闲着没事,勾栏听曲?不不不,这次是淘了个整车控制器回来开膛破肚。
做硬件这行时间久了,很多人天天都在项目里卷BOM、卷EMC、卷成本优化,忙到最后,视野反而容易被框死在自己那一亩三分地。
想成长快一点怎么办?
最直接的方法其实就一句话:多拆、多看、多学一线大厂的设计。
因为很多东西,光靠画原理图、堆datasheet真学不到。你会发现:你以为自己已经很懂车规设计了,结果别人一个连接器布局就能让你盯半天;一个地分区方案,直接把你思路打开;电源架构一展开,团队功底立马暴露;MOS管怎么选、怎么摆,背后全是热设计思路;甚至连导热硅脂厚度,都能看出量产经验。
硬件这行业,最怕闭门造车。多看看真正量产百万台级别的产品,比自己闷头研究半年都有效。
前几天刷某鱼,看到一个赛力斯问界M5/M7的整车控制器,才90块。相比特斯拉那些动不动几百上千的拆机件,这价格简直像白送。果断拿下!
今天就拆开看看,这玩意到底用了什么方案、什么料、什么器件。
先说外壳吧。
整车控制器这种东西,防护等级一般都不低,IP67基本算标配。也就是完全防尘,并且能在1米水深下浸泡30分钟。汽车环境温差变化非常剧烈,壳体内外会形成压力差。如果处理不好,密封圈时间长了容易失效。很多控制器会加ePTFE透气膜,实现“透气不透水”。但这台控制器上没看到透气膜,它采用的是另一套思路:
板端PIN针直接和塑料壳一体注塑,塑料壳与上下铝壳之间,再用大量密封胶完成整体密封。简单粗暴,但确实有效。当然,代价也很明显——拆的时候差点把我整崩溃。胶打得是真狠,费了老大劲才终于撬开。
看标签,这个VCU控制器来自Vitesco Technologies(纬湃科技)。这家公司很多人可能不熟,但实际上来头不小。它原本是大陆集团动力总成部门,2019年独立拆分出来,专门做汽车动力系统。2024年10月又正式并入舍弗勒集团,算是典型的国际Tier1玩家。
另一方面,控制器既然做了全密封,就意味着没法依赖空气对流散热。所以必须通过导热胶,把PCB上的发热器件热量直接导到铝合金外壳。这种设计背后其实是热阻链计算:
芯片Junction → 封装 → PCB → 导热胶 → 铝壳 → 外界空气
整个链路都得算,否则满载时结温Tj压不住,寿命和可靠性都会出问题。
接着说回VCU本身。
在传统燃油车时代,和新能源VCU最接近的,其实是发动机ECU + 变速箱TCU的组合。但两者逻辑差异其实很大,传统燃油车很多热管理问题,可以直接“白嫖”发动机余热,而电动车不一样,冬天低温环境下:
VCU 要同时协调:
完全属于主动式热管理。
它本质上已经不是单纯控制器,而是整车能量调度中心。
VCU会采集:
再结合:
最终给MCU电机控制器下发目标扭矩和转速指令。同时还要协调机械制动 + 能量回收。整套逻辑复杂度,比传统燃油车高了不少。
接下来看看核心芯片。
电源PMIC用的是A2C01811905,网上几乎查不到资料,大概率是车厂定制件。MCU则是英飞凌 SAK-TC275TC-64F200,这个很多做汽车电子的应该很熟,它属于AURIX TC27x系列,是经典的ASIL-D车规MCU,TC275 最大特点之一,就是三核TriCore架构,而且是异构多核设计,核心之间可以做安全冗余和交叉校验,大幅降低ASIL-D开发难度。
MCU资源方面:
- 4MB Flash(带 ECC)
- 约424KB RAM
跑AUTOSAR和复杂整车控制策略完全够用。
反过来看,那颗PMIC大概率也是ASIL-D配套器件。
通信部分用了两颗ATA6570,这是Microchip的车规CAN FD收发器。最高支持5Mbps数据段速率,而且支持ISO11898-6 Selective Wake。这个功能很有意思,ECU可以长期处于超低功耗休眠状态,只有检测到特定唤醒帧时,才通过INH引脚拉起外部电源,唤醒MCU。对于整车静态功耗控制非常关键。
另外板子上还有两颗ST的ATIC280,以及一颗A2C00650700,网上同样查不到资料,八成又是定制IC,懂哥们欢迎评论区补充。
再说说PCB工艺。
除了连接器插针之外,整板几乎全部采用SMT贴片器件,原因其实很现实。汽车电子空间极度紧张,贴片器件体积更小,还能双面贴装,整体密度能高很多。另一方面,汽车长期处于:
环境下。插件器件长引脚容易疲劳开裂,焊点也更容易松动。SMT器件直接趴在PCB表面,机械稳定性明显更好。而且SMT更适合全自动化量产,车规产品动辄百万级产能,人工插件根本扛不住。这里还有个比较有意思的地方:这板子的插针居然是免焊Press-Fit。也就是说,所有插针都不是焊上去的。
Press-Fit原理其实是通过插针与PCB镀通孔之间的机械压配,实现电气连接。它最大的优势是可靠性极高。因为不存在传统焊点,所以:
这些问题基本都能规避。同时:
能力也更强。很多标准里,甚至认为Press-Fit可靠性比传统焊接高一个数量级。另外生产效率也高,全自动压接,不需要焊锡、助焊剂、清洗,特别适合大规模车规量产。当然缺点也有,它对PCB孔径精度要求非常高。孔太紧容易压坏PCB或插针。孔太松又会接触不良,所以加工公差控制很关键。另外在超大电流或者频繁插拔场景,也未必适合。
板子上那些黄色材料,就是导热胶,主要负责把功率器件热量导到铝壳。由于整个外壳是金属材质,所以还需要通过导电柱,把PCB GND和外壳连接起来,保证EMC屏蔽效果。整板采用了沉金工艺,这个成本其实不低。为什么不用普通喷锡?我猜有一个重要原因是保证导电柱与PCB的长期可靠接触,毕竟外壳接地可靠性,直接影响EMC表现。
最后吐槽一句:拆了5个核心IC,结果3个查不到资料,现在这些Tier1真是越来越喜欢定制芯片了。
拆到这里基本结束,你们觉得这个VCU设计水平怎么样?欢迎来云栈社区聊聊。
