2024年，国内汽车行业的降价潮异常凶猛，最近许多汽车企业高管的讲话都明显透露着焦虑。
乘联会数据显示，2024年1-5月有136 款汽车降价，而2023年全年是139款，价格战比去年更激烈。其中，纯电车型的降价数量超过了燃油车——2023年为70款，而2024前5个月就达到56款。
而且纯电车型的降价幅度也很大——2023年月均综合促销幅度2.4%，今年4月一路飙升至12.8%，假设售价20万元，降价金额达到2万多元。
抛开不理性降价因素，电池降本为这轮新能源汽车降价筑下根基。彭博社数据显示，2023年锂电池均价比2019年下降了45%左右，从258 美元/kWh降到141美元/kWh，预计2024年底将降至60美元/kWh以下，这意味着70kWh车型的锂电池成本只需要3万元左右。而VDA尺寸磷酸铁锂电池均价更是低至400-500元/kWh，预计今年年底将降至300元/kWh，也就是说70kWh车型的电池成本只需要2.1万元。
预计这场降价风暴还将持续数年，这将迫使车企和供应链企业要在运营的每个层面削减成本。粗略计算，电池约占新能源汽车BOM成本的40%，而电驱系统占10%-20%，为此，电驱系统降本也是重中之重。
但是深圳某电驱企业副总裁指出，汽车电驱成本很透明，各家很难做出差异化成本，所以做电驱的企业比较辛苦，做了很多事情但不赚钱。
电驱系统的成本真的无法再优化了吗？有哪些方式可以降本？
6月28日，英飞凌在苏州举办了“第二届汽车创新峰会IACE”，并宣布新一代车规级MCU——AURIX™系列TC4x产品即将在今年第四季度量产。
“行家说动力总成”参与了英飞凌的媒体沟通会，发现英飞凌的TC4x或许能为电驱系统降本带来新的思路。
英飞凌登顶车规MCU头把交椅
AURIX™ TC4x实现重大技术升级
出席本次英飞凌大会的汽车OEM厂商包括：长城、吉利、奇瑞、理想、广汽、上汽、一汽、长安、比亚迪、蔚来、小米、哪吒汽车、高合、陕汽、重汽等。
全球头部零部件厂商也悉数参会，包括博世、联合汽车电子、大陆、海拉、安波福、纬湃科技、采埃孚、科博达、延锋、马瑞利、均胜电子、博格华纳、维宁尔、麦格纳、宁德时代、福瑞泰克、经纬恒润、华测导航、威迈斯、埃泰克、华域视觉、联创等。
英飞凌AURIX™ TC4x发布会吸引大半个汽车圈的高度关注是有原因的。TechInsights数据显示，2023年英飞凌汽车MCU销售额较上年增长近44%，占全球市场的28.5%，首次拿下全球汽车MCU市场份额第一。而英飞凌汽车MCU增长的最大驱动因素来自AURIX系列微控制器，2020年第一季度AURIX™ MCU的全球交付量为1亿颗，截止目前交付量已达到10亿颗，使用该芯片的汽车品牌数量超过50家。
TC4x是英飞凌AURIX™ 系列MCU的第三代产品，是英飞凌综合对客户、对市场、对应用、对技术发展趋势的理解开发的领先解决方案，将能够很好地满足基于域控和区控的 E/E 架构对功能集成的强烈需求，通过安全系统支持电动交通和自动驾驶的发展。
相对于上一代产品，AURIX™ TC4x有哪些功能进化？简单来说包含了：性能提升、领先的信息安全理念、丰富的软件生态、更完善的功能安全架构、集成并行处理单元以及支持硬件虚拟化等。
TC4x不仅具备更高的时钟频率，其并行处理单元 (PPU)也将上一代AURIX™计算能力提高78%；信号处理单元(SPU)接管了多传感器融合信号处理的计算，与上一代相比，性能提高了4倍。详细对比请看下表，接下来分析一下AURIX™ TC4x这些新功能在实际的电驱系统开发中可以带来哪些帮助。
TC4x性能更强、通信外设更丰富
支援电驱实现深度集成降本
