宝马2024年纯电i5之E/E架构探秘

全文3195字,阅读约需10分钟,帮我划重点

划重点

01宝马将于2024年推出新一代5系,包括燃油、插电和纯电三个版本,其中纯电版G68被称为i5。

02宝马i5的高压电池通过电气化驱动单元高压接口和电机电子伺服控制系统与电机连接,高压电池有一个直接高压充电的接口。

03此外,宝马G68的自动驾驶域控制器分为低和中两个版本,低版本为ADCAM Low,中版本为ADCAM MID,均由Aptiv供应。

04宝马G68的E/E架构相较于沃尔沃先进,但与特斯拉、小米、小鹏等品牌相比仍有一定差距。

以上内容由腾讯混元大模型生成,仅供参考

宝马新一代5系于2024年全面上市,底盘代号分G60和G68两种,鉴于中国是宝马最大的单一市场,宝马照旧推出了中国市场特供车型G68,即长轴版5系,不过这一次宝马推出了燃油、插电和纯电三个版本的G68。纯电版G68还有一个名字就是i5。


宝马i5

图片

图片来源:网络


宝马G68高压部分

图片

图片来源:网络


高压电池通过电气化驱动单元高压接口和电机电子伺服控制系统与电机连接,高压电池也有一个直接高压充电的接口。


图片

图片来源:网络


联合充电单元CCU连接高压充电接口、电动空调压缩机、电辅助加热、低温电池加热。


图片

图片来源:网络


宝马的高压电路上有一个气体发生器监测系统,锂离子电池(LIB)发生异常时,其产生的气体主要成分除了氢气(H2)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)以外,还存在烃类VOC气体(EMC、DMC、ECD等)。这些烃类VOC气体通常被认为是LIB电解液中的有机溶剂或者为其热分解物。通过在LIB应用设备的安全装置内设置下述各种气体传感器,可及早检测出锂离子电池(LIB)发生异常时所产生的各种气体,然后在几毫秒内切断电源。还有一个特别为救援设置的切割点。


宝马G68的以太网通信框架图

图片

来源:佐思汽研根据网络整理绘制


自动驾驶域控制器分低和中两个版本,低版本为ADCAM Low,中版本为ADCAM MID,均由Aptiv供应。其中,中版本的ADCAM MID核心芯片是Mobileye的EyeQ5M,算力仅仅是4.6TOPS@INT8,远远低于国内品牌;存储系统DRAM容量仅仅是0.5GB,国内品牌高端DRAM容量是32GB,中端是12-16GB,低端是4-8GB,相对宝马有压倒性优势,而容量越高,可以运行的模型就越大。当然这也不能说宝马技术不如国内品牌,ADCAM Mid的设计早在2019年便确定了,在2019年这个配置还不算太差。宝马的T-BOX称TCB,有三个版本,带身份ID识别与不带身份ID识别,带身份ID识别还分100M和1000M两种,TCB盒子由LG电子供应。V2X盒子也是选配。升压器就是booster,实际上是低频放大器,俗称低音炮,高配车型才有。


HU-H是宝马的车机,分三、四、五、六共四代。第五代和第六代硬件系统基本相同,核心芯片就是国内大量使用的高通SA8155P。宝马轿车2、3、4系列的2024版仍然在用第四代HU-H主机,核心芯片还是英特尔的A3970,落后高通SA8155不少。SUV即X2\X3\X4的2024版更落后,使用最老式的第三代HU-H。5、6、7、8系列和纯电i系列使用第五代HU-H,X5/X6的2024版,高配使用第五代HU-H,低配第三代HU-H。X7/XM的2024版低配使用第四代HU-H,高配使用第五代HU-H。2024版X1是大改款,使用最先进的第六代HU-H,与第五代相比主要差别是操作系统从Linux转移到了开源的安卓。


宝马G68的FlexRay总线框架

图片

图片来源:网络


图片

图片来源:宝马


宝马这里的动态稳定控制系统DSC/虚拟集成平台VIP实际就是大陆汽车的MK-C1线控制动系统,如上图,宝马加入了制动诊断电路,为了独出心裁宝马给MK-C1改名DSCi,宝马自2020年开始全线导入,不仅是纯电车,燃油和混动车亦是如此。


所谓竖向动态平台VDP就是双轴空气悬挂的ECU,VDP整合了之前的电子高度控制系统(EHC)和垂直动态管理系统(VDM),使整体控制结构更加简洁明了。4个(左前、右前、左后、右后)空气悬架上不再配有单独的控制模块,因此当某个空气悬架出现故障时,直接更换相应的空气悬架后车辆即可恢复正常,无需再对相关控制单元进行匹配。VTG是对应四驱的分动器,动力传递到带有多片离合器的分动器,然后再通过传动轴传递到后桥上,在普通路面上,分动器内的电机压紧离合器片,再将一定比例的动力传递至前桥上,再传递到4个车轮上。这套系统应用在前驱车上也叫纵向力矩分配(LMV)。


