特斯拉Cybertruck整體電子系統(tǒng)框架

特斯拉的Cybertruck自2019年11月推出原型車，直到2023年11月才正式量產(chǎn)，它重量驚人，有3.13噸重，長(zhǎng)度達(dá)5683毫米，裝備123度鋰電池（816V,150Ah），AC充電功率11.5千瓦，400伏直流充電功率250千瓦，800伏為350千瓦。

數(shù)據(jù)來源：特斯拉，經(jīng)佐思汽研整理

特斯拉Cybertruck相對(duì)Model3/Y有兩大區(qū)別：一是大量使用以太網(wǎng)，Model3/Y的設(shè)計(jì)非常老舊，只有車機(jī)和智能駕駛用到了以太網(wǎng)；Cybertruck是2022年的設(shè)計(jì)，相對(duì)Model3/Y先進(jìn)程度很高，但與國(guó)產(chǎn)比亞迪騰勢(shì)N7先進(jìn)程度基本差不多，落后于問界M9。二是特別考慮接線端子防氧化，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)多采用鍍金端子，傳感器節(jié)點(diǎn)為提高導(dǎo)電率則是鍍銀，這非常罕見。

特斯拉Cybertruck整體電子系統(tǒng)框架

來源：特斯拉，經(jīng)佐思汽研整理

特斯拉Cybertruck整體電子系統(tǒng)框架，高側(cè)驅(qū)動(dòng)HSD也叫高邊驅(qū)動(dòng)，開關(guān)元件位于 Vcc 和負(fù)載之間，而低邊驅(qū)動(dòng)開關(guān)元件位于負(fù)載和公共端之間。高邊驅(qū)動(dòng)通常用于比較精密的器械，略微復(fù)雜，一般帶自舉電路（也叫升壓電路），通常BMS或MCU有多個(gè)HSD端口。上圖中座艙域控制器，特斯拉稱之為MCU，其和診斷部分有兩路以太網(wǎng)連接。

和比亞迪MPV近似，Cybertruck采用左右后三個(gè)域控制器，用以太網(wǎng)連接。而Model3/Y是左中右三個(gè)控制器，用老舊的CAN線連接，在筆者看來不算嚴(yán)格意義上的域控制器，嚴(yán)格意義上的域控制器必然帶以太網(wǎng)做點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊，而非CAN這種總線式通信，以太網(wǎng)是基于服務(wù)的，CAN是基于信號(hào)的，所謂軟件定義汽車實(shí)際就是服務(wù)定義汽車。以太網(wǎng)與CAN之間有著天壤之別，看車輛的先進(jìn)程度就看以太網(wǎng)的應(yīng)用程度和以太網(wǎng)的帶寬高低。上圖中智能駕駛ECU與右域控制器特別標(biāo)注千兆以太網(wǎng)，其余應(yīng)該都是百兆。

為了保證整車線束布局更集中有序，高壓控制器的以太網(wǎng)與右域控制器的互聯(lián)信號(hào)走線，通過板卡連接器bypass，代替控制器外車架穿孔走線或者繞線，接插件pin腳分配靈活，出線方式靈活，但存在接線不牢固隱患。這是比較少見的設(shè)計(jì)，可能是因?yàn)镃ybertruck的獨(dú)特外形，鋁合金壓鑄注定外形難以復(fù)雜，其內(nèi)部線束空間也有限。以太網(wǎng)接口端子大部分都鍍金。

特斯拉Cybertruck中控控制器

來源：特斯拉，經(jīng)佐思汽研整理

特斯拉Cybertruck的車機(jī)系統(tǒng)包含了網(wǎng)關(guān)，估計(jì)是內(nèi)部空間不足，或者設(shè)計(jì)完成度低，因此特別加了一個(gè)Console控制器，單獨(dú)對(duì)應(yīng)USB。國(guó)內(nèi)通常都把這部分集中在座艙控制器，像SA8295/SA8255這樣的芯片，USB接口比較豐富，特斯拉用的AMD的車機(jī)V1000系列芯片原本設(shè)計(jì)是用于筆記本電腦領(lǐng)域或工控機(jī)，需要擴(kuò)展USB接口。無(wú)線充電和NFC也掛在Console之上。此外，特斯拉第二排的HVAC或者說空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)扇制動(dòng)器Vane Actuator全部都掛在Console控制器上，全部是半橋驅(qū)動(dòng)。特斯拉第二排的HVAC水平與垂直分開致動(dòng)，左右也分開，還是比較少見的設(shè)計(jì)。

