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從新能源汽車的設(shè)計(jì)來考慮

發(fā)燒友產(chǎn)品 ? 來源:Imagination Tech ? 作者:Jamie Broome ? 2021-10-14 11:16 ? 次閱讀
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購買新能源汽車(簡稱EV)的人數(shù)正在呈現(xiàn)爆炸式增長。據(jù)估計(jì)到2030年道路上的新能源汽車數(shù)量將達(dá)到1000萬輛,到2040年這個(gè)數(shù)字將達(dá)到3600萬。隨著政府制定碳排放目標(biāo)以及越來越多的消費(fèi)者意識到新能源汽車在使用成本和環(huán)境保護(hù)方面的好處,汽車行業(yè)正處于一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。這一變化發(fā)生的同時(shí)高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)和自動(dòng)駕駛功能也正隨之而來。

隨著LV3和LV4自動(dòng)駕駛技術(shù)越來越普及,駕駛員可以將注意力從道路上轉(zhuǎn)移開,不用過分操心駕駛。人們對傳感器的需求正在不斷的增長,這些傳感器將被集成到車輛上從而替代司機(jī)的眼睛。越來越多的攝像頭、外部激光雷達(dá)(LIDAR)甚至內(nèi)部傳感器來監(jiān)控駕駛員的安全和注意力,這對未來的駕駛無疑是件好事,但是有一點(diǎn)是非常具有挑戰(zhàn)性的:電力的消耗。

傳感器消耗的每一瓦特的功率都會(huì)影響車輛的行駛里程,那么汽車制造商如何在不影響車輛行駛里程的情況下實(shí)現(xiàn)未來汽車的特性呢?

從新能源汽車的設(shè)計(jì)來考慮

一個(gè)簡單的方法是提高系統(tǒng)本身的效率。通過開發(fā)能夠能夠采集數(shù)據(jù)的低功率的傳感器我們可以立刻節(jié)省功耗,但是所有采集到的數(shù)據(jù)都需要傳輸?shù)侥硞€(gè)處理器進(jìn)行處理,數(shù)據(jù)越多芯片處理的功耗就越大。自動(dòng)駕駛的高級概念車和先進(jìn)的ADAS系統(tǒng)依賴于PC級別的水冷GPU解決方案,以處理這些密集和復(fù)雜的計(jì)算。但是當(dāng)電池的容量有限時(shí),350W功耗的GPU就顯得捉襟見肘了。

解決這個(gè)問題的最好辦法之一就是從頭開始設(shè)計(jì),考慮將汽車作為一個(gè)平臺。與其采用多種模塊設(shè)計(jì)不如使用更高密度的芯片來實(shí)現(xiàn)更高效的計(jì)算,同時(shí)減少車內(nèi)芯片的數(shù)量。采用定制的設(shè)計(jì)就可以從底層開始實(shí)現(xiàn)功能安全設(shè)計(jì)。例如最近為汽車設(shè)計(jì)的Imagination XS系列GPU就符合ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)。這意味著單個(gè)GPU可以在內(nèi)部立即進(jìn)行故障檢測。與其他解決方案相比汽車制造商對芯片的需求減少了50%。

從宏觀到微觀,把小的收益放大

在我們主要的ADAS GPU產(chǎn)品中,我們有定制設(shè)計(jì)的、高密度的、功能安全的芯片,但我們還能怎樣降低功率讓駕駛員在不關(guān)閉所有設(shè)備的情況下行駛更多的里程呢? 在任何現(xiàn)代汽車中都集成了數(shù)百個(gè)電子控制單元(ECU),分布在汽車的各個(gè)模塊中。這些單元可以控制和監(jiān)控高端ADAS功能,甚至可以控制汽車的電動(dòng)后視鏡。每個(gè)微控制器都需要控制自己的功能在整個(gè)汽車系統(tǒng)里面的功率預(yù)算,一兩個(gè)微控制器可能產(chǎn)生的影響,但整體上來看功率數(shù)則非常大。降低汽車中ECU的數(shù)量也是功能安全考慮的一方面,每個(gè)核需要管理一個(gè)單獨(dú)的應(yīng)用或功能來確保沒有信息交叉以及整個(gè)系統(tǒng)的功能安全,IP供應(yīng)商正在研究如何以聚焦安全的方式來挑戰(zhàn)傳統(tǒng)的做法。

降低功耗的一種方法是將不同ECU控制的功能變成一個(gè)多核的ECU處理單元,通過將多種功能合并,無論是定位,還是其他場景應(yīng)用,我們都可以降低對獨(dú)立ECU的需求以及由此產(chǎn)生的功率消耗。硬件虛擬化是一種方案選擇,它允許GPU執(zhí)行多個(gè)工作負(fù)載,例如儀表盤、后視攝像頭、信息娛樂控制中心都有一個(gè)芯片來負(fù)責(zé)處理。在一個(gè)GPU上將這些功能隔離開來,多個(gè)操作系統(tǒng)和功能就可以同時(shí)獨(dú)立運(yùn)行,通過滿足功能安全標(biāo)準(zhǔn)比如ISO 26262對每個(gè)核的故障進(jìn)行自檢,我們很容易看到ECU的數(shù)量大幅減少。

保持向前發(fā)展

新能源汽車并沒有廣泛的使用,而且這個(gè)行業(yè)也還沒有形成一個(gè)更加安全的自動(dòng)駕駛標(biāo)準(zhǔn)。從ADAS到門鎖,每一瓦特的功率都至關(guān)重要,將新能源汽車與自動(dòng)駕駛技術(shù)緊密結(jié)合在一起的關(guān)鍵就是IP供應(yīng)商以及芯片廠商,他們將繼續(xù)為汽車開發(fā)支持各種功能特性并實(shí)現(xiàn)低功耗提供解決方案。

責(zé)任編輯:haq

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