您好,欢迎来到中国汽车电子电气架构发展论坛2020!

硬件改造后的Tesla 3型拆解

发布日期:2020-06-24

GRCC汽车电子电气架构创新发展论坛

2020-06-24 21:18:37

手机阅读

点击上方蓝色字体,关注我们


特斯拉Model 3已有3年历史。然而,通过软件更新和硬件交换(从HW 2.5到HW3.0),特斯拉承诺将保持特斯拉3的相关性,并为完全自动驾驶的未来做好准备。


至少,这是他们的承诺。


硅谷一群精通技术的,精通技术的消费者迷上了特斯拉,但买不到。他们热爱汽车,喜欢电动汽车,并虔诚地遵循马斯克(Elon Musk)的推文。


最重要的是,他们欣赏特斯拉全新设计的整洁,优雅的车辆架构。特斯拉可以通过空中(OTA)软件更新来添加新功能,甚至可以神奇地提升车辆性能。其他汽车原始设备制造商(他们的车辆都与旧平台绑定)没有一个经过精心设计,因此席卷了基于软件的车辆更新方法。


特斯拉车迷们对特斯拉备受争议的“自动驾驶”功能的担忧程度降低了。他们既不专注于做什么,也不专注于什么。他们宁愿按照特斯拉的承诺,专心于某天Autopilot的发展。除了一系列软件更新之外,特斯拉还通过去年推出硬件交换(从特斯拉的HW2.5到HW3.0)提高了赌注。


埃隆·马斯克(Elon Musk)在发布HW3.0时在一条推文中宣称:“所生产的所有汽车都具备进行完全自动驾驶所需的所有硬件,计算和其他硬件。”我们将看到马斯克所谓的“完全自动驾驶”到底意味着什么。


特斯拉吹捧的向HW3.0的过渡令我们着迷。如今,Model 3的底蕴是什么?它将如何转变?


Model 3是一款更小,更实惠的EV,于2017年中期首次生产。由于去年推出了自己的SoC,特斯拉向Model 3买家承诺,如果他们购买完整的自动驾驶(FSD)软件包,他们将通过一个简单的服务中心获得HW 2.5至HW 3.0的改装约定。


不过,需要明确的是,当今的FSD软件包尚未使特斯拉能够在没有人为干预的情况下驾驶。目前,这是一系列的自动驾驶仪增量升级。此外,根据马斯克上个月在推特上的公告,目前的7,000美元FSD套餐计划在7月1日上涨约1,000美元。


在System Plus Consulting(法国南特)**发布的“引擎盖下”系列中,我们对Tesla Model 3进行了更深入的研究,重点关注Model 3中部署的汽车传感器和Autopilot ECU Tesla。



负担能力至上


汽车内的计算能力日益重要。为了实现**的驾驶员辅助和自动驾驶并激活安全功能,需要大量的计算能力。


为了优化自动驾驶,许多汽车OEM和Tier One都采用了各种传感器,例如摄像头,雷达,激光雷达和超声波传感器,以便车辆可以在周围环境中进行检测。从传感器获取的所有数据必须组合在一起,这就是控制单元起作用的地方。


鉴于特斯拉保持着“**进”的形象,如果公众相信Model 3内的所有硬件在技术上都是市场上**进的,那是可以原谅的。


不过,一窥幕后的秘密发现,特斯拉Model 3的主要设计目标是降低ADAS的成本,使该模型“经济实惠”,System Plus**执行官Romain Fraux解释说。


对于Model 3的汽车传感器,特斯拉使用了8个摄像头,1个雷达和12个超声传感器。Model 3不使用激光雷达,这与马斯克(Musk)**的激光雷达是“傻子”的说法是一致的。


适用于ADAS应用的传感器



特斯拉Model 3设计的传感器套件包括:八个摄像头,可在250米半径内在汽车周围提供360度可视性;完善此视觉系统的12个超声波传感器。它们一起使远距离检测硬和软物体成为可能,其精度几乎是以前系统的两倍。该软件包还集成了具有改进处理能力的前向雷达系统。它以冗余波长提供有关周围环境的其他数据,可以透过大雨,大雾,灰尘甚至是以前的汽车看到。