特斯拉的左前門控制器架構(gòu)

來源：特斯拉，經(jīng)佐思汽研整理

Cybertruck沒有使用傳統(tǒng)的門把手，而是在窗戶邊緣的B柱上安裝了一個(gè)小按鈕，可以讓車門打開約2英寸，然后可以用手抓住車門并將它完全打開。在寒冷和結(jié)冰的天氣條件下，這項(xiàng)功能可能很難使用。左域控制器與左前門控制器用CAN線連接，其余基本都是硬線或LIN。后視鏡頗為復(fù)雜，加熱和DIM用高側(cè)驅(qū)動(dòng)，折疊和傾斜用半橋驅(qū)動(dòng)。國(guó)內(nèi)座椅部分集成度不高，通常用單獨(dú)的座椅控制模塊，特斯拉則是將其集中在域控制器中。

特斯拉座艙內(nèi)架構(gòu)

來源：特斯拉，經(jīng)佐思汽研整理

特斯拉座艙內(nèi)架構(gòu)，基本都是CAN線或硬線連接，60Hz毫米波雷達(dá)是CAN-FD連接，主要檢測(cè)有沒有把小孩或?qū)櫸镞z忘車內(nèi)。攝像頭加熱是為防止雪覆蓋攝像頭，加熱的其實(shí)不是攝像頭，是攝像頭區(qū)域的玻璃。DMS攝像頭，特斯拉稱之為車廂鏡頭，車廂鏡頭可以判斷駕駛?cè)耸欠駥Ｐ囊约疤峁┞曧懢瘓?bào)，以便在啟用「Autopilot 自動(dòng)輔助駕駛」時(shí)仍提醒駕駛員注意路況。根據(jù)默認(rèn)，除非駕駛員啟用數(shù)據(jù)分享，否則鏡頭產(chǎn)生的影像和影片不會(huì)離開車輛本身，也不會(huì)傳送給包括 Tesla 在內(nèi)的任何人。如果駕駛員啟用數(shù)據(jù)分享并且發(fā)生嚴(yán)重的安全事件(例如，碰撞)，會(huì)將車廂鏡頭短片分享給 Tesla。手套箱的開啟是電動(dòng)的，需要點(diǎn)擊中控屏控制頁(yè)面的手套箱才能開啟，且手套箱是可以設(shè)置四位密碼的，頗為復(fù)雜。手套箱上還有測(cè)試位移的霍爾傳感器。

特斯拉智能駕駛電子架構(gòu)

來源：特斯拉，經(jīng)佐思汽研整理

上圖是特斯拉智能駕駛電子架構(gòu)，前三目設(shè)計(jì)，寬、窄和中三個(gè)FOV。8攝像頭設(shè)計(jì)，攝像頭側(cè)端子都鍍金，傳輸?shù)街悄荞{駛ECU側(cè)端子都鍍銀。所有天線、收音頭、T-BOX端子兩側(cè)都鍍金。座艙域控制器全部端子鍍金，包括T-BOX的以太網(wǎng)接口。FM/DAB收音頭外置非常罕見，可能是大面積鋁合金覆蓋導(dǎo)致車內(nèi)信號(hào)不好。

Cybertruck前排配備18.5英寸超大觸摸屏，分辨率2k，后排配備9.4英寸觸摸屏，可以調(diào)整座椅、空調(diào)，也可以播放視頻或聯(lián)網(wǎng)。

特斯拉Cybertruck CAN總線網(wǎng)絡(luò)

來源：特斯拉，經(jīng)佐思汽研整理

特斯拉Cybertruck CAN總線網(wǎng)絡(luò)，特斯拉力求網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化，只有車身、轉(zhuǎn)向與制動(dòng)、HVAC與超流體CAN總線，不像國(guó)內(nèi)常見CAN有好多條。其LIN網(wǎng)絡(luò)主要用在車燈上，大部分都采用硬線直接連接，將網(wǎng)絡(luò)部分集中在域控制器內(nèi)部，靈活性欠缺，難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能，比如氛圍燈，特斯拉對(duì)這些花俏的功能也不在意，這樣最大的好處是線束和裝配成本較低。

