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特斯拉EEA跟蹤研究者不願錯過的一篇文章

2020.2.27 新聞中心 2/27每日一新

特斯拉電子電氣架構的演變講述了從特斯拉 Model S、Model X 以及 Model 3 – 分別代表特斯拉量產的三代大眾化車型 – 分析下特斯拉的電子電氣架構的演變。

一、Model 3 Communication Architecture的新發現

..這個新的發現其實是相比之前整理的網路拓撲圖的補充——抱歉這個‘Communication Architecture’暫時不方便放在文章中,如果有興趣的可以根據文末的提示進行溝通——我們先附上根據原理圖整理而來的拓撲圖。


圖1 特斯拉Model 3網路拓撲圖_20191215


1、幾大核心控制器的‘Enclosure’(封裝)內部原理

包括BCM Left/Right、Autopilot+MCU(Media)、HVC(High Voltage Controller)、EPS等,最典型的莫過於連接超聲波雷達的BCM Right了——強行‘Single Enclosure’——根據這些原理、可以很清晰地瞭解到特斯拉的設計思路;

2、明確了同一網段、同一控制器佔用不同管腳的“事實”

這麼說可能有人不理解,大家可以先看下面的示意圖:


圖2 特斯拉Model 3右車身控制器網路連接示意圖

這種連接方式,如果只根據整車原理是看不出來差別的——因為它們是佔用了不同的管腳但同時它們也是同一個網段。這點可以在第二章節中的報文記錄中得到佐證。特斯拉對這種設計‘樂此不疲’,本質是將線束釘點放到了ECU板端,出於線束分區的考慮;

3、定義了不同節點的喚醒行為並區分了‘Powered during vehicle sleep’...這就是系統工程師應該做的、而且很方便在拓撲圖裡面體現的內容。特斯拉沒去扯什麼網路管理,就告訴你:這個節點的這個網段需要網路喚醒、那個節點需要在整車休閒狀態下仍然供電,直擊問題本源;

4、標明了控制器的供應商


圖3 Tesla Model 3控制器供應商分佈圓形圖

據上圖的不完全統計,特斯拉自研的控制器佔據了大半壁‘江山’!...當初還只是自研核心的三電、中控以及AP,現在連車身控制器這種‘低門檻’的也不放過(當然還有其他比較重要的,像是Security Controller),簡直喪心病狂!

除非真有兩板斧(掌握核心技術),控制器供應商的日子不好過啊。

5、當然還有餘下細枝末節的,比如終端節點的設計、選裝節點的設計等等。

二、Model 3匯流排信號破解

...其實Model S/Model X我們也有破解,只不過一個‘年代’久遠(兩年?)、一個Model 3才是當紅炸子‘車’呀,這是她應得的榮耀...

在開始之前,我們先來看下以前文章中的鋪墊:

Private CAN(即PARTY CAN),連接驅動模組、AP,底盤的轉向、制動,推測承載車輛最基本、也是最主要的驅動、底盤控制等功能模組資訊交互——再多說一點,這一路在不拆車的情況很難接入;

Vehicle CAN,連接三大車身控制器、高壓管理模組以及VSC(Security Controller),推測主要實現傳統車身域功能(負載控制、空調、進入退出)以及高壓管理——這一路也是最容易accessible的,用不著拆車;

Chassis CAN,相比來說這一路是最傳統的,連接了制動、轉向、氣囊等。

我們此次介紹的是Vehicle CAN的內容——以下資料整理均基於Model 3進口版LR RWD v10.2(2019.40.50.7)。之前也沒有“介紹匯流排設計”這類的經驗,我想了下,從兩個方面展開吧。一個是總體情況說明、一個是典型工況資料展示,其他的如果有更專業的解讀或是需求,可以根據文末的提示進行溝通。

1、Model 3 Vehicle CAN總體情況說明

(1)ID分佈從0x0C~0x7FF(未發送診斷請求)、總計280幀報文

圖4 Tesla Model 3 Vehicle CAN CANoe Trace窗口概覽


感覺報文幀數還是多(我沒太多的概念,搞網路設計的可以來說一說),信號更是多如牛毛,稍後我們會看破解獲取的信號情況。

(2)該網段負載率最小38%、最大55%、平均能達49%!


圖5 Tesla Model 3 Vehicle CAN負載率狀態(冬季夜晚正常行駛工況)

物盡其用、物還沒盡其用!

(3)根據破解的資訊可知,Model 3中大量使用了multiplexing類型,比如即時性要求不高的狀態量;各節點與DTC對應的‘當前’故障狀態——我個人推測後臺使用的是這個資料即時獲取車輛狀態而非診斷請求;以及結構化的節點報文幀結構,詳見下圖。其中alertMatrix即當前故障位元、info則包含版本/生產等track資訊、status及ECU節點的系統狀態資訊。

圖6 Tesla Model 3 Vehicle CAN中EPB Left發送報文matrix示意圖

(4)破解程度為66.4%(186fr/280fr),另有某個需要‘深度benchmark特斯拉Model

3’客戶的信號需求的匹配度分析如下圖。總體來說可利用的資訊比較豐富。


圖7 Tesla Model 3 Vehicle CAN匯流排破解某客戶需求匹配圓形圖

注:
1.無此信號:沒找到相應信號,比如“12V電池SOC”;
2.無此信號但有相關信號:沒有唯一對應的信號,但是通過其他信號可以間接得到想要的信號,比如“BMS故障等級”沒有,但是有很多的alert(推測為與DTC對應的當前故障狀態),可以參考;
3.有此信號但難獲取:有信號定義,但不是從方便獲取的Vehicle CAN監聽,比如輪速信號;
4.有此信號且可提供更多:不僅有對應的信號,還可以提供更多的,比如“檔位”不僅有整車邏輯檔位元,還可以提供換檔杆物理狀態;
5.有此信號且易獲取:有對應信號且就在Vehicle CAN上,比如絕大多數的信號。

2、典型工況

...相信真正搞系統/性能/測試的會設計更多、更專業的use case,去挖掘更多的資訊,我們這裡只提供典型的工況。其中已知的信號包括但不限於:

*整車狀態(駕駛行為、駐車、踏板、里程...)   
*電機+逆變器(轉速、扭矩、溫度...)    
*電池(母線電壓、電流、SOC、放電能力、電芯狀態(電壓、溫度、一致性等)...)    
*高壓附件狀態(DCDC/OBC...)    
*空調總成HVAC+熱管理...    
*其他(比如車身舒適的BCM Left/Right/Front...)

(1)車輛靜置、中控屏操作



圖8 車輛靜置、操作中控屏資料記錄graphic


(2)車輛靜置、空調操作


圖9 車輛靜置、操作空調資料記錄graphic

(3)車輛正常行駛(包含調頭)


圖10 車輛正常行駛(包含調頭)資料記錄graphic

(4)慢充


圖11 車輛靜置、慢充數據記錄graphic