多合一集成已经成为了电驱动行业公认的发展方向，通过共享外壳耦合、冷却系统、电路及功率开关器件，能有效降低电驱动系统的体积、重量和制造成本。
目前，电驱行业越来越卷，驱动总成已经从早期的3合1，发展到多合一，未来还将发展到动力域内融合，甚至跨域融合。
三合一集成是当前行业主流做法，但多合一方案已开始逐渐上量并展现出其优势，现在已经发展到8合1，甚至是12合1，详细请看下表：
不过，目前行业内的多合一电驱仍属于物理集成，进一步降低电驱系统和整车的开发成本还需要从域控、芯片、功率和功能四个领域进行深度融合。现阶段，功率级集成和控制级集成等方案成为各家主机厂和电驱供应商降本的关键，例如将三电、热管理、充配电等高压功能集成在同一个MCU芯片内，通过“一芯集成”实现电路复用、结构复用，据测算，相比分布式的集成方案成本可以下降近20%。
然而，这种“一芯集成”难度较大，主要挑战包括：
● 集成的功能变多，对MCU的处理能力要求更高。
● 硬件消耗资源多，涉及到PIN脚、内部存储以及内核资源的分配。
某汽车品牌副总裁表示，由于新一代域控架构融合了更多的功能，因此对算力和端口的要求就更高了，汽车厂商在选择MCU时会很头痛，此前的MUC产品很难兼顾成本、多通信端口等设计要求。
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为了解决用户痛点，英飞凌AURIX™ TC4x将CPU内核升级为6个全锁步的TriCore™ 1.8嵌入式内核，主频也从之前的300MHz大幅提升到了500MHz。
通信端口方面，AURIX™ TC4x系列微控制器配备了5 Gbit以太网和PCI-E等高速通信接口，以及CAN-XL和10BASE T1S以太网等新接口。更大的网络吞吐量和更强的互联性，为客户带来了开发全新电子/电气架构所需的出色性能和灵活性。
同时，TC4x还新增了数据路由引擎(DRE)硬件加速器，可显著加速 CAN-to-CAN 或 CAN-to-IEEE1722 等数据路由任务，在不增加 CPU 负担的情况下实现最小延迟。
事实上，这种多合一集成对车企的组织架构和协作提出了更高的要求，电驱整合多种功能通常会面临几个问题：
● 研发人员如何协调开发。
● 如何让研发人员同步开发而且相互之间没有干扰。
TC4x的另一个亮点首次引入了虚拟化技术，每个TC1.8内核最多支持8个虚拟机，可以帮助客户重新构建整车EE架构，最大化利用MCU的硬件资源，其资源隔离的特性还可以降低软件开发和集成的难度，更好地满足功能安全和信息安全的要求。
据了解，英飞凌的AURIX™ TC4x是一个多核 (multi-core）系统，并且增强支持虚拟化 (virtualization）功能和分区（partitioning）功能。它可以单独在每个核上启用/禁用虚拟化。
以双电机与DC-DC的功能融合为例，VM1运行MCAL和通信协议栈，VM2运行Inverter A的应用，VM3运行Inverter B和DCDC的应用，每一个应用里面可以有一个或者多个虚拟内核，不同的虚拟机（VMx）通过Hypervisor实现它们的调度。这样可以最大化地利用MCU的硬件资源，减少ECU数量，降低系统的BOM成本。
此外，Inverter应用和DCDC应用的开发可能来自不同的软件团队，即使他们的开发环境（操作系统、编译器、调试器）不同，由于应用跑在不同的虚拟机里面，彼此之间互不干扰，从而降低了开发和集成的难度。
随着“软件定义汽车”的进化，电子电气架构越来越走向域控制、中央控制，其中动力底盘域将会通过驱、制、转、悬各子系统的融合智能控制，形成“动力域小脑”。例如，长城汽车的智卡9合1动力域控制器，将整车控制、变速器控制、电机控制、电池管理系统、转向控制等9种关键控制能力高度集成，芯片数量减少了40%，整车线束缩短了20%。
