整车电子电气架构技能专栏——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圭表尚未大鸿沟普及的情况下，鄙俚用户购买电动车最怜惜的如故车辆的续航才智。从这个需求场景处启航，成心于镌汰整车能量蹧跶、进步整车续航才智的技能齐值得主机厂工程师盘问一番。
车辆在使用进程中的能量蹧跶一般包括以下三大类：
（1）车辆行驶时克服各式阻力蹧跶的能量；
（2）车辆热料理蹧跶的能量；
（3）车辆各个适度器和实施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，若是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活命息息相关，既会发生在车辆诈欺进程中，也会发生在车辆静止的时候。开车时开个空调、泊车时开个尾门齐会产生不同进度的能量蹧跶。
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，怎么省俭这部分的能量成为主机厂架构工程师日日贫乏的事情。
本文就来先容一种不错镌汰此类能量蹧跶的技能决议；PNC+E-FUSE。
01 PNC
在传统整车网罗料理中，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、比如哨兵模式，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在其网罗料理中界说了局部网罗（Partial Network，PN）的特点，允许通过经受一些法例将整车网罗进一步差别为不同的局部网罗。在特定功能场景下，与功能场景相关的局部网罗内的适度器处于责任气象，而无关的局部网罗内的适度器仍处于低功耗气象，以达到进一步减少能量蹧跶的主张。
局部网罗阐明功能将整车适度器差别为不同的网罗簇（Partial Network Cluster，PNC），每一个PNC等于一个假造的局部网罗，PNC中的适度器不错在合并个网段，也不错跨不同的网段，且每一个PNC搭救单独的叫醒和寝息。
NM PDU是AUTOSAR中界说的CAN网罗上的网罗报文，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线路局部网罗料理搭救位（Partial Network Information Bit，PNI），等于0时线路不搭救局部网罗料理，等于1时线路搭救局部网罗料理。若是整车要使用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实质上是一种集成电路，通过在单芯片上集成MOSFET、启动、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议。
当E-FUSE串联进主供电电路时，其责任花式肖似于传统保障丝，粗略检测过电流和过电压情况并对其作念出快速反馈。发生过载情况时，开辟会将输出电流收尾为用户界说的安全值。若是极度过载情况捏续存在，则开辟将参加怒放气象，从而断开负载与电源的衔接。过载电流收尾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）省俭空间。E-FUSE通过集成在PCB板上，比拟于当今至少需要单独两个配电盒（前舱和乘员舱各一个），不错省俭不少空间，对本就捉衿肘见的车内嘱托空间来说是一大福音；
（2）比拟传统保障丝通过弗成逆的自毁花式保护整车的用电显现，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，不酌量芯片自身的故障，E-FUSE险些不错用到车辆报废。是以从这个维度来看，E-FUSE还能侧面减少整车生命周期的维修老本，提供更好的用户体验；
（3）进步功能安全。高级第自动驾驶对要道供电显现的功能安全等第条目一般为最高的ASIL D。经受传统“黄金搭档”决议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，这是芯片巨头的强硬；
（4）会诊功能。通过对每一条供电显现进行检测和会诊，不错提早发现故障，减少要紧故障发生的几率；
（5）在线升级。通过在线升级不错活泼障碍功能逻辑、实时开辟BUG。
E-FUSE具有的裂缝如下：
（1）单个E-FUS的老本高。十几块钱的E-FUS比拟几毛钱的保障丝，谁用谁败家。然则莱特定律告诉咱们：产量每累计加多一倍，老本价钱就会下落15％。当今是裂缝，产量达到一定例模等于优点；
（2）更换老本高。一朝坏掉（天然硬件失效的概率极小，但不摈斥百万分之一坏的可能），需要连着通盘这个词适度器齐沿路换，更换一个适度器的老本是一个保障丝的几百上千倍。
03 PNC与E-FUSE的麇集
下文以一个具体的使用场景来发挥对PNC进行详备计算的进程。
比如说有一个而已座舱抖擞功能的场景，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，假设空合股座椅分别由ECU1和ECU2进行适度，况且漫步在不同的CAN网段上。阐明该场景需求，需要对ECU1和ECU4分别进行网罗建立，并在收到NM PDU Byte2Bit0 == 1时，ECU1和ECU4 不错被叫醒。
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图3 而已抖擞功能架构
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，此时适度器可肤浅责任。其余的适度器因为莫得建立PNC1对应的内容，是以即使在合并网段上收到该网罗料理帧也不会叫醒。
在莫得引入PNC的特点时，AUTOSAR的网罗料理一般是合并网段上只消有网罗料理帧，那么该网段上的通盘适度器齐会叫醒。更有甚者是只消整车有任一叫醒源叫醒了网罗，中央网关就会把整车通盘节点齐叫醒。
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，醒着等于浪费车辆的能耗。
是以在不加多硬件老本的情况下针对非常的使用场景计算不同的PNC，能有用地镌汰整车的功耗，尽头是该非常使用场景捏续使用的时辰还比较长，比如哨兵模式、露营模式等，就不错运用PNC进行料理，以达到节能的主张。
跟着最近几年E-FUSE也引入了车辆的计算中，E-FUSE与PNC的组以为算成为主机厂架构计算中的一种潮水。
在莫得用到E-FUSE之前，整车的电源料理一般只分为三种气象，分别为OFF、ACC、ON，这里我作念一个简化，把ACC和ON气象合并叫作念KL15供电，OFF气象叫作念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。
一般独一需要在整车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
很昭彰这样的电源料理花式是比较野蛮的，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料理，也等于通过E-FUSE来终了电源的供经受堵截。不同的ECU以及实施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的电源进行料理，这等于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，那么若是只是只是为了电源的料理岂不是太浪费了。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。
回思一下前边提到的PNC1的料理，也等于而已座舱抖擞功能场景的网罗料理。在莫得引入E-FUSE之前，需要区域适度器通过网罗的花式叫醒座椅和空调适度器，况且适度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。
若是有E-FUSE的精良化料理适度，区域适度器不错精确的适度空合股座椅适度器地点的E-FUSE。天然也有可能有其他的适度器挂在空调或者座椅地点的这一齐E-FUSE上，然则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，以致若是分析完通盘场景需求，在雕悍场景需求的情况下不错把空合股座椅适度器放在合并个E-FUSE下进行适度。
04 写在终末
车辆刚出身的时候，其实并不需要网罗料理，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模式下责任的用电器也越来越多，若是莫得网罗料理，那当某个功能需要不同的适度器协同责任时，只可通过硬线的花式对需要的适度器进行叫醒。跟着适度器的增多，经受这样的花式成果会很低，是以网罗料理生长而生。
正所谓天下合久必分，分久必合。汽车的发展也由之前的适度器小数酿成适度器超多，到当今平定的适度器在减少。是以在适度器变少的情况下，网罗料理是不是也会有相应的变化。前文提到的而已座舱抖擞功能的单一场景，若是只是只是雕悍这个场景需求，其实不错把座椅适度器和空调适度器放在合并齐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的料理。
AUTOSAR的网罗料理契约栈并未低廉，通过梳理整车的功能场景，若是在雕悍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进行料理，这两者相麇集，这样不错免却一笔崇高的开发费以及带来整车能耗的下落，这亦然给消费者带来更实惠产物进行的尝试。
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