图片来源：特斯拉
特斯拉的 Cybertruck 自 2019 年 11 月推出原型车，直到 2023 年 11 月才正式量产，它重量惊人，有 3.13 吨重，长度达 5683 毫米，装备 123 度锂电池（816V,150Ah），AC 充电功率 11.5 千瓦，400 伏直流充电功率 250 千瓦，800 伏为 350 千瓦。
数据来源：特斯拉，经佐思汽研整理
特斯拉 Cybertruck 相对 Model3/Y 有两大区别：一是大量使用以太网，Model3/Y 的设计非常老旧，只有车机和智能驾驶用到了以太网；Cybertruck 是 2022 年的设计，相对 Model3/Y 先进程度很高，但与国产比亚迪腾势 N7 先进程度基本差不多，落后于问界 M9。二是特别考虑接线端子防氧化，关键节点多采用镀金端子，传感器节点为提高导电率则是镀银，这非常罕见。
特斯拉 Cybertruck 整体电子系统框架
来源：特斯拉，经佐思汽研整理
特斯拉 Cybertruck 整体电子系统框架，高侧驱动 HSD 也叫高边驱动，开关元件位于 Vcc 和负载之间，而低边驱动开关元件位于负载和公共端之间。高边驱动通常用于比较精密的器械，略微复杂，一般带自举电路（也叫升压电路），通常 BMS 或 MCU 有多个 HSD 端口。上图中座舱域控制器，特斯拉称之为 MCU，其和诊断部分有两路以太网连接。
和比亚迪 MPV 近似，Cybertruck 采用左右后三个域控制器，用以太网连接。而 Model3/Y 是左中右三个控制器，用老旧的 CAN 线连接，在笔者看来不算严格意义上的域控制器，严格意义上的域控制器必然带以太网做点对点通讯，而非 CAN 这种总线式通信，以太网是基于服务的，CAN 是基于信号的，所谓软件定义汽车实际就是服务定义汽车。以太网与 CAN 之间有着天壤之别，看车辆的先进程度就看以太网的应用程度和以太网的带宽高低。上图中智能驾驶 ECU 与右域控制器特别标注千兆以太网，其余应该都是百兆。
为了保证整车线束布局更集中有序，高压控制器的以太网与右域控制器的互联信号走线，通过板卡连接器 bypass，代替控制器外车架穿孔走线或者绕线，接插件 pin 脚分配灵活，出线方式灵活，但存在接线不牢固隐患。这是比较少见的设计，可能是因为 Cybertruck 的独特外形，铝合金压铸注定外形难以复杂，其内部线束空间也有限。以太网接口端子大部分都镀金。
特斯拉 Cybertruck 中控控制器
来源：特斯拉，经佐思汽研整理
特斯拉 Cybertruck 的车机系统包含了网关，估计是内部空间不足，或者设计完成度低，因此特别加了一个 Console 控制器，单独对应 USB。国内通常都把这部分集中在座舱控制器，像 SA8295/SA8255 这样的芯片，USB 接口比较丰富，特斯拉用的 AMD 的车机 V1000 系列芯片原本设计是用于笔记本电脑领域或工控机，需要扩展 USB 接口。无线充电和 NFC 也挂在 Console 之上。此外，特斯拉第二排的 HVAC 或者说空调系统的风扇制动器 Vane Actuator 全部都挂在 Console 控制器上，全部是半桥驱动。特斯拉第二排的 HVAC 水平与垂直分开致动，左右也分开，还是比较少见的设计。
特斯拉的左前门控制器架构
来源：特斯拉，经佐思汽研整理
Cybertruck 没有使用传统的门把手，而是在窗户边缘的 B 柱上安装了一个小按钮，可以让车门打开约 2 英寸，然后可以用手抓住车门并将它完全打开。在寒冷和结冰的天气条件下，这项功能可能很难使用。左域控制器与左前门控制器用 CAN 线连接，其余基本都是硬线或 LIN。后视镜颇为复杂，加热和 DIM 用高侧驱动，折叠和倾斜用半桥驱动。国内座椅部分集成度不高，通常用单独的座椅控制模块，特斯拉则是将其集中在域控制器中。
特斯拉座舱内架构
来源：特斯拉，经佐思汽研整理
特斯拉座舱内架构，基本都是 CAN 线或硬线连接，60Hz 毫米波雷达是 CAN-FD 连接，主要检测有没有把小孩或宠物遗忘车内。摄像头加热是为防止雪覆盖摄像头，加热的其实不是摄像头，是摄像头区域的玻璃。DMS 摄像头，特斯拉称之为车厢镜头，车厢镜头可以判断驾驶人是否专心以及提供声响警报，以便在启用「Autopilot 自动辅助驾驶」时仍提醒驾驶员注意路况。根据默认，除非驾驶员启用数据分享，否则镜头产生的影像和影片不会离开车辆本身，也不会传送给包括 Tesla 在内的任何人。如果驾驶员启用数据分享并且发生严重的安全事件 (例如，碰撞)，会将车厢镜头短片分享给 Tesla。手套箱的开启是电动的，需要点击中控屏控制页面的手套箱才能开启，且手套箱是可以设置四位密码的，颇为复杂。手套箱上还有测试位移的霍尔传感器。
特斯拉智能驾驶电子架构
来源：特斯拉，经佐思汽研整理