此外，特斯拉還在用比較老舊的iBooster，需要單獨(dú)的液壓控制器，國(guó)內(nèi)都開始用One-Box的博世IPD了。特斯拉的線控轉(zhuǎn)向比較有特色，線控轉(zhuǎn)向簡(jiǎn)單說就是徹底取消方向盤和車輪的物理連接，使用電信號(hào)來操控車輪轉(zhuǎn)向，特斯拉使用雙重冗余，有兩套完全一樣的系統(tǒng)。線控轉(zhuǎn)向和目前的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向沒有本質(zhì)區(qū)別，只不過線控轉(zhuǎn)向體積可以大幅度縮小。特斯拉還可以后輪轉(zhuǎn)向。

特斯拉Cybertruck高壓系統(tǒng)

來源：特斯拉，經(jīng)佐思汽研整理

特斯拉Cybertruck高壓系統(tǒng)，高壓控制器與后域控制器之間有以太網(wǎng)連接，非常罕見，通常高壓控制器算法很簡(jiǎn)單，不會(huì)傳送太多數(shù)據(jù)量，高壓控制器也用上以太網(wǎng)的，特斯拉是第一個(gè)。48V配電盒即PCS，交流分布盒或者叫交流配電盒接收的也是48V。與BMB的連接是CAN總線。Pyro電池?zé)熁饠嚅_就是一種類似保險(xiǎn)絲的裝置，在檢測(cè)到碰撞或煙火時(shí)，類似于氣囊那樣爆開，隔斷銅排電池之間的連接，特斯拉在2017年就開始用了。

對(duì)于電池電流的監(jiān)測(cè)，電流信號(hào)會(huì)送到BMS，給BMS做充放電控制，電池SOC估算，以及過流和過充的保護(hù)。特斯拉采用電阻分流shunt方式，分流器（shunt）是根據(jù)直流電流通過電阻時(shí)電阻兩端產(chǎn)生電壓的原理制作而成，分流器實(shí)際就是一個(gè)阻值很小的電阻,其測(cè)量簡(jiǎn)單，直流測(cè)量精度可以達(dá)到比較高的程度。

影響分流器測(cè)試精度關(guān)鍵點(diǎn)在于電阻的穩(wěn)定性。分流器在通過大電流時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，使分流器的溫度升高，要保證分流器的檢測(cè)精度，生產(chǎn)分流器的材料必須具有較小的溫度漂移，電阻值受溫度的影響較小。由于錳銅具有溫度性能好、溫度漂移小等優(yōu)點(diǎn)，因此常用來作為生產(chǎn)分流器的材料。傳統(tǒng)的分流器生產(chǎn)采用釬焊的生產(chǎn)工藝。特斯拉是增加了一個(gè)SHUNT內(nèi)部的溫度傳感器，應(yīng)該是利用溫度傳感器的數(shù)值做一個(gè)升溫系數(shù)矯正。這個(gè)SHUNT有兩個(gè)方向。同時(shí)最大工作電流時(shí)在分流器上產(chǎn)生最大值為50mV的壓降。但是50mV的壓降相對(duì)來說非常小，在用AD進(jìn)行采集時(shí)一般要加上適當(dāng)?shù)姆糯箅娐贰Ｗ畛Ｓ玫姆糯蠹硬杉鉀Q方案就是AS8510這個(gè)芯片，內(nèi)部集成放大器的ADC芯片，放大系數(shù)可以通過軟件配置。特斯拉應(yīng)該用的就是這個(gè)芯片，分流器有熱損耗，好處是比較簡(jiǎn)單。這項(xiàng)技術(shù)在2017年的特斯拉上就已經(jīng)用了。

不過目前更先進(jìn)的做法是與高壓總線隔離的磁通門技術(shù)，磁通門電流傳感器是直接CAN信號(hào)輸出，不需要客戶系統(tǒng)層面做額外的標(biāo)定和校準(zhǔn)，幫客戶節(jié)省很多開發(fā)成本和時(shí)間，也避免了用分流器做需要額外的溫度補(bǔ)償和標(biāo)定。再者它與高壓總線是隔離的，可以保證系統(tǒng)安全。它不需要考慮發(fā)熱的問題，也沒有過流過載的限制，具備無(wú)限的過流能力，也避免了分流器電阻片發(fā)熱帶來的老化問題。CAN系統(tǒng)的引入也有麻煩，就是需要重新設(shè)計(jì)高壓系統(tǒng)的CAN網(wǎng)絡(luò)，CAN這種基于信號(hào)的總線系統(tǒng)，每一次更新基本上都是推倒重來，升級(jí)比較麻煩。