奔驰奥迪、宝马和沃尔沃在底盘部分坚持用FlexRay总线,和传统以太网比FlexRay的优点是可靠性高、安全性高,缺点是速率远远低于以太网,供应商单一,且成本高。传统以太网经过TSN标准增强,安全性与可靠性不逊于FlexRay,速率远在FlexRay之上,延迟更低,更适合高算力、高带宽的新型汽车计算架构。豪华车最大化利用研发成果,仍然保留部分FlexRay总线,但车载以太网正在蚕食FlexRay的市场,豪华车的车载以太网比例也在逐步增加。


FlexRay对于一些面向高速的实时闭环控制的控制器能够很明显的凸显其高速容错的优点。下面针对FlexRay的一些特性和CAN进行对比,以展示其优势:
  1. FlexRay高达10Mb/s的带宽为高精度控制的车辆控制器提供了更大的便捷,能够实现多个ECU之间参数的迅速交互和实时性控制。
  2. FlexRay两条独立的通道CHA/CHB在物理层上能实现完全的解耦,可实现更大传输速率的要求或是实现冗余传输以保证数据传输的安全性。
  3. FlexRay的时间片长度可以在一定范围内自由设置,区别于CAN消息每帧8byte的限制,FlexRay帧数据段长度可在0~254byte之间自由变动。
  4. FlexRay是时间触发的网络,各个节点均有其本地的时钟,并与全局时钟相对应,对于实时性功能的实现有很大帮助。
  5. FlexRay的通讯段内包含静态段和动态段两个部分,可以同时实现时间触发的实时性和精确性以及事件触发的灵活性和可配置性。
  6. FlexRay支持多种形式的拓扑结构,对于较为简单的网络,一般可采取和CAN网络类似的被动总线型拓扑结构;而对于安全性要求较高,或是多个模块之间进行的数据传输,可采用主动星型拓扑结构,对数据进行选择性的主动截断或者发送,可防止一个模块出现故障时导致整个网络的瘫痪。


宝马G22网络拓扑图

图片

图片来源:网络


宝马G22网络拓扑图,G68与之基本差不多,只是去掉了48V系统加了高压系统,整体基本没变化,SAS即智能驾驶系统,TRSVC即360全景系统,在G68里叫UCAP (Ultrasonic Camera Automated Parking)。


网络的核心就是BCP,基础中央平台,由伟世通提供。


宝马BCP拆解图

图片

图片来源:佐思汽研


BCP设计复杂,拆解图如上。使用了多达4个MCU,分别是意法半导体的SPC58NH92C5HMI0,意法半导体的SPC58NH92C3HMI0,意法半导体的ST33G768A和NXP的S32K116BF。SPC58NH92C5HMI0是386脚,SPC58NH92C3HMI0是302脚,大小非常明显,这两片MCU都配备一片英飞凌的Hyper存储,型号为S71KL256SC0BHB00。这两个MCU都是ASIL-D级MCU,40纳米工艺制造,三核芯设计,内含10MB的Flash,每个MCU提供24个LIN接口、16个CAN或CAN-FD接口、两个以太网接口、两个FlexRay接口,是主MCU,价格在30-35美元之间。ST33G768A是专为汽车无钥匙接入系统设置的安全MCU,内含768KB的Flash,价格约5-7美元。S32K116BF是ASIL-B级MCU,可能是汽车照明系统的MCU,价格大概是1美元。


BCP中另一个核心元件是以太网交换机,由博通供应,型号为BCM89541,有7个以太网接口,其中4个接口内置了100M物理层,节约了不少成本,减少了PCB板面积。诊断方面加了两颗德州仪器的DP83TP81物理层芯片。


我们可以和特斯拉的车身域控制器做一个对比,特斯拉自2018年设计Model 3后至今就没有更改过E/E架构,因为是2018年设计的,因此用的元件先进性远远落后于宝马,特斯拉的车身控制器核心是意法半导体的SPC56EC74B3,这是2015年的产品,没有汽车功能安全ASIL认证,Flash容量也只有3MB,不支持车载以太网,意味着OTA速率很低。LIN接口仅有10个,CAN接口仅6个,当然这片MCU价格也只有宝马所用MCU的一半。


宝马G68的E/E架构比沃尔沃要先进很多,比特斯拉也要先进一点,和小米、小鹏比基本差不多,与问界M9、智己、蔚来ES8比略微低一点点,因为它没有划分Zone。但所有关键元件基本都是2020年后的新产品,性能优异,安全性高,可靠性高。不过在智能驾驶领域,国内新兴造车确实是遥遥领先。


免责说明:本文观点和数据仅供参考,和实际情况可能存在偏差。本文不构成投资建议,文中所有观点、数据仅代表笔者立场,不具有任何指导、投资和决策意见。