特斯拉Model 3域控设计

特斯拉Model 3域控设计

2016年，博世提出了按照功能分区的五域架构，也即是这张大家非常熟悉的图。

现在，20222年，很多主机厂的御控架构布局也是按着这个思路来，基本划分是这样：驾驶辅助、安全、车辆运动、娱乐信息、车身电子 5 个域。

但是，特斯拉的域控思路不仅要比博世更前卫，也量产更早。

特斯拉Model 3(图片|配置|询价)在2016年4月1日正式发布，彼时Model 3的域控思路是：不按功能划分，而是按照位置划分为前车身域、左车身域、右车身域。

前身控制器位于前舱中，主要负责的功能是前车体元件控制以及主要的配电工作。 该控制器离蓄电池比较近，方便取电。其主要负责三类电子电气的配电和控制:1、安全 相关:i-booster、ESP 车身稳定系统、EPS 助力转向、前向毫米波雷达;2、热管理相关: 如冷却液泵、五通阀、换热器、冷媒温度压力传感器等;3、前车身其它功能:车头灯、 机油泵、雨刮等。

除此之外，它还给左右车身控制器供电，这一功能十分重要，因为左右 车身控制器随后还将用这两个接口中的能量来驱动各自控制的车身零部件。

左车身控制器位于驾驶员小腿左前方位置，贴合车体纵向放置，采用塑料壳体封装， 可以在一定程度上节约成本。左车身控制器负责管理驾驶舱及后部的左侧车身部件，充分 体现了尽可能节约线束长度以控制成本的指导思想。

左车身控制器主要负责了几类电子电气的配电和控制:1、左侧相关:包括仪表板、 方向盘位置调节、照脚灯;2、座椅和车门:，左前座椅、左后座椅、前门、后排车门、座 椅、尾灯等。

右车身控制器与左车身基本对称，接口的布局大体相同，也有一些不同点。

右车身域负责超声波雷达以及空调，同时右车身承担的尾部控制功能更多一些，包括后方的高位刹车灯和后机油泵都在此控制。

传统汽车产业链当中不同功 能独立性很高，各功能的 ECU 都来自不同厂商，难以协同工作。但特斯拉将大量 ECU 集 成后，车身上只需保留负责各个功能的执行器，而主要的控制功能都统一在域控制器中， 采用少量的 MCU，更多使用软件来完成功能控制。

值得一说的还有其自动驾驶域控制器。

经过了Mobileye、英伟达之后，特斯拉自动驾驶芯片进入自研时代，真正实现了从底层的垂直整合。

在 model 3 所用的 HW3.0 版本的 AP 中，配备两颗 FSD 芯片（单芯片算力72TOPS），每颗配置 4 个三星 2GB 内存颗粒，单 FSD 总计 8GB，同时每颗 FSD 配备一片东芝的 32GB 闪存以及一颗 Spansion 的 64MB NOR flash 用于启动。

网络方面，AP 控制器内部包含 Marvell 的以太网交换机和 物理层收发器，此外还有 TI 的高速 CAN 收发器。对于自动驾驶来说，定位也十分重要， 因此配备了一个 Ublox 的 GPS 定位模块。

另外一点值得注意的是，为了保障驾驶安全，AP 控制器必须时刻稳定运行，因此特 斯拉在 AP 控制器中加入了相当大量的被动元件，正面有 8 颗安森美的智能功率模块，并 搭配大量的电感和电容。背面更为明显，在几乎没有太多控制芯片的情况下将被动元件铺 满整个电路板，密度之高远超其他控制器，也明显高于生活中各种常见的智能终端。

自动驾驶硬件层面，特斯拉提出了一整套以视觉为基础，以 FSD 芯片为核心的解决方案，其外围传感器主要包含 ：

• 12 个超声传感器(Valeo)
• 8 个摄像头(风挡玻璃顶 3 个前 视，B 柱 2 个拍摄侧前方，前翼子板 2 个后视，车尾 1 个后视摄像头，以及 1 个 DMS 摄 像头)
• 1 个毫米波雷达(大陆)

