoelektroonika suurim turg ja autoelektroonid moodustavad 33% kogu maailmas.
MCU struktuur
Mikrokontroller koosneb peamiselt keskprotsessorist (CPU), mälust (ROM ja RAM), sisend- ja väljundliidesest, jadapordist, loendurist jne.
ProtsessorKeskprotsessor on mikrokontrolleri põhikomponent. Komponendid saavad teostada andmete aritmeetika-loogikaoperatsioone, bitimuutujate töötlemist ja andmeedastust. Juhtkomponendid koordineerivad tööd järjestikku teatud aja jooksul, et analüüsida ja täita juhiseid.
ROMKirjutusmälu on programmimälu, mida kasutatakse tootjate kirjutatud programmide salvestamiseks. Teavet loetakse mittepurustavalt. Põhiolemus
RAMMuutmälu (Muistmälu) on andmemälu, mis vahetab andmeid otse protsessoriga ja mida ei saa pärast toitekatkestust enam säilitada. Programmi saab töötamise ajal igal ajal kirjutada ja lugeda ning seda kasutatakse üldiselt operatsioonisüsteemide või muude töötavate programmide ajutise andmesalvestuskandjana.
Protsessori ja mikrokontrolleri suhe:
CPU on operatsioonisüsteemi juhtimise tuum. Lisaks CPU-le sisaldab MCU ka ROM-i või RAM-i, mis on kiibitaseme kiip. Levinumad on SOC (System On Chip), mida nimetatakse süsteemitaseme kiibideks, mis suudavad salvestada ja käivitada süsteemitaseme koodi, käitada QNX-i, Linuxit ja teisi operatsioonisüsteeme, sealhulgas mitut protsessoriüksust (CPU + GPU + DSP + NPU + salvestusruum + liideseüksus).
MCU numbrid
See number viitab iga andmeid töötleva mikrokontrolleri laiusele. Mida suurem on numbrite arv, seda suurem on mikrokontrolleri andmetöötlusvõime. Praegu on kõige olulisemad 8, 16 ja 32 numbrit, millest 32 bitti moodustavad suurima osa ja kasvavad kiiresti.
Autoelektroonika rakendustes on 8-bitise mikrokontrolleri maksumus madal ja seda on lihtne arendada. Praegu kasutatakse seda enamasti suhteliselt lihtsa juhtimise jaoks, näiteks valgustuse, vihmavee, akende, istmete ja uste juhtimiseks. Kuid keerukamate aspektide jaoks, nagu näidikute kuvamine, sõiduki meelelahutussüsteemid, võimsuse juhtimissüsteemid, šassii, juhiabisüsteemid jne, kasutatakse peamiselt 32-bitist ja see on autotööstuse elektrifitseerimise, intelligentsuse ja võrgustamise iteratsiooniline evolutsioon. Mikrokontrolleri arvutusvõimsuse nõuded muutuvad samuti üha suuremaks.
MCU auto autentimine
Enne kui mikrokontrolleri tarnija siseneb OEM-i tarneahela süsteemi, on üldiselt vaja läbida kolm peamist sertifitseerimist: projekteerimisetapp peab järgima funktsionaalse turvalisuse standardit ISO 26262, voo- ja pakendamisetapp peab järgima AEC-Q001 ~ 004 ja IATF16949 standardeid ning sertifitseerimistestide etapis tuleb järgida AEC-Q100/Q104 standardeid.
Nende hulgas määratleb ISO 26262 ASIL-i neli turbetaset: madalast kõrgeni, A, B, C ja D; AEC-Q100 on jagatud neljaks töökindluse tasemele: madalast kõrgeni, vastavalt 3, 2, 1 ja 0, 3, 2, 1 ja 0. AEC-Q100 seeria sertifitseerimine võtab tavaliselt aega 1-2 aastat, samas kui ISO 26262 sertifitseerimine on keerulisem ja tsükkel pikem.
MCU rakendamine nutikate elektriautode tööstuses
Mikrokontrollereid (MCU) kasutatakse autotööstuses väga laialt. Näiteks kasutatakse neid kere lisatarvikutes, elektrisüsteemides, šassiis, sõidukiteabe meelelahutuses ja intelligentsel juhtimisel. Nutikate elektriautode ajastu tulekuga suureneb inimeste nõudlus MCU-toodete järele veelgi.
Elektrifitseerimine:
1. Aku haldussüsteem BMSBMS peab juhtima laadimist ja tühjenemist, temperatuuri ja aku tasakaalustamist. Peamine juhtplaat vajab mikrokontrollerit ja iga alamkonsool vajab samuti ühte mikrokontrollerit;
2.Sõiduki kontroller VCUElektriautode energiahaldus peab suurendama sõiduki kontrollerit ja samal ajal on see varustatud 32-bitiste tipptasemel MCU-dega, mis erinevad iga tehase plaanidest;
3.Mootori kontroller/käigukasti kontroller: varuosi asendav osa, elektriauto inverteri juhtseade MCU alternatiivõliga sõiduki mootori kontroller. Suure mootorikiiruse tõttu tuleb reduktorit aeglustada. Käigukasti kontroller.
Intelligentsus:
1. Praegu on kodumaine autoturg endiselt L2 kiirete autode leviku etapis. Põhjalikest kulu- ja jõudluskaalutlustest lähtuvalt suurendab originaalseadmete tootja ADAS-funktsiooni, kasutades endiselt hajutatud arhitektuuri. Laadimiskiiruse suurenemisega suureneb vastavalt ka andurite infotöötluse mikrokontroller.
2. Seoses kokpiti funktsioonide arvu suurenemisega muutub kõrgema energiatarbega uute kiipide roll üha olulisemaks ning vastav MCU staatus on langenud.
Käsitöö
Mikrokontrolleril endal on arvutusvõimsuse osas prioriteetsed nõuded ja sellel pole kõrgeid nõudeid täiustatud protsessidele. Samal ajal piirab selle sisseehitatud manustatud salvestusruum ise ka MCU protsessi täiustamist. Kasutage MCU toodete puhul 28 nm protsessi. Sõidukieeskirjade spetsifikatsioonid on peamiselt 8-tollised vahvlid. Mõned tootjad, eriti IDM, on hakanud üle minema 12-tollisele platvormile.
Praegused 28 nm ja 40 nm protsessid on turu peavooluks.
Tüüpilised ettevõtted kodu- ja välismaal
Võrreldes tarbe- ja tööstusklassi mikrokontrolleritega on autode tasemel mikrokontrolleritel kõrgemad nõuded töökeskkonna, töökindluse ja tarnetsükli osas. Lisaks on neile keeruline siseneda, mistõttu on mikrokontrolleri turustruktuur üldiselt suhteliselt kontsentreeritud. 2021. aastal moodustasid viis maailma suurimat mikrokontrolleriettevõtet 82%.
Praegu on minu riigi autotasemel mikrokontroller alles kasutuselevõtu perioodil ning tarneahelal on suur potentsiaal maa ja kodumaise alternatiivi loomiseks.
Postituse aeg: 08.07.2023