动力域控示意图 来源：清华大学苏州汽车研究院
无论是域内集成还是跨域融合，电驱动力系统都可以得益于 AURIX™ TC4x 的硬件虚拟化性能，在一片TC4x 芯片上，通过部署虚拟机软件，可以独立运行多个不同的 ECU 功能，并实现互不干扰，加速产品的开发。
TC4x自带AI功能
为电驱降本提质打造一扇“任意门”
AURIX™ TC4x的另一个重要亮点是引入了并行处理单元（PPU）,目的是卸载主CPU的信号处理、滤波和其他数学运算，从而为要求严格的应用（例如实时控制、传感器信号处理和轨迹规划等）提供高计算能力和缩短执行时间，并且能支持实现简单的神经网络算法。
简单来说，PPU可以在电驱系统、域控制器/区域控制器、ADAS等多个应用场景中嵌入AI技术，发挥高安全性智能预测、智能控制的关键作用。
目前，TC4x 的AI功能已经被“玩出花”。例如，英飞凌和Eatron 签署合作协议，借助PPU的先进机器学习功能，提高AI驱动的电池管理软件的性能和准确性；英飞凌科技和Aurora Labs联手推出基于 AI 的解决方案，以提高转向、制动和安全气囊等汽车安全性。
实际上，TC4x 的AI功能还可以用于降低电机控制成本。
英飞凌对外展示了基于AURIX™ TC4x的AI电机控制演示系统，该系统利用PPU实现了无感FOC的电机控制，利用Ekkono SDK搭建神经网络训练模型得到电机位置和速度信号，可以省位置传感器的成本，减少系统成本。
TC4x 的AI功能还可以用于解决另一个电机传感器难题——转子温度传感器。
通常情况下，电机转子一旦超过180℃，会引发退磁甚至电机损坏等灾难性后果。尤其是汽车高速电机的转子温度是影响电机安全性能的关键数据，但转子温度测试一直是测试行业的难点。
国际上对高速转子测温技术开展了大量的研究，目前主要集中在无线遥测和高速滑环两种技术路线，目前遥测核心发送和接收模块全部依赖进口，无法完全实现国产化，成本方面每个通道约7-8万元，滑环引电器国内成本每个通道约2-3万元。
为了降低传感器成本，汽车转子温度是通过定子温度的物理模型计算得出的，但计算偏差相当大，所以，当下汽车行业普遍做法是将转子温度控制在150℃以内，而不是足额使用电机性能。
因此，降低电驱系统成本还可以从转子温度精确估算入手，通过充分发挥电机使用潜能,增加电机峰值转矩持续时间,实现电机定子成本降低。
目前已经有厂商实现了相关技术开发，例如长安深蓝的原力超集电驱就是通过温度场实时动态预测技术，基于试验大数据的算法，建立了电机转子、功率模块等部件的动态热预测模型，在整车运行环境下实时估算精度可达±3℃，可以对转子温度进行实时保护，即便转子温度上升到170℃的水平，丝毫不用担心转子的任何衰减，最终实现较预定功率指标提升20%的成绩。
TC4x 的AI功能在这方面很具有应用价值，通过其自带的人工智能算法，准确预测分析转子温度，从而不需要依赖昂贵的硬件传感器，或者增加电机余量、降额使用电机性能，最终达到降本提质的效果。
以上只是英飞凌AURIX TC4x在动力总成和电驱应用中的一些创新应用方向，实际上，TC4x的功能非常强大，适用的范围也非常广泛，例如智能驾驶域、车身域、底盘域等汽车电子控制器应用场景，据透露，一家领先的欧洲汽车制造商计划在即将量产的新车上安装约35颗AURIX™ MCU。
“软件定义汽车”是改变当今汽车产业生态的必由之路，期待AURIX™ TC4x与新能源汽车厂商碰撞出更多的创新火花，加速推进汽车产业向智能化、绿色化发展。
END.
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