华为问界M9[电气架构]信息梳理

原创 汽车ECU开发 2024-05-27 08:47

4月份,问界M9单月销量高达15139台,作为一台自主50万以上的汽车,可谓是国产汽车的一个里程碑。这几天看了一些问界M9的电气架构信息,顾梳理分享给大家。

首先是问界M9的网络架构,看着是不是很熟悉,之前在阿维塔11车上也见过类似的[阿维塔11的电子架构、智能座舱、智能驾驶分析]。不同的是,相较于阿维塔11,问界M9的网络架构离CC架构更近一步了。CC架构中的MDC+VDC+CDC在该网络架构中都有体现,同时也加入了三个区域控制器VIU,按照功能就近原则,就是功能部署,区域内部通过CAN/LIN通信,不同区域之间,通过以太网通信。

▲图 问界M9网络架构

▲图 华为2021提出的域控架构


01.

整车控制器VDC

在华为很多资料里,都可以看到VDC的存在,但是它具体的功能和逻辑是什么我们不得而知,下面我们就来揭晓一下。

VDC支撑星型网络及环网架构,承担整车控制中心的角色,响应驾驶员的各种请求(驱动、制动、转向、充电等控制)及 ADAS/ADS 请求,它负责协调控制传统车动力、底盘两大域内控制器,统筹整车横向、纵向、垂向一体化控制,彻底解决单个控制器应用场景受限,统筹协调困难,功能单一,处理能力不足等问题。此外VDC 还承担部分智能化应用,如自适应标定、哨兵模式、驾驶模式自适应、OTA、VHR、设备管理等功能。

在硬件接口上,VDC由常电、IG电、主继电器供电。连接CHSCAN与EPCAN与DIAGCAN与RNDTCAN与GLOBALCAN,连接油门踏板、制动踏板开关进行模式控制、行驶控制等;连接所有水泵与空调系统实现热管理功能,以及连接 BMS 控制上下电等功能。

在问界M9上,VDC的功能主要包括六部分,分别为人机交互、电源管理、外接充放电管理、扭矩控制、热管理、故障诊断及处理。

1.人机交互包括以下几部分:

油门识别:通过采集踏板的两路电压信号进行相关处理和判断以实现对加速踏板的合理性监测,以获取加速踏板的有效状态和开度。

制动识别通过采集踏板的两路信号状态进行判断,以获得制动踏板的有效状态。

档位控制:正确解析驾驶员换挡意图、确保整车行驶安全:通过对车速信号、加速踏板位置、刹车状态、挡位输入信号、故障状态信号对驾驶员挡位请求信号进行保护并输出相应的挡位信号,同时需考虑 APA 功能的档位管理。

驾驶模式:驾驶模式(节能、舒适,运动,个性化),需用户切换开关。

维修模式:仅车辆静止时可开启维修模式,维修模式开启后各高压零部件保持唤醒状态,但整车高压下电。

车速计算:接收 ESC 车速信号,若 ESC 车速无效,根据电机转速、轮胎直径及减速比计算车速,

剩余里程计算:根据 SOC 和百公里平均电耗估算车辆剩余可行驶的里程。

能耗计算:根据所行驶的距离和对应的总耗电量,估算车辆每百公里消耗的电量(本次行程、自上次充电行程、小计行程、百公里平均电耗计算)。

能量流显示:按照车辆处于驱动或者是能量回收的状态,并考虑驱动和回收功率的大小,设置能量流。

制动灯控制:由于滑行能量回收造成的车辆减速度大于一定值,请求点亮制动灯。

2.电源管理包括:

休眠唤醒控制:系统能够按照设计,执行车辆的唤醒与全部控制器的低压待机与休眠。

高压上下电控制:高低压上电工作流程:电源模式为 ON一系统上低压电一整车域控制器自检和故障诊断一起动请求一整车域控制器检测系统当前没有故障并满足上高压电的条件一上高压电一使能电机控制器一电机开始准备工作。高低压下电工作流程与高低压上电流程相反,需要先下高压电,然后再下低压电。

