基于ST Stellar P 多合一动力域控制器解决方案——赋能下一代软件定义汽车

【注：STM Automotive】

当前，汽车正处于大变革时代。随着新能源汽车市场的不断扩张，汽车电子电气架构也在迅速演进。传统的机械集成动力域架构正在转变为多合一的电气集成，这种演化能够有效实现软件定义汽车（SDV）的策略。

ST的多合一动力域控制器解决方案具备软件模块化的开发特点，符合软件协同开发的工作模式，同时配合整车FOTA功能，以不断提升动力系统的性能。

多合一动力域控制器：优势与技术挑战

传统的汽车电子电气架构是一个分布式系统，由许多专用于特定应用的独立ECU组成。然而，随着车辆功能的不断发展，ECU的数量不断增加，给制造商在线束、结构、库存和系统复杂性等方面带来了诸多问题和挑战。为满足汽车制造商对高性能特性的需求，半导体行业提供了越来越多高性能和强大算力的MCU和SoC。为了解决传统架构带来的问题，越来越多的半导体制造商正在将核心器件集成到域控制器中。

多合一动力总成域控制器开发的主要难点在于将过去多个独立的ECU集成到单个ECU中，并由单个MCU控制所有的部件。为了进行多合一电气化集成的开发，客户需要具备更强大的研发能力和更多的软硬件资源，同时，还需要打破专业的壁垒，深入了解每个控制对象的特性，以便在单个控制器中高效利用这些特性。

ST专注市场需求：核心战略有效应对挑战

ST始终专注于新能源汽车行业的发展，制定并实施高效核心战略，以适应市场发展趋势。面对新的电子电气架构的演变，ST推出了创新且强大的MCU产品——Stellar系列。Stellar是基于Arm^®架构的新一代高性能MCU，包括3个主要系列：Stellar E、Stellar P和Stellar G。

Stellar E系列非常适合单一电气化应用，如车载充电器和DC/DC转换器（OBC-DC/DC）、电池管理系统（BMS）和逆变器底盘及安全系统(ESC, One-box, Suspension)。Stellar P和G系列适用于动力总成域控制器和区域控制器等集成式应用。为了满足客户需求，ST新能源汽车创新中心围绕Stellar系列构建了各种系统解决方案，其中包括基于Stellar E的22kW OBC-DC/DC组合解决方案、基于Stellar G的ZCU（区域控制器单元）和基于Stellar P的多合一动力总成域控制器（集成OBC、DC/DC、逆变器、BMU、VCU）。ST一直走在市场的前列，及时响应客户需求，并通过提供丰富的系统解决方案帮助客户缩短开发周期。

ST新一代Stellar P系列完美地满足了新能源汽车动力域对MCU的性能要求，Arm^® R52+的内核支持Hypervisor，可以使得APP在相同的或不同的内核上独立运行，当出现故障时也不会影响到其他应用的正常工作；ST的PCM（相变存储器）技术可以实现在OTA模式下的闪存倍增，缓解了开发人员的存储焦虑；该系列基于Arm^®架构支持多达6个Cortex^®-R52+内核在400MHz的最大频率下同时工作，可以提供超过10K DMIPS的算力，满足当前和未来的更大算力需求。集多种创新技术于一身，ST的Stellar P系列MCU完全符合当下及未来，对于SDV设计和开发的高端需求。

ST新能源汽车创新中心开发的多合一动力总成域控制器基于ST最新一代Stellar P系列汽车MCU，符合技术发展需要和客户需求。该系列MCU满足电气化集成的控制，包含以下部件的集成：主驱逆变器、车辆控制单元（VCU）、电池管理单元主板（BMU）、车载充电器（OBC）和DC/DC转换器。高度集成的解决方案提升了功率密度，减少了高低压连接器，同时优化了硬件BOM和软件开发维护成本。同时，Stellar P系列拥有丰富的产品路线图，设计者能够根据自己动力总成域集成的具体需求灵活选择产品。在日新月异的新能源汽车行业，ST始终可以准确预测市场趋势，并通过提供卓越的产品快速应对挑战。