在摄像头的正面,有四个面向正面的摄像头,它们支撑雷达并具有不同的特性。最主要的一个覆盖了250米,但是视角非常狭窄,还有一些覆盖了较短的距离(150、80和60米),但是可以看到汽车周围的环境。那些用来阅读路标的东西。其他四个摄像头面向汽车的侧面和后部,并且可以看到多达100米的距离。


另一方面,Sonar使用超声波检测汽车周围8米半径范围内的障碍物。它可以以任何速度工作,也可以控制盲点。声纳收集的数据也被自动驾驶仪用来管理超车期间的自动车道变更。最后,GPS用于检测汽车在道路上的位置。


前置摄像头


为了实现前瞻性,特斯拉开发了带有三个On Semiconductor图像传感器的三相机模块。Model 3还使用了两个前视侧面摄像头,两个后视侧面摄像头和一个后视摄像头。


Model 3总共设计了8部相机,均基于安森美半导体在2015年发布的相同的1.2兆像素图像传感器。它们既不是新的也不是高分辨率,” Fraux说道。


采购来自同一供应商的所有八个图像传感器意味着“特斯拉必须设法获得更好的采购价格,”弗劳克斯指出。


三镜头比较


Tesla Model 3的三重前向相机具有三个ON Semi AR0136A的CMOS图像传感器,像素尺寸为3.75 um,分辨率为1280×960 1.2Mp。它提供了一个长达250米的前置图像捕获系统,供Tesla Model 3驾驶员辅助自动驾驶仪控制模块单元使用。


为了给特斯拉的三镜头模块增加背景,System Plus将其与最大的一级汽车供应商之一的采埃孚设计的三镜头模块进行了比较。采埃孚(ZF)的S-Cam4带有两种解决方案,一种解决方案是使用单摄像头,另一种采用三镜头。


S-Cam4是ZF模块的三重相机版本,具有Omnivision CMOS图像传感器和Mobileye’a EyeQ4视觉处理器。


如上图所示,特斯拉使用的PCB安装技术与宝马的有所不同。宝马希望将传感器隔离在三个不同的PCB上。相比之下,特斯拉的三重前向摄像头模块将所有CMOS传感器嵌入到PCB中,而无需处理SoC。


采埃孚(ZF)的S-Cam4具有Mobileye的视觉处理功能。


通过从安森美半导体选择成熟的图像传感器,并且不添加任何后处理,特斯拉使相机模块“不是关于拥有**的图像传感器,而是全部与成本有关”,System Plus观察到。该公司估计,采埃孚的三相机的成本为165美元,而特斯拉的三相机的成本为65美元。



雷达




特斯拉选择使用大陆集团成熟的雷达模块。美国大陆航空的ARS4-B内部装有由恩智浦半导体提供的77GHz雷达芯片组和32位MCU。System Plus的Fraux指出,尽管包括联发科(MediaTek)和德州仪器(Texas Instruments)在内的数家芯片公司声称已进入汽车雷达市场,但恩智浦和英飞凌是无可争议的两大巨头。大陆集团是雷达模块供应商中的关键角色。Fraux解释说:“它的ARS4-B至少还可以找到15辆其他车辆,包括Audio Q3,大众Tiguan,日产Rogue等。”


大陆ARS4-A雷达系统用于转发碰撞警告,紧急制动辅助,减轻碰撞或自适应巡航控制(ACC)。一个重要的元素是同时测量两个物体之间的远距离(最大250m,精度为+/- 0.2m)和近距离(最大70m),相对速度和角度。


该系统由两个电子板组成,其中包括NXP Semiconductor微控制器和Broadcom以太网收发器。射频(RF)板采用不对称结构制成,带有PTFE / FR4混合基板,并配有平面天线。


