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智能汽車已從傳統的機械驅動向軟件控制轉變，催生了“軟件定義車輛（Software-Defined Vehicle, SDV）”這一新概念。

軟件不僅控制車輛的運行功能，還管理車輛的核心架構。這一變革的背后，電源管理技術起到了至關重要的作用，我們將介紹電源管理如何支持和實現軟件定義車輛架構。

軟件定義車輛是指通過軟件來定義和控制車輛功能的車輛架構。在傳統車輛中，功能是與電子控制單元（ECU）直接綁定的，形成靜態架構。每一個新功能或改進都需要獨立的硬件支持，導致車輛系統的復雜性指數級增加。

SDV采用了一種靈活的架構，使功能可以在整個車輛中動態分布，利用中央計算和區域控制來實現功能的集成和隔離。這種架構不僅簡化了系統的設計和集成，還提高了系統的可擴展性和靈活性。

Part 1

電源管理在SDV中的作用

●中央計算單元

中央計算單元是SDV的核心，它負責處理大量數據并控制車輛的主要功能。中央計算單元需要高功率和高效率的電源管理解決方案，以確保其穩定運行。

例如，NXP的S32G2/3平臺使用VR5510 PMIC，該PMIC支持高達60V的輸入電壓，并具備多個低壓降（LDO）穩壓器和開關模式電源（BUCK）轉換器，能夠提供高達3.6A的峰值電流。這種配置能夠滿足中央計算單元在不同工作模式下的功率需求，同時保證系統的高效能和穩定性。

●區域控制單元

區域控制單元（Zonal Controller）位于中央計算單元與終端節點之間，起到橋梁作用。它們通過以太網、CAN和LIN等網絡協議連接中央計算單元和各個終端節點。這些控制單元的電源需求適中，需要能夠在各種電源模式下高效管理功率。

NXP的S32K3平臺擴展了S32家族的應用范圍，通過FS26 PMIC提供高效、安全的電源管理解決方案，支持高達95%的直流-直流（DC-DC）轉換效率。

●終端節點

終端節點包括傳感器、執行器、信息娛樂系統（IVI）、高級駕駛輔助系統（ADAS）等，它們需要在車輛的不同部位執行各種功能。

這些節點通常要求較低的功率消耗和多樣化的電壓輸入，以適應不同的功能需求。例如，NXP的FS04和PF53 PMIC可以提供從0.5V到1.2V的可調輸出電壓，支持各種外圍設備的供電。

Part 2

電源管理的創新趨勢

隨著SDV架構的發展，電源管理技術也在不斷創新，以滿足日益增長的計算需求和復雜的電源管理要求。主要的趨勢包括：

●模塊化與可擴展架構：通過可組合的電源管理單元（PMU），實現不同系統的功率優化配置 。

●高效的熱管理：采用新型材料和設計，提升功率密度和散熱性能，以適應更高的環境溫度 。

●智能監控與自診斷：通過差分感應和智能監控技術，實現自我診斷和老化校準，提升系統可靠性 。

電源管理技術在SDV架構中的作用至關重要，它不僅提供必要的電力支持，還為車輛功能的智能化和自動化奠定了基礎。未來，隨著電源管理技術的進一步發展，軟件定義車輛將變得更加智能、安全和高效，為駕駛體驗帶來全新的變革。

●核心控制系統電源系統

系統電源解決方案支持軟件定義車輛，通過S32G定制PMIC系統解決方案，為硬件和軟件優化提供了共同開發的擴展性和模塊化設計，包括電源和安全（ASIL D）。

該方案優化了S32G的電源、安全、功能和接口，并通過共同設計的ASIL D安全S32G系統，提供了安全通信和接口、實時系統監控和完全驗證的系統解決方案，從而顯著降低開發風險。由NXP開發、測試和支持的PMIC安全概念和驅動程序貫穿整個項目生命周期。

此外，該方案還優化了互操作性和電源效率，在待機模式下電流僅為35uA，減少電池耗電，且在高電流下延長效率，保證可靠的電源模式轉換和多種電源模式，專為S32G設計的待機方案，輔以專用接口和優化的軟件控制。

●區域控制器的電源

S32K3擴展了S32 CoreRide平臺，提供了一種安全、高效和粘性的解決方案，具有優化的電源和排序、高效的DC/DC轉換（高達95% Vpre）、低功耗模式（25uA），并通過PFM模式實現系統低功耗節能。

它配備了生產就緒的軟件驅動、參考示意圖和布局，能夠快速原型制作，且隨時可用。該解決方案基于ASIL B/D骨干概念，提供高可用性和安全性，包括靜默故障系統解決方案和故障恢復策略，簡化了安全評估。

FS26是第三代FSBC汽車系統電源，廣泛應用于EV和VEA應用中，并與S32K3等多個MCU平臺集成，支持擴展的電動汽車任務配置文件。具備高效的電源管理解決方案和豐富的安全特性，適用于ASIL B和ASIL D的安全SBC，提供低功耗模式、精確的電壓參考和多種監控和恢復機制。

●終端節點

FS23是針對終端節點設計的系統電源解決方案，特別適用于S32K1xx系列和S32K31x系列微控制器。它集成了Vcore、HVLDO2、CAN FD、傳感器供電和HVLDO1等功能，適用于諸如LED、車門開關、電池和溫度傳感器等汽車應用。

●FS23的主要優勢包括：

◎安全性：通過設計和產品行為實現功能安全，具備高級監控集成。

◎高效性：支持低功耗模式策略，靜態電流低至20uA，可配置的電壓和電源排序。

◎集成性：與S32K家族兼容，提供多功能I/O、CAN和LIN接口，以及供電管理。

FS23還具備較低的濾波電容需求，節省BOM成本，并集成了各種必要的安全特性和監控功能，適合廣泛的汽車應用場景。

小結

通過采用先進的電源管理解決方案，SDV能夠實現更高的系統集成度、更靈活的功能配置以及更可靠的操作，為汽車產業的未來發展提供堅實的技術保障。

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