基於ST Stellar P 多合一動力域控制器解決方案——賦能下一代軟體定義汽車

【註：STM Automotive】

當前，汽車正處於大變革時代。隨著新能源汽車市場的不斷擴張，汽車電子電氣架構也在迅速演進。傳統的機械集成動力域架構正在轉變為多合一的電氣集成，這種演化能夠有效實現軟體定義汽車（SDV）的策略。

ST的多合一動力域控制器解決方案具備軟體模塊化的開發特點，符合軟體協同開發的工作模式，同時配合整車FOTA功能，以不斷提升動力系統的性能。

多合一動力域控制器：優勢與技術挑戰

傳統的汽車電子電氣架構是一個分布式系統，由許多專用於特定應用的獨立ECU組成。然而，隨著車輛功能的不斷發展，ECU的數量不斷增加，給製造商在線束、結構、庫存和系統複雜性等方面帶來了諸多問題和挑戰。為滿足汽車製造商對高性能特性的需求，半導體行業提供了越來越多高性能和強大算力的MCU和SoC。為了解決傳統架構帶來的問題，越來越多的半導體製造商正在將核心器件集成到域控制器中。

多合一動力總成域控制器開發的主要難點在於將過去多個獨立的ECU集成到單個ECU中，並由單個MCU控制所有的部件。為了進行多合一電氣化集成的開發，客戶需要具備更強大的研發能力和更多的軟硬體資源，同時，還需要打破專業的壁壘，深入了解每個控制對象的特性，以便在單個控制器中高效利用這些特性。

ST專注市場需求：核心戰略有效應對挑戰

ST始終專注於新能源汽車行業的發展，制定並實施高效核心戰略，以適應市場發展趨勢。面對新的電子電氣架構的演變，ST推出了創新且強大的MCU產品——Stellar系列。Stellar是基於Arm^®架構的新一代高性能MCU，包括3個主要系列：Stellar E、Stellar P和Stellar G。

Stellar E系列非常適合單一電氣化應用，如車載充電器和DC/DC轉換器（OBC-DC/DC）、電池管理系統（BMS）和逆變器底盤及安全系統(ESC, One-box, Suspension)。Stellar P和G系列適用於動力總成域控制器和區域控制器等集成式應用。為了滿足客戶需求，ST新能源汽車創新中心圍繞Stellar系列構建了各種系統解決方案，其中包括基於Stellar E的22kW OBC-DC/DC組合解決方案、基於Stellar G的ZCU（區域控制器單元）和基於Stellar P的多合一動力總成域控制器（集成OBC、DC/DC、逆變器、BMU、VCU）。ST一直走在市場的前列，及時響應客戶需求，並通過提供豐富的系統解決方案幫助客戶縮短開發周期。

ST新一代Stellar P系列完美地滿足了新能源汽車動力域對MCU的性能要求，Arm^® R52+的內核支持Hypervisor，可以使得APP在相同的或不同的內核上獨立運行，當出現故障時也不會影響到其他應用的正常工作；ST的PCM（相變存儲器）技術可以實現在OTA模式下的閃存倍增，緩解了開發人員的存儲焦慮；該系列基於Arm^®架構支持多達6個Cortex^®-R52+內核在400MHz的最大頻率下同時工作，可以提供超過10K DMIPS的算力，滿足當前和未來的更大算力需求。集多種創新技術於一身，ST的Stellar P系列MCU完全符合當下及未來，對於SDV設計和開發的高端需求。

ST新能源汽車創新中心開發的多合一動力總成域控制器基於ST最新一代Stellar P系列汽車MCU，符合技術發展需要和客戶需求。該系列MCU滿足電氣化集成的控制，包含以下部件的集成：主驅逆變器、車輛控制單元（VCU）、電池管理單元主板（BMU）、車載充電器（OBC）和DC/DC轉換器。高度集成的解決方案提升了功率密度，減少了高低壓連接器，同時優化了硬體BOM和軟體開發維護成本。同時，Stellar P系列擁有豐富的產品路線圖，設計者能夠根據自己動力總成域集成的具體需求靈活選擇產品。在日新月異的新能源汽車行業，ST始終可以準確預測市場趨勢，並通過提供卓越的產品快速應對挑戰。

