智能新能源汽车车载控制基础软硬件关键技术研究进展

doi:10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.09.003

汽车工程 ›› 2023, Vol. 45 ›› Issue (9): 1530-1542.doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.09.003

所属专题：智能网联汽车技术专题-控制2023年

智能新能源汽车车载控制基础软硬件关键技术研究进展

李兆麟^1,⁵(),李华伟²,郑四发³,王文伟⁴,邹广才⁵,张创³,刘英⁵,张永昌⁵

^1.清华大学计算机科学与技术系，北京 100084
^2.中国科学院计算技术研究所，北京 100190
^3.清华大学车辆运载学院，北京 100084
^4.北京理工大学机械与车辆学院，北京 100081
^5.北京国家新能源汽车技术创新中心有限公司，北京 100176

收稿日期:2023-05-05 修回日期:2023-06-17 出版日期:2023-09-25 发布日期:2023-09-23
通讯作者: 李兆麟 E-mail:lzl73@mail.tsinghua.edu.cn
基金资助:
十三五国家重点研发计划(2020YFB1600200);清华大学-丰田联合研究基金专项（2022）资助

Research Progress on Key Technologies of Basic Software and Hardware for Intelligent New Energy Vehicle Onboard Control

Zhaolin Li^1,⁵(),Huawei Li²,Sifa Zheng³,Wenwei Wang⁴,Guangcai Zou⁵,Chuang Zhang³,Ying Liu⁵,Yongchang Zhang⁵

^1.Department of Computer Science and Technology，Tsinghua University，Beijing 100084
^2.Institute of Computing Technology，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100190
^3.School of Vehicle and Mobility，Tsinghua University，Beijing 100084
^4.School of Mechanical Engineering，Beijing Institute of Technology，Beijing 100081
^5.National New Energy Vehicle Technology Innovation Center，Beijing 100176

Received:2023-05-05 Revised:2023-06-17 Online:2023-09-25 Published:2023-09-23
Contact: Zhaolin Li E-mail:lzl73@mail.tsinghua.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

新能源汽车的智能化与网联化对以车载核心控制芯片、车控操作系统及车载网络为核心的车载控制基础软硬件提出了更高的要求，必须满足高性能计算、高安全控制、大数据通信等颠覆性需求。本文围绕车载核心控制芯片、车控操作系统与车载高速分布式光纤通信的高可靠与高安全设计需求，介绍了复杂行驶条件下支持智能控制算法的车控操作系统和车载核心控制芯片的架构，恶劣工况下的车载核心控制芯片的高可靠性设计技术和环境适应性增强技术，车控操作系统和车载核心控制芯片的功能安全性设计与保障技术，基于高速分布式光纤通信技术的控制信号传输工具及通信协议故障诊断与自测试技术等关键技术的最新研究工作。基于上述研究成果自主研制的车载核心控制芯片和车控操作系统均已通过实车验证，由此构建的技术攻关、产品研制、标准制定、实车验证的研发体系可为我国智能新能源汽车车载控制基础软硬件的完全自主可控提供必要的理论与技术支撑。

关键词: 车载核心控制芯片, 车控操作系统, 车载网络, 可靠设计, 安全设计

Abstract:

The intelligence and networking of new energy vehicles have put forward higher requirements for the basic software and hardware of vehicle on-board control including core control chips， operating systems and networks， which must meet disruptive needs such as high-performance computing， high security control and big data communication. Focusing on the high reliability and safety design requirements of vehicle core control chips， vehicle control operating systems， and high-speed distributed fiber optic communication in vehicles， this paper introduces the latest research on key technologies of the architecture of vehicle control operating systems and vehicle core control chips that support intelligent control algorithms under complex driving conditions， the high reliability design technology and environmental adaptability enhancement technology of vehicle core control chips under harsh working conditions， functional safety design and guarantee technology for vehicle control operating system and onboard core control chip， control signal transmission tool based on high-speed distributed fiber optic communication technology， and communication protocol fault diagnosis and self testing technology. Based on the above research results， the independently developed vehicle core control chip and vehicle control operating system have all passed practical vehicle verification. The established research and development system for technology breakthrough， product development， standard formulation， and practical vehicle verification can provide necessary theoretical and technical support for the complete autonomy and controllability of the basic software and hardware of intelligent new energy vehicle on-board control in China.

Key words: vehicle core control chip, vehicle control operating system, vehicle network, reliable design, safety design

李兆麟,李华伟,郑四发,王文伟,邹广才,张创,刘英,张永昌. 智能新能源汽车车载控制基础软硬件关键技术研究进展[J]. 汽车工程, 2023, 45(9): 1530-1542.

Zhaolin Li,Huawei Li,Sifa Zheng,Wenwei Wang,Guangcai Zou,Chuang Zhang,Ying Liu,Yongchang Zhang. Research Progress on Key Technologies of Basic Software and Hardware for Intelligent New Energy Vehicle Onboard Control[J]. Automotive Engineering, 2023, 45(9): 1530-1542.

图/表 16

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表1

参考文献 29

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类别	模块	数据字段区分	分析说明
芯片运行数据	功能安全	电源	极值
		CPU	极值
		总线	极值
	温度模块	传感器温度	极值、均值、标准差、时间序列
	接口（CAN）	错误计数器	极值
	接口（CAN）	错误计数器	极值
环境数据	温度	芯片表面温度	极值、均值、标准差、时间序列
	振动	VCU纵向振动	极值、均值、标准差、时间序列
		VCU横向振动	极值、均值、标准差、时间序列
		VCU竖向振动	极值、均值、标准差、时间序列
	湿度	环境湿度	极值、均值、标准差、时间序列

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