由四个接收器,两个发送器以及一个相关的压控振荡器(VCO)组成的NXP Semiconductor 77 GHz多通道雷达收发器芯片组被用作高频发送器和接收器。


特斯拉计算机单元


特斯拉开发了一个自定义的“液冷双计算平台”,其中包括其自动驾驶仪和信息计算机。System Plus**执行官Fraux解释说,它们被构建在同一模块的两个不同板上。


一方面是信息娱乐电子控制单元(ECU)或MCU。另一方面,还有自动驾驶ECU。在最初安装在Model 3中的HW2.5中,Tesla的Autopilot仍由Nvidia的SoC和GPU启用。


特斯拉集成了多家制造商的完整模块,这些模块与Nvidia用于GPU的高性能集成电路,用于处理器的英特尔,用于微控制器的NXP和Infineon,用于存储器的Micron Technology,三星和SK Hynix以及用于音频放大器的STMicroelectronics相关。


Autopilot ECU 的演变



System Plus指出,特斯拉计算机的发展一直在Autopilot ECU上进行。通过HW2.5,特斯拉集成了两个Nvidia Parker SoC,一个Nvidia Pascal GPU和一个Infineon TriCore CPU。通过升级到HW3.0,特斯拉已经集成了两个新设计的Tesla SoC,两个GPU,两个神经网络处理器和一个锁步CPU。


Fraux观察到,一方面,zFAS Audi A8的中央驾驶员辅助控制器-“没有冗余,而且确实很昂贵”。另一方面,使用两个SoC的Tesla版本提供了冗余。


HW2.5 vs. HW3.0


Fraux表示,特斯拉在相同尺寸的板上塞满了更多用于HW3的组件(4746个组件),而HW2.5(4681个组件)


对于HW3,处理器数量从四个Tesla SoC减少到了两个(英伟达,英飞凌)。


Tesla SoC在HW3中使用的技术节点为14nm,而在Nvidia的HW2.5处理器中为16nm。在HW3推出时,Fraux观察到,“这是首次在汽车中使用14nm FinFET工艺。”



内部设计的SoC的****率?



汽车行业很少见到任何汽车制造商内部为其车辆设计自己的汽车ASIC。Fraux表示,这是“巨大的风险,除非您内部具有出色的设计团队硬件能力。”他补充说,考虑到当今的汽车市场,这并非易事。


然而,特斯拉并不孤单。许多汽车OEM厂商都希望做特斯拉在开发自己的自动驾驶仪处理器方面所做的工作。


但是,花大量的研发资金并为自己的汽车模型设计自己的ASIC真的值得吗?


Fraux观察到:“如果您想保持良好的利润率并进行批量生产,那是有道理的。”在过去的几年中,随着越来越多的电子组件进入车辆,对于许多汽车OEM而言,得知像Nvidia和Intel这样的**芯片供应商已经习惯于为其SoC,CPU和GPU保持高利润率感到震惊。如果OEM厂商不希望在未来五年内继续与芯片供应商进行价格谈判,他们可能会发现开发自己的SoC来控制自己的命运更加容易。


System Plus估计,由三颗Nvdia芯片和Infineon MCU组成的Tesla HW2.5的价格为280美元。相比之下,基于特斯拉两款SoC的特斯拉HW3.0售价为190美元。


Fraux指出,假设一家汽车制造商在自己的处理器上花费1.5亿美元作为设计成本,而组件价格没有变化,并且年产量达到40万辆,“我们的快速估算表明您可以在四年内收回投资。”


作者 | Junko Yoshida & Maurizio Di Paolo Emillio 
来源| eetimes
06.22.2020




相关文章

特斯拉撞车,或推动 E/E 架构加速升级
特斯拉有争议的基于视觉的全自动驾驶方法终于见成效
特斯拉的自动驾驶系统真的"火了",国产版Model 3 失控起火








SELECTED EVENTS









 

长按二维码识别关注



 

/长按二维码申请加入 EEA 技术交流群/ 



  • 电话咨询
  • 021-22306692
  • 15021948198
None