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