面向汽车智能化,英特尔将推出新型ACU处理器

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CES 2025于当地时间1月7日至10日召开,吸引了来自全球150个国家、超过4300家科技公司参展。汽车电子一向是CES的重头戏,今年也不例外,从整车企业,到Tier1供应商,再到半导体公司,纷纷展示热点产品与解决方案。

英特尔公司今年除了新任联席CEO Michelle Johnston Holthaus在CES上发表主题演讲之外,汽车业务副总裁Jack Weast也在1月8日发表演讲,介绍了英特尔为新一代智能化、软件定义汽车而打造的整车解决方案。

在Jack Weast的演讲中,颇为引人注目的,推出了一款面向新能源汽车电机控制的车规级汽车控制器芯片——自适应控制单元(ACU)。新能源汽车动力域一向采用微控制器(MCU)进行电源控制和能源管理。英特尔表示,ACU集成硬件可编程单元,从而实现更好的实时性控制,以此适应新的集中式电子电气架构,可满足域控、跨域融合和新E/E架构的种种需求,使客户能够快速开发验证经济高效的动力总成域控制器,灵活进行功能集合,同时确保着功能安全及信息安全。

近年来,新能源汽车产量的不断增加,特别是在集中式电子电气架构下,动力域控制器与其他功能域的控制器(如底盘域、车身域)的融合将成为趋势,进一步推动市场的发展。这为其市场带来了新的增长点。越来越多微控制器大厂对此给予重点关注。英特尔ACU的推出,将使该领域的竞争更加激烈。

面向电机控制,更低成本、更灵活配置

2024年新能源汽车行业持续增长,预计全球销量将达到1750万辆,这一增长也直接推动了市场规模的扩大,显示出该行业的蓬勃发展和巨大潜力。不过消费者对续航里程期望的不断提高,是新能源汽车需要长期面对的重要挑战。

演讲中,Jack Weast表示,现有的算法路径和芯片方案效率低下,人们在执行这些功能时,白白浪费了大量的能源。根据Jack Weast介绍,一辆电动汽车的能量输入是100%,这些来自插座或充电器的能量首先经过车载充电器,然后进入电池管理系统。接下来,可能还要经过直流-直流转换,再到电机逆变器,最后才能到达电机,驱动电车运行。每一个环节都会损失3%到15%不等的能量。当完成这一系列过程时,已经损失将近40%的能量。这些损失以热量的形式散发出来。这些热量又需要通过昂贵的热冷却方案来消散和管理。

在传统的微控制器中,信号从采集外设输入,传送到定时处理器,然后再分派给CPU。它可能在几个不同的CPU之间来回传递,然后再通过定时处理器输出,如此形成一个循环。这是一个顺序处理的循环。在这个过程中,如果微控制器在处理一个采集信号的同时有另一个信号进来,设备就不得不等待,要么以热量的形式放弃它,或者尝试将其加入负载中。此时就会用到多核微控制器,但如果将其加到其他负载中,则会影响到延迟和确定性。也就是说,当你处理完信号再发送出去时,它的速度可能会导致你错过控制电机等重要的时机。

当然,这些算法可以适用于电压更低、体积更小的电机。但是,如今电动汽车中使用的电机和电压等级,却需要有一些新的算法。这是英特尔发布全新的自适应控制单元(ACU),希望解决的问题。

根据Jack Weast的介绍,新推出的这款ACU U310可支持将多个实时、安全关键型和网络安全功能、应用和域(多合1)整合到单个芯片之中。由于集成了一块灵活的逻辑区域,可从 CPU核中卸载实时控制算法,确保即使在将多个微控制器工作负载整合到单个区域MCU中时,也能实现可靠的性能、免受干扰(FFI)和确定性的数据传输。这种双脑路径支持更多的工作负载整合,在降低成本的同时,还能增强安全性、网络安全性和性能。

ACU还可以降低每千瓦成本并提高了能源效率,使车辆能够回收高达40%的动力总成系统能量损失。全球统一轻型车辆测试程序 (WLTP) 显示,ACU还能将效率提升3%~5%。这也意味着,与传统解决方案相比,ACU带来了更长的续航里程、更快的充电速度和更灵敏的驾驶体验,同时还能显著降低每辆车的物料清单(BOM)、电机尺寸和电池成本。

应对跨域融合趋势,未来竞争更趋激烈

据Jack Weast介绍,英特尔最初设计ACU的初衷是用于电动汽车动力总成系统,但是后来发现,其不仅可以在动力总成系统中发挥作用,也可以像传统的微控制器一样,面向许多不同的应用。目前,英特尔正在与一些客户合作,将多个不同的微控制器解决方案更高效地组合到单个芯片中。

在本次大会上,英特尔宣布了两项与ACU的合作。首先,Stellantis Motorsports选择英特尔作为关键技术合作伙伴,将ACU部署到其下一代逆变控制系统中,以提高汽车在竞技赛车环境中的性能和效率。在这一过程中,英特尔技术将控制电机,并在制动阶段回收能量。在电动方程式赛事中,逆变器发挥着至关重要的作用,任何效率的提升都将转化为宝贵的竞争优势。

其次,Karma汽车也宣布将在未来车型中部署英特尔的ACU,并展示了和英特尔联合推出的一款逆变器,该逆变器通过最佳脉冲模式控制算法来提高效率,并支持四种独特的驾驶特性,涵盖了扭矩波动减少和续航里程提升等创新功能。

在集中式电子电气架构下,动力域控制器与其他功能域的控制器(如底盘域、车身域)的融合成为发展的大趋势,也将驱动产生更多市场机遇,许多微控制器大厂都对此给予重点关注。英特尔ACU的推出,必将使这一领域的竞争更加激烈。

除ACU之外,在本届CES2025大会上,英特尔汽车事业部还宣布即将推出,计划于2025年底前量产的第二代英特尔锐炫™B系列车载独立显卡。该方案提供了高性能计算,可以支持更高级的车载AI工作负载,也可面向下一代人机交互界面(HMI)和3A级的PC游戏。

此外,英特尔和AWS共同推出基于AWS的英特尔汽车虚拟设计环境。它能够帮助解决车辆开发生命周期中的各种挑战,使工程师能够在虚拟和物理硬件设置之间无缝切换。随着汽车智能化的发展,英特尔正在加速面向汽车事业的投入,以提升车辆性能、简化开发流程、提高能源效率等。

责编: 张轶群
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