ST多合一动力域控制器解决方案：独特优势突显

市场上大多数现有的动力总成域控制器是机械式结构集成，将多个ECU放到一个机械外壳内。

 

传统的方法需要多组工具链，用户需要维护多个编译器和调试器。相比之下，ST的多合一动力系域控制器属于电气集成，如上图所示，用Stellar P系列MCU取代不同ECU中的多个MCU，集中算力，用户只需一套软件工具链即可开发和维护产品。因此，无论是从研发还是成本角度来看，ST的多合一动力总成域控制器都具有巨大优势。

ST新能源汽车创新中心拥有众多资深专家，为中国汽车业务从芯片层面到系统层面提供全面支持。ST新能源汽车创新中心为多合一动力总成域控制器提供了一套完整的技术支持资源，包括硬件层面、软件层面和功能安全层面：

❖ 硬件层面，包括原理图、系统架构、参考设计；

❖ 软件层面，提供复杂驱动样例，支持在第三方Autosar软件服务提供商的应用环境中进行验证；

❖ 芯片级功能安全相关文件，如Safety manual和FMEDA；

❖ 系统级功能安全参考文件，包括HARA分析、安全目标、FSR、TSR、FTA、FMEA等。

此外，ST还特别针对多合一动力系域控制器中逆变器应用提供了旋转变压器的软件解码方案和软件参考包。由于Stellar系列拥有丰富的外设资源，ST能够在不需要主核干预和额外资源消耗的情况下实现软件解码算法。与其他制造商相比，这是一个主要的差异化因素。得益于完全可用的软件库，ST的软件算法通过信号采样、处理和输出结果来实现高精度的角度检测，从而减少了开发工作量。

与此同时，ST多合一动力总成域控制器解决方案可以根据特定的客户系统需求灵活定制其功能。Stellar系列有丰富的产品路线图，客户可以根据自己的需求灵活选择合适的产品型号。

除了高性能Stellar系列MCU外，ST还提供了很多其他极具竞争力的产品，以满足客户对其多合一动力总成域控制器的要求。例如：

ST的SBC SPSBxxx系列

✦ SPSB100-多路电源轨输出的电源管理芯片，支持系统功能安全ASIL-D，具备CAN 收发器，单路最高6A峰值电流能力

先进的智能开关VIPower M07/M09系列

✦ 具有不同通道数的大电流输出高边开关VN7050，VNQ7050AJ

ST的下一代BMS产品矩阵系列

✦ 高精度18/16通道AFE L9965x

✦ 单/双路不同版本桥接芯片 L9965T

✦ 电流、高压绝缘检测芯片 L9965C

✦ 爆炸保险丝驱动L9965P

主驱逆变器和OBC-DCDC上的高性能栅极隔离驱动器

✦ L9502, STGAP系列

Gen3 SiC功率产品

✦ ADP480120W3

ST全方位协作模式：为汽车客户提供一站式解决方案

凭借在汽车市场长期积累的经验，ST能够为汽车行业OEM和Tier 1厂商提供全方位服务与支持。ST新能源汽车创新中心可以与客户讨论设计系统架构，根据客户的系统需求推荐定制的系统解决方案：对于完全自主研发的客户，ST新能源汽车创新中心提供全面的支持服务，包括针对其不同研发阶段和需求量身定制的芯片级和系统级技术支持；针对希望尽快进行大规模生产的客户，ST和其生态系统伙伴可与之建立合作，提供产品级别的设计和开发验证支持，以缩短设计周期。

凭借强大的支持团队和资源协作，ST确信我们能够与客户合作，共同应对软件定义汽车时代所带来的机遇和挑战。我们将持续为客户提供全方位的支持和解决方案，助力他们在这个充满活力和竞争的市场中取得成功。

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