Cybertruck是全球第一個(gè)使用48V供電的車型，但它可不是全域都采用了48V，只在少數(shù)大功率器件供電上使用了48V。48V理論上很好，它低于60V這一防范電壓下，是可以不考慮電壓保護(hù)下人類所能使用的理論電壓上限，此在 48V 架構(gòu)中，由于電流是 12V 架構(gòu)的四分之一，理論上電力傳輸系統(tǒng)中電阻導(dǎo)致的各種功率損耗都可以降至原來的十六分之一。當(dāng)然，隨著電線尺寸的減小，電阻將會(huì)增大，因而實(shí)際損耗將取決于系統(tǒng)的優(yōu)化情況。盡管如此，隨著電流的降低，驅(qū)動(dòng)負(fù)載時(shí)電線上的電壓降也會(huì)相應(yīng)減少。

但48V也會(huì)帶來麻煩，如果 48V 連接器意外接觸到鹽水等電解液，所產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕反應(yīng)對(duì)端子的侵蝕會(huì)比 12V 的情況下更強(qiáng)。因此，在決定連接器是否需要密封時(shí)，設(shè)計(jì)人員
應(yīng)充分考慮這一因素。如果需要密封，就必須使用經(jīng)過驗(yàn)證的可靠密封技術(shù)。電弧風(fēng)險(xiǎn)與電壓水平和端子之間的間距有關(guān)。電弧的溫度在 2,800°C 至 19,000°C 之間。當(dāng) 12V 電路斷開時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)小電弧，但通常會(huì)迅速自行熄滅。在 48V 電壓下，電弧可能持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間，對(duì)端子和連接器造成嚴(yán)重?fù)p壞。為防范這一情況，連接器中的端子之間應(yīng)留有適當(dāng)間距，并應(yīng)特別注意避免高溫導(dǎo)致的連接斷開。特斯拉的關(guān)鍵端子都鍍金或鍍銀可能是這方面的考慮。

再有就是如果是混合系統(tǒng)，需要對(duì)電路進(jìn)行隔離，防止電流從48V流向12V領(lǐng)域。避免在電線絕緣層可能損壞的區(qū)域布置 48V 引線，并在必要時(shí)進(jìn)行覆蓋保護(hù)。電線絕緣層受損可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)車輛內(nèi)接地的金屬產(chǎn)生電弧。此外，避免對(duì)不同電壓的設(shè)備使用相同的接地螺栓。如果接地螺栓松動(dòng)或脫落，電流可能會(huì)通過共享的連接從 48V 設(shè)備流向 12V 設(shè)備。

特斯拉Cybertruck在48V的電路圖上都特別標(biāo)出，因此推測(cè)默認(rèn)的還是12V，蓄電池（非動(dòng)力電池）首先經(jīng)過一個(gè)低壓電池管理器，再進(jìn)入左域控制器。特別設(shè)置了一個(gè)獨(dú)立48V的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，連在高壓控制器上，還有一個(gè)獨(dú)立的AC交流分布盒，高壓控制器為其輸出48V的交流電。每個(gè)域控制器內(nèi)部可能也有DC/DC變換電路，給需要48V的器件供電，比如四門系統(tǒng)、拖車控制器、1000瓦冰箱壓縮機(jī)。其余部分包括用電量比較大的線控轉(zhuǎn)向都沒見到48V標(biāo)記。此外據(jù)說其音頻放大部分是24V電壓。

整體來說，Cybertruck的E/E架構(gòu)沒有比國(guó)內(nèi)廠家先進(jìn)，大致是國(guó)內(nèi)中上的水平，不過集成度極高，國(guó)內(nèi)比較難集成的照明、座椅系統(tǒng)特斯拉都集成于域控制器中，國(guó)內(nèi)則熱衷于功能花俏，這些難以集中控制。線束的規(guī)整程度應(yīng)該是非常高的，不惜大量用連接器直通，大大節(jié)約裝配時(shí)間，降低成本。先進(jìn)E/E架構(gòu)會(huì)讓新車開發(fā)周期大大縮短，降低開發(fā)成本，車型豐富，但先進(jìn)E/E架構(gòu)大量使用以太網(wǎng)交換機(jī)和物理層芯片，硬件成本更高。