智能低压充电:EBS 定时自我唤醒,基于低压蓄电池电压判断有充电需求时,唤醒整车完成智能低压充电。Ready灯是车辆可行驶状态指示灯,此灯点亮,表示车辆已准备就绪,能挂入 D 档或者 R 档正常行驶。

3.外接充放电管理包括:

外接交流充电:通过外接电源使用直流充电机/站为动力蓄电池组充电。完成外接交流充电线缆连接后由 BMS 进行充电需求计算,并控制车载充电机向动力电池充电。

外接直流充电:通过车载充电机将公共电网的电能变换为动力蓄电池组所需的直流电,并给其充电。用户连接直流充电桩与车辆后,由 BMS 与充电桩进行相关交互,系统协同完成外接直流充电功能。

V2L:完成外接放电线缆连接后,由 BMS基于外接负载需求进行放电需求计算,并控制车载充电机进行放电。

V2V:连接车对车充电线缆,车辆可以对其他车辆进行充电。

  • ·快、慢放电枪同时连接,响应最先连接的放电枪需求。
  • 放电启动时,按压启停按键可启动放电,车辆不可挂挡行驶。
  • ·放电期间,可以正常使用空调,为保证电池电量和效率不建议使用。
  • 放电期间,按压启停按键可停止放电,拔枪后可挂挡行驶。

4.扭矩控制主要是根据驾驶员的行驶意图和车辆的行驶工况,计算输出对应的扭矩需求。

加速踏板扭矩解析:系统能基于用户踩下踏板的深度,解析出驾驶需求扭矩。加速踏板开度信号和实际车速信号为输入,不同的挡位输出不同的加速踏板需求扭矩。

蠕行功能:在 Ready 状态下,车辆处于可行驶挡位,未踩加速踏板和制动踏板前提下,使整车以一定目标车速进行低速行驶。

预扭矩:整车处于可行驶状态下,车辆静止,为防止齿轮间隙引起的整车抖动,VDC依据档位请求小扭矩以消除齿轮间隙。

防溜坡:在坡道小于 15%,在自动驻车功能未激活的情况下,动力系统通过施加适当扭矩防止车辆溜坡或减缓溜坡现象。

滑行能量回收:车辆达到一定车速后,用户松开加速踏板和制动踏板,车辆滑行时,驱动系统倒拖发电。

制动能量回收:车辆达到一定车速后,用户踩下制动踏板后,ESC 根据整车回馈能力,请求驱动系统倒拖发电。

自适应巡航控制:自适应巡航控制功能激活时根据当前工况和驾驶员设定速度,系统判断给整车域控制器发送扭矩请求或给车身稳定系统发出制动请求,以保持按驾驶员设定的巡航速度或与前车保持相同速度跟随前车行驶。

5.整车的热管理控制

高温回路热管理主要是电机回路的热管理控制,包括电机回路冷却控制;电机回路余热回收控制。

电机回路冷却控制:VDC根据 OBC、DCDC、MCU、IGBT、水温,以及温度变化率得到各件的冷却请求,通过冷却请求控制散热风扇、水泵的工作状态,让 OBC、DCDC、MCU、IGBT 工作在一个合适的温度范围内。

电机回路余热回收:通过电机出水口的温度以及电芯的温度,判断电池是否有加热需求,以及电机是否允许加热,并通过控制三通阀动作以及电池水泵与电机水泵的开度,将电机回路的热水引入电池,实现用电机产生的废热对电池进行加热的目的。

低温回路热管理主要是电池回路的热管理控制,包括电池的加热与冷却、插枪保暖远程预约加热功能。

电池的加热与冷却通过监测电芯的最高温度、电芯最低温度、PTC 出口水温、电池入口水温,通过控制四通阀的开度,PTC/CMP 的开启,水泵的开度实现电池加热、冷却的功能。