ST多合一動力域控制器解決方案：獨特優勢突顯

市場上大多數現有的動力總成域控制器是機械式結構集成，將多個ECU放到一個機械外殼內。

 

傳統的方法需要多組工具鏈，用戶需要維護多個編譯器和調試器。相比之下，ST的多合一動力系域控制器屬於電氣集成，如上圖所示，用Stellar P系列MCU取代不同ECU中的多個MCU，集中算力，用戶只需一套軟體工具鏈即可開發和維護產品。因此，無論是從研發還是成本角度來看，ST的多合一動力總成域控制器都具有巨大優勢。

ST新能源汽車創新中心擁有眾多資深專家，為中國汽車業務從晶片層面到系統層面提供全面支持。ST新能源汽車創新中心為多合一動力總成域控制器提供了一套完整的技術支持資源，包括硬體層面、軟體層面和功能安全層面：

❖ 硬體層面，包括原理圖、系統架構、參考設計；

❖ 軟體層面，提供複雜驅動樣例，支持在第三方Autosar軟體服務提供商的應用環境中進行驗證；

❖ 晶片級功能安全相關文件，如Safety manual和FMEDA；

❖ 系統級功能安全參考文件，包括HARA分析、安全目標、FSR、TSR、FTA、FMEA等。

此外，ST還特別針對多合一動力系域控制器中逆變器應用提供了旋轉變壓器的軟體解碼方案和軟體參考包。由於Stellar系列擁有豐富的外設資源，ST能夠在不需要主核干預和額外資源消耗的情況下實現軟體解碼算法。與其他製造商相比，這是一個主要的差異化因素。得益於完全可用的軟體庫，ST的軟體算法通過信號採樣、處理和輸出結果來實現高精度的角度檢測，從而減少了開發工作量。

與此同時，ST多合一動力總成域控制器解決方案可以根據特定的客戶系統需求靈活定製其功能。Stellar系列有豐富的產品路線圖，客戶可以根據自己的需求靈活選擇合適的產品型號。

除了高性能Stellar系列MCU外，ST還提供了很多其他極具競爭力的產品，以滿足客戶對其多合一動力總成域控制器的要求。例如：

ST的SBC SPSBxxx系列

✦ SPSB100-多路電源軌輸出的電源管理晶片，支持系統功能安全ASIL-D，具備CAN 收發器，單路最高6A峰值電流能力

先進的智能開關VIPower M07/M09系列

✦ 具有不同通道數的大電流輸出高邊開關VN7050，VNQ7050AJ

ST的下一代BMS產品矩陣系列

✦ 高精度18/16通道AFE L9965x

✦ 單/雙路不同版本橋接晶片 L9965T

✦ 電流、高壓絕緣檢測晶片 L9965C

✦ 爆炸保險絲驅動L9965P

主驅逆變器和OBC-DCDC上的高性能柵極隔離驅動器

✦ L9502, STGAP系列

Gen3 SiC功率產品

✦ ADP480120W3

ST全方位協作模式：為汽車客戶提供一站式解決方案

憑藉在汽車市場長期積累的經驗，ST能夠為汽車行業OEM和Tier 1廠商提供全方位服務與支持。ST新能源汽車創新中心可以與客戶討論設計系統架構，根據客戶的系統需求推薦定製的系統解決方案：對於完全自主研發的客戶，ST新能源汽車創新中心提供全面的支持服務，包括針對其不同研發階段和需求量身定製的晶片級和系統級技術支持；針對希望儘快進行大規模生產的客戶，ST和其生態系統夥伴可與之建立合作，提供產品級別的設計和開發驗證支持，以縮短設計周期。

憑藉強大的支持團隊和資源協作，ST確信我們能夠與客戶合作，共同應對軟體定義汽車時代所帶來的機遇和挑戰。我們將持續為客戶提供全方位的支持和解決方案，助力他們在這個充滿活力和競爭的市場中取得成功。

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