小色哥 整车电子电气架构本事专栏——PNC与E-FUSE打响的整车能耗“保卫战”

在换电站及充电桩等补能基础要津尚未大限制普及的情况下小色哥，浅显用户购买电动车最存眷的如故车辆的续航才智。从这个需求场景处动身，故意于裁汰整车能量蹧跶、进步整车续航才智的本事都值得主机厂工程师商议一番。

车辆在使用经由中的能量蹧跶一般包括以下三大类：

（1）车辆行驶时克服多样阻力蹧跶的能量；

（2）车辆热守护蹧跶的能量；

（3）车辆各个适度器和执行器责任时蹧跶的能量。

其中前两类在车辆行驶中占据能量蹧跶的大头，如若说一辆车的百公里能耗低，那例必在这两方面作念到了很好的均衡。

第三类能量蹧跶与咱们日常糊口息息关连，既会发生在车辆欺诈经由中，也会发生在车辆静止的时候。开车时开个空调、泊车时开个尾门都会产生不同进程的能量蹧跶。

这类能量蹧跶天然总体占比不大，对整车续航才智影响有限，但蚂蚁腿亦然肉，怎么简单这部分的能量成为主机厂架构工程师日日忙绿的事情。

本文就来先容一种不错裁汰此类能量蹧跶的本事决策；PNC+E-FUSE。

01 PNC

在传统整车积蓄守护中，整车适度器要么同期被叫醒要么同期寝息。但在一些功能场景中，比如车辆充电场景、比如哨兵时势，咱们只需要部分网段中部分适度器参与责任，而不是全部网段的全部适度器。

基于以上需求痛点，AUTOSAR在其积蓄守护中界说了局部积蓄（Partial Network，PN）的特色，允许通过袭取一些法律讲解将整车积蓄进一步分离为不同的局部积蓄。在特定功能场景下，与功能场景关连的局部积蓄内的适度器处于责任状况，而无关的局部积蓄内的适度器仍处于低功耗状况，以达到进一步减少能量蹧跶的场地。

局部积蓄把柄功能将整车适度器分离为不同的积蓄簇（Partial Network Cluster，PNC），每一个PNC便是一个捏造的局部积蓄，PNC中的适度器不错在统一个网段，也不错跨不同的网段，且每一个PNC救援单独的叫醒和寝息。

NM PDU是AUTOSAR中界说的CAN积蓄上的积蓄报文，包括8个字节，每个字节界说如图1所示。

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图1 NM PDU界说

Byte1对应的适度位向量（Control Bit Vector，CBV）中每个Bit界说如图2所示。

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图2 CBV中各Bit界说

CBV中Bit 6线路局部积蓄守护救援位（Partial Network Information Bit小色哥，PNI），等于0时线路不救援局部积蓄守护，等于1时线路救援局部积蓄守护。如若整车要使用PN功能，发送NW PDU时，需要将该位置1。

图1中的Byte2到Byte7频繁用来存储PNC信息，一共有6个Byte，每一组PNC使用其中的某一个bit位来线路，是以原则上整车最多不错有48个PNC。

02 E-FUSE

E-FUSE内容上是一种集成电路，通过在单芯片上集成MOSFET、运行、检测电路、逻辑电路、会诊等模块，提供一种供电电路保护的半导体惩办决策。

当E-FUSE串联进主供电电路时，其责任神气访佛于传统保障丝，鄙俗检测过电流和过电压情况并对其作念出快速响应。发生过载情况时，开辟会将输出电流截止为用户界说的安全值。如若极度过载情况捏续存在，则开辟将插足开放状况，从而断开负载与电源的联结。过载电流截止不错通过一个外部电阻器进行编程。

E-FUSE具有的优点如下：

（1）简单空间。E-FUSE通过集成在PCB板上，比较于当今至少需要单独两个配电盒（前舱和乘员舱各一个），不错简单不少空间，对本就衣不蔽体的车内顶住空间来说是一大福音；

（2）比较传统保障丝通过不成逆的自毁神气保护整车的用电领路，E-FUSE具备自收复的才智。这也就意味着E-FUSE因过压、过流、低压等电路极度损坏的概率极小，不商量芯片自己的故障，E-FUSE实在不错用到车辆报废。是以从这个维度来看，E-FUSE还能侧面减少整车人命周期的维修本钱，提供更好的用户体验；

（3）进步功能安全。高档第自动驾驶对枢纽供电领路的功能安全等第条目一般为最高的ASIL D。袭取传统“黄金搭档”决策很难达到此条目或者需要付出极大的代价，而让一颗半导体芯片达到ASIL D，这是芯片巨头的缔结；

（4）会诊功能。通过对每一条供电领路进行检测和会诊，不错提早发现故障，减少首要故障发生的几率；

（5）在线升级。通过在线升级不错纯真鼎新功能逻辑、实时成立BUG。

E-FUSE具有的缺陷如下：

（1）单个E-FUS的本钱高。十几块钱的E-FUS比较几毛钱的保障丝，谁用谁败家。可是莱特定律告诉咱们：产量每累计加多一倍，本钱价钱就会下跌15％。当今是缺陷，产量达到一定例模便是优点；