其最核心的前视三目摄像头包含中间的主摄像头以及两侧的长焦镜头和广角镜头，形

成不同视野范围的搭配，三个摄像头用的是相同的安森美图像传感器。

毫米波雷达放置于车头处车标附近，包含一块电路板和一块天线板。该毫米波雷达内

部采用的是一颗 Freescale 控制芯片以及一颗 TI 的稳压电源管理芯片。

而整个 AP 控制器的真正核心其实就是 FSD 芯片，这也是特斯拉实现更高 AI 性能和 更低成本的的一个重点。与当前较为主流的英伟达方案不同，特斯拉 FSD 芯片内部占据 最大面积的并非 CPU 和 GPU，而是 NPU。

虽然此类设计完全是为神经网络算法进行优化， 通用性和灵活性相对不如英伟达的 GPU 方案，但在当前 AI 算法尚未出现根本性变化的情 况下，NPU 的适用性并不会受到威胁。

NPU 单元能够对常见视觉算法中的卷积运算和矩阵乘法运算进行有效加速。

特斯 拉 FSD 芯片能够使用三星 14nm 工艺，达到 144TOPS 的 AI 算力，而面积只有约 260 平 方毫米。

相比而言，英伟达 Xavier 使用台积电 12nm 工艺，使用 350 平方毫米的芯片面 积却只得到 30TOPS 的 AI 算力。

这样的差距也是特斯拉从 HW2.5 版本的英伟达 Parker SoC 切换到 HW3.0 的自研 FSD 芯片的原因。

今年6月，三星与特斯拉签署了价值 4 – 5 万亿韩元的摄像头模块供应合同。该公司的摄像头模组将用于特斯拉的Model S（轿车）、Model 3（轿车）、Model X（SUV）和Model Y（SUV）以及Semi（电动卡车）以及Cyber?truck（皮卡车）。

众所周知，三星电机为特斯拉在上海和柏林的工厂提供摄像头模块。

该公司将提供500万像素的4.0版相机模块，其显示的图像比3.0版产品（120万像素）清晰四倍。三星电机计划从这个月开始量产 4.0 版相机模块。去年7月，该公司还向特斯拉供应了大量的摄像头模组。

此外，按照CEO马斯克此前的说法，下一代FSD芯片算力将提升3倍，也即是差不多216TOPS。只是不清楚何时会正式公布，值得期待。

特斯拉的座舱平台也经过了几代迭代，具体看图：

目前，2021 年发布的所有新款车型都换装 AMD CPU(zen+架构)和独立显卡(RDNA2 架构)， GPU 算力提升超过 50 倍，存储也从 eMMC 换成了 SSD，读写性能和寿命都得到大幅改 善。整体来看，相比 MCU2，MCU3 性能获得明显提升，提升幅度比第一代到第二代的跨 度更大。

从目前来看，不管是高通还是特斯拉，座舱的一个大趋势都是往大算力方向去转。高通的下一代芯片8295已经达到30TOPS，这个算力和英伟达Xavier自动驾驶芯片一样，非常恐怖了。

由此来看，特斯拉的整个架构理念真的非常先进，领先同行3-5年左右，而且特斯拉仍在不断的小步快跑。

就在前几天，特斯拉加州 Fremont +内华达超级工厂第 200 万辆车下线。

特斯拉真的是势如破竹。

不过好在，国内一众车厂们也在奋力追赶，在小鹏汽车何小鹏看来，本轮造车窗口期将在2025年左右关闭。

这基本上已经成为行业共识。

所以，不管是新势力还是新实力们，都要再快一点，尽可能多的点亮自己的科技树。

（参考资料：中信证券｜从拆解 Model3 看智能电动汽车发展趋势）