插枪保暖:在充满电后利用充电桩的电继续对电池进行加热、冷却,并保持一定时间,确保第二天用车时,电池在一个可以高效工作的温度区间。

空调控制根据空调发送 CMP/PTC 开启请求信号,并依据整车状态,整车可用功率情况,控制 CMP/PTC的开启与关闭以及空调的最大功率,并根据空调对风扇的请求控制风扇的动作。

6.故障诊断及处理则是执行故障的检测及故障等级的上报。以及接收或监测各系统运行状态,判断故障等级,并根据故障级别执行相应的故障处理措施,确保整车安全平稳的运行。


02.

电智能驾驶控制器MDC

问界M9的智驾功能框图如下所示,支持高速和城区领航功能。对于MDC到底是MDC810还是610,目前看网上从渠道确认的消息来看,还是MDC610,

▲图 问界智能驾驶系统框图

其参数具体如下。主控芯片组合采用一颗Ascend 610 + 一颗英飞凌TC397,其硬件架构如下图所示。

▲图 MDC 610硬件架构

其各项指标如下所示:

1. AI算力为200 Tops(int8),ARM CORE的整型算力为220K DMIPs;

2. 液冷版功耗约为120W;

3. 传感器接口方面,14个LVDS摄像头接口,8路以太网接口,12路CAN/CANFD接口,6路车载以太网接口,1路PPS接口,各个接口定义如下图所示;

4. 防水等级为 IP67;

5. EMC等级为Class 3。

在加速能力方面,首先是支持丰富的AI算子,包括支持业界主流的AI框架,如Caffe、Tensorflow、Pytorch、ONNX,支持400个以上的主流算子的算子库;第二具备可配置硬件加速器,如图4所示;第三具有Vector Core,提供矢量加速和CPU的scalar运算单元紧耦合,加速控制和数据并行运算混合的程序段,有利于频繁递归的CV算法。

▲图 硬件加速解决方案

MDC 平台软件架构如下图所示,其核心为华为自主研发的AP+CP+OS。

▲图 MDC软件架构

华为自主研发Adaptive Autosar符合符合R19-11规范(及以上),具备通信管理、执行管理、状态管理、升级管理、健康管理、持久化、时间同步、访问管理、加密能力、诊断服务、网络管理,如下图所示,并且有符合Adaptive AUTOSAR 规范的配置工具。

▲图 MDC Adaptive Autosar特性

AOS为华为自研的实时操作系统,兼容Linux接口,具有确定性调度,低延迟,功能安全和Security特性,并且兼容Linux驱动框架和三方库。

在开放方面,无缝兼容AUTOSAR,在安全方面,支持安全隔离,Safety-Critical与Non-Critical应用安全隔离,软硬件Co-Design,去中心化架构,屏蔽单点软硬件故障,在确定性延迟方面是开源Linux的十分之一,内核延时小于10us,支持CC EAL4++。

▲图 AOS软件框架

最后在CP方面,有基于Classic AUTOSAR标准的VOS,满足AUTOSAR CP4.4规范,提供完整的CAN/ETH协议栈、诊断、NM、标定、存储等功能和服务,提供高功能安全的运行环境,支持客户开发/部署ASIL-D级别的业务 。并且如主流的AUTOSAR工具一样,图形化建模&开发工具,支持客户进行SWC的开发、BSW的配置等。

▲图 VOS软件框架


03.

区域控制器VIU

区域控制器在问界M9上共用3个,分别为VIU1/VIU2/VIU3,三个区域控制器的功能范围如下图所示。相较于在广汽埃安[广汽昊铂GT [星灵电子电气架构] 分析],有个明显的区别是,广汽的星灵架构下,每个域控对外只有一路CANFD网络,而问界M9则有很多路CAN对外的。

▲图 问界M9 右区域单元功能框图

▲图 问界M9 左区域单元功能框图


▲图 问界M9 后区域单元功能框图


-end-


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