（2）更换本钱高。一朝坏掉（天然硬件失效的概率极小，但不排斥百万分之一坏的可能），需要连着通盘适度器都一都换，更换一个适度器的本钱是一个保障丝的几百上千倍。

03 PNC与E-FUSE的联结

下文以一个具体的使用场景来讲明对PNC进行明慧规划的经由。

比如说有一个而已座舱惬意功能的场景，需要把车内温度和座椅温度达到用户设定的值，这个场景界说为PNC1（NM PDU Byte2Bit0）。

如图3所示，假设空长入座椅分别由ECU1和ECU2进行适度，何况散布在不同的CAN网段上。把柄该场景需求，需要对ECU1和ECU4分别进行积蓄配置，并在收到NM PDU Byte2Bit0 == 1时，ECU1和ECU4 不错被叫醒。

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图3 而已惬意功能架构

当用户激该死功能时，对应区域适度器收到该央求信号，把对应的NM PDU Byte2Bit0置为1，同期发送到相应的网段（CAN1和CAN2），当ECU1和ECU4收到该NM PDU时会自行叫醒，此时适度器可正常责任。其余的适度器因为莫得配置PNC1对应的内容，是以即使在统一网段上收到该积蓄守护帧也不会叫醒。

在莫得引入PNC的特色时，AUTOSAR的积蓄守护一般是统一网段上只消有积蓄守护帧，那么该网段上的通盘适度器都会叫醒。更有甚者是只消整车有任一叫醒源叫醒了积蓄，中央网关就会把整车通盘节点都叫醒。

关于那些并不需要参与这个功能的适度器来说，尤其是功率比较大的适度器，比如主机屏幕、激光雷达等，醒着便是虚耗车辆的能耗。

是以在不加多硬件本钱的情况下针对特地的使用场景规划不同的PNC，能灵验地裁汰整车的功耗，绝顶是该特地使用场景捏续使用的时辰还比较长，比如哨兵时势、露营时势等，就不错运用PNC进行守护，以达到节能的场地。

跟着最近几年E-FUSE也引入了车辆的规划中，E-FUSE与PNC的组合规划成为主机厂架构规划中的一种潮水。

在莫得用到E-FUSE之前，整车的电源守护一般只分为三种状况，分别为OFF、ACC、ON，这里我作念一个简化，把ACC和ON状况合并叫作念KL15供电，OFF状况叫作念KL30供电。KL15供电一般是由BCM适度继电器吸合后供电，KL30为接入蓄电板的常电。

一般只消需要在整车OFF下责任的用电器才挂在KL30下，像BCM、PLG、T-BOX、SCM等适度器。而不需要在整车OFF下责任的用电器频繁会挂在KL15供电底下，像空调、文娱大屏等适度器，KL30和KL15供电线路图如图4所示。

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图4 KL30和KL15供电线路图

很彰着这样的电源守护神气是比较粗糙的，在面前流行的区域适度器中，区域适度器会统一双下辖的子节点进行电源守护，也便是通过E-FUSE来拆开电源的供袭取堵截。不同的ECU以及执行器按照就近原则被放在不同的区域适度器底下来进行适度，通过区域适度器对下一级的ECU的电源进行守护，这便是E-FUSE面前的使用场景，如图5所示。

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图5 区域架构下E-FUSE应用案例

既然仍是用了E-FUSE这样高端且智能的适度芯片，那么如若只是只是为了电源的守护岂不是太虚耗了。不错把不同的适度器放在不同的E-FUSE上，一个车上的E-FUSE越多，那么就不错更精确的适度每个用电器的电源。

回念念一下前边提到的PNC1的守护，也便是而已座舱惬意功能场景的积蓄守护。在莫得引入E-FUSE之前，需要区域适度器通过积蓄的神气叫醒座椅和空调适度器，何况适度KL15继电器吸合，因为KL15供电下的适度器不啻空调适度器，在该供电下的其他适度器也会同期责任，这样就会导致整车的能耗加多。

如若有E-FUSE的风雅化守护适度，区域适度器不错精确的适度空长入座椅适度器所在的E-FUSE。天然也有可能有其他的适度器挂在空调或者座椅所在的这一齐E-FUSE上，可是通过对使用场景的分析，不错尽可能的把功耗小的适度器挂在该E-FUSE上，以致如若分析完通盘场景需求，在知足场景需求的情况下不错把空长入座椅适度器放在统一个E-FUSE下进行适度。

04 写在临了

车辆刚出生的时候，其实并不需要积蓄守护，因为车上就莫得几个适度器。跟着汽车的发展，车上的适度器越来越多，需要在整车OFF时势下责任的用电器也越来越多，如若莫得积蓄守护，那当某个功能需要不同的适度器协同责任时，只可通过硬线的神气对需要的适度器进行叫醒。跟着适度器的增多，袭取这样的神气恶果会很低，是以积蓄守护助长而生。

正所谓天地合久必分，分久必合。汽车的发展也由之前的适度器小数形成适度器超多，到当今迟缓的适度器在减少。是以在适度器变少的情况下，积蓄守护是不是也会有相应的变化。前文提到的而已座舱惬意功能的单一场景，如若只是只是知足这个场景需求，其实不错把座椅适度器和空调适度器放在统一齐E-FUSE下，径直由区域适度器来适度这两个适度器。当用户触发该功能时，E-FUSE责任，而不需要用到PNC的守护。

AUTOSAR的积蓄守护左券栈并未低廉小色哥，通过梳理整车的功能场景，如若在知足通盘场景的情况下部分的用电器不错径直由E-FUSE适度，其余的通过PNC进行守护，这两者相联结，这样不错省却一笔腾贵的开发费以及带来整车能耗的下跌，这亦然给消费者带来更实惠产物进行的尝试。

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