最近有看到两篇文章《STAR3 – Eine neue Generation der E/E-Architektur》和《Mercedes “S-Class” Powernet Architecture》 分别介绍了奔驰的EE电子电气架构STAR3和相关联的12V配电系统的设计。

 

我想就这两篇文章展开下,系统性的看下奔驰的EE架构。

 

早在2020年奔驰已经完成了Domain架构的量产,使用以太网在动力、车身、娱乐和自动辅助驾驶四块,并且结合了CAN-FD、汽车以太网(100BASE-T1)、HSVL2.0(高速视频链路)和HSDL(高速Data Link)技术组合。

 

▲图1. 奔驰的网络架构概览(颜色是分Domain的)

 

奔驰通过升级了以太网和高速连接,来满足更高带宽和可扩展性要求,并且使用了信息安全的措施实现了OTA的无线更新。在电源架构里面,倒是使用了双电池的系统设计,给关键部件的电源做了冗余设计,如下图所示,包含了48V电池(含DC-DC)、12VAGM,配合了多个12V的配电盒,设计方面配合了好多配电结构。

 

▲图2. 奔驰的12V系统架构

 

Part 1 奔驰的STAR3 EE架构

 

奔驰首先在新S 级 (BR 223) 导入了STAR 3新一代E/E架构,第一步是整合众多功能创新,然后把这套E/E架构扩展到其他产品, STAR3 E/E 架构存在很大的兼容性的。这套STAR3架构的亮点是:

 

● 面向Domain的架构:开发了域控制器和网关,用于解耦域的以太网主干网络

 

● CAN-FD 的引入和 100BASE-T1 汽车以太网主体:使用了以具有竞争力的成本创建带宽储备

 

● 在汽车以太网上使用面向服务的通信概念(SOME/IP、客户端/ 服务器通信 (C/S)) 用于 更灵活的域解耦,支持单独部件的开发周期

 

● 导入奔驰远程服务:车辆中的 50 多个电子部件可 OTA 更新

 

● 多级安全设计理念,确保安全设计:外部车辆访问、安全的车载通信、车载ECU 中硬件安全模块

 

▲图3. 奔驰Domain架构和主要的连接

 

Part 2 高速通信带宽的设计考虑

 

奔驰之前的车载网络,主要有LIN、CAN、FlexRay、MOST150(面向媒体的系统传输)和 HSVL 引入车辆网络。新S级围绕 CAN-FD、汽车以太网 (100BASE-T1) 和HSVL2.0 扩展。

 

▲图4. 奔驰的带宽连接

 

各方面的用途包括:

 

(1)音频数据

用于同步传输娱乐系统主机 (HU) 之间的音频数据和音响,使用MOST150总线。带宽150 Mbit/s 来支持音响系统的所有音频通道无延迟地以最高质量传输。

 

(2)视频数据

在不断增长的显示尺寸和分辨率的推动下,在视频传输领域,带宽需求是连续的。使用HSVL2.0,数千兆位范围内的带宽HSVL2.0 涵盖了所有当前的显示要求。启用 HSVL2.0

 

传输速率高达 6 GBit/s;更高的传输带宽支持了软件使用特殊算法视觉无损压缩(VESA DSC)。HSVL2.0 还支持面向同轴电缆供电(倒车摄像头的连接不需要为相机单独供电)

 

HSVL2.0 提供摄像头、显示器在同一物理上使用其他数据格式传导(边带通道)。用于千兆以太网通道,系统主机和仪表之间快速传输信息,一个 I2C 通道连接触摸屏幕和系统主机和用于触觉反馈的以太网通道,提供用于视频传输端到端保护的 HSVL2.0 机制,例如后视摄像头图像。

 

▲图5. 高速数据连接

 

(3)高速数据链路 (HSDL)

这个领域主要在信息娱乐系统里面,用于联网远程信息快速和高性能数据通道,支持高带宽通信需求,在车辆不同控制单元之间的内容共享、在线流媒体。通过移动网络最多1 GBit/s 和无损音频质量音响系统输出和电话语音。

 

目前高速数据链路HDBaseT 技术,是一种符合汽车标准的对称连接,具有 2 GHz 带宽。充当本地人的隧道千兆以太网、USB 2.0 等接口和具有低延迟的 I2S(音频总线)< 30us。

 

USB 可能的电缆长度从 5 米增加到 15 米,集成了 HDBaseT 链路的诊断(监控电缆断裂和短路)

 

▲图6. 奔驰的OTA的设计

 

小结:

 

奔驰有关以太网的应用部分,在后续来讲,我是觉得花时间阅读这些对于我们理解整个EE架构的发展和演变有帮助,明天写下半部分。