上图是特斯拉智能驾驶电子架构，前三目设计，宽、窄和中三个 FOV。8 摄像头设计，摄像头侧端子都镀金，传输到智能驾驶 ECU 侧端子都镀银。所有天线、收音头、T-BOX 端子两侧都镀金。座舱域控制器全部端子镀金，包括 T-BOX 的以太网接口。FM/DAB 收音头外置非常罕见，可能是大面积铝合金覆盖导致车内信号不好。
Cybertruck 前排配备 18.5 英寸超大触摸屏，分辨率 2k，后排配备 9.4 英寸触摸屏，可以调整座椅、空调，也可以播放视频或联网。
特斯拉 Cybertruck CAN 总线网络
来源：特斯拉，经佐思汽研整理
特斯拉 Cybertruck CAN 总线网络，特斯拉力求网络简化，只有车身、转向与制动、HVAC 与超流体 CAN 总线，不像国内常见 CAN 有好多条。其 LIN 网络主要用在车灯上，大部分都采用硬线直接连接，将网络部分集中在域控制器内部，灵活性欠缺，难以实现复杂的功能，比如氛围灯，特斯拉对这些花俏的功能也不在意，这样最大的好处是线束和装配成本较低。
此外，特斯拉还在用比较老旧的 iBooster，需要单独的液压控制器，国内都开始用 One-Box 的博世 IPD 了。特斯拉的线控转向比较有特色，线控转向简单说就是彻底取消方向盘和车轮的物理连接，使用电信号来操控车轮转向，特斯拉使用双重冗余，有两套完全一样的系统。线控转向和目前的电动助力转向没有本质区别，只不过线控转向体积可以大幅度缩小。特斯拉还可以后轮转向。
特斯拉 Cybertruck 高压系统
来源：特斯拉，经佐思汽研整理
特斯拉 Cybertruck 高压系统，高压控制器与后域控制器之间有以太网连接，非常罕见，通常高压控制器算法很简单，不会传送太多数据量，高压控制器也用上以太网的，特斯拉是第一个。48V 配电盒即 PCS，交流分布盒或者叫交流配电盒接收的也是 48V。与 BMB 的连接是 CAN 总线。Pyro 电池烟火断开就是一种类似保险丝的装置，在检测到碰撞或烟火时，类似于气囊那样爆开，隔断铜排电池之间的连接，特斯拉在 2017 年就开始用了。
对于电池电流的监测，电流信号会送到 BMS，给 BMS 做充放电控制，电池 SOC 估算，以及过流和过充的保护。特斯拉采用电阻分流 shunt 方式，分流器（shunt）是根据直流电流通过电阻时电阻两端产生电压的原理制作而成，分流器实际就是一个阻值很小的电阻,其测量简单，直流测量精度可以达到比较高的程度。
影响分流器测试精度关键点在于电阻的稳定性。分流器在通过大电流时会产生热量，使分流器的温度升高，要保证分流器的检测精度，生产分流器的材料必须具有较小的温度漂移，电阻值受温度的影响较小。由于锰铜具有温度性能好、温度漂移小等优点，因此常用来作为生产分流器的材料。传统的分流器生产采用钎焊的生产工艺。特斯拉是增加了一个 SHUNT 内部的温度传感器，应该是利用温度传感器的数值做一个升温系数矫正。这个 SHUNT 有两个方向。同时最大工作电流时在分流器上产生最大值为 50mV 的压降。但是 50mV 的压降相对来说非常小，在用 AD 进行采集时一般要加上适当的放大电路。最常用的放大加采集解决方案就是 AS8510 这个芯片，内部集成放大器的 ADC 芯片，放大系数可以通过软件配置。特斯拉应该用的就是这个芯片，分流器有热损耗，好处是比较简单。这项技术在 2017 年的特斯拉上就已经用了。
不过目前更先进的做法是与高压总线隔离的磁通门技术，磁通门电流传感器是直接 CAN 信号输出，不需要客户系统层面做额外的标定和校准，帮客户节省很多开发成本和时间，也避免了用分流器做需要额外的温度补偿和标定。再者它与高压总线是隔离的，可以保证系统安全。它不需要考虑发热的问题，也没有过流过载的限制，具备无限的过流能力，也避免了分流器电阻片发热带来的老化问题。CAN 系统的引入也有麻烦，就是需要重新设计高压系统的 CAN 网络，CAN 这种基于信号的总线系统，每一次更新基本上都是推倒重来，升级比较麻烦。
Cybertruck 是全球第一个使用 48V 供电的车型，但它可不是全域都采用了 48V，只在少数大功率器件供电上使用了 48V。48V 理论上很好，它低于 60V 这一防范电压下，是可以不考虑电压保护下人类所能使用的理论电压上限，此在 48V 架构中，由于电流是 12V 架构的四分之一，理论上电力传输系统中电阻导致的各种功率损耗都可以降至原来的十六分之一。当然，随着电线尺寸的减小，电阻将会增大，因而实际损耗将取决于系统的优化情况。尽管如此，随着电流的降低，驱动负载时电线上的电压降也会相应减少。
但 48V 也会带来麻烦，如果 48V 连接器意外接触到盐水等电解液，所产生电化学腐蚀反应对端子的侵蚀会比 12V 的情况下更强。因此，在决定连接器是否需要密封时，设计人员
应充分考虑这一因素。如果需要密封，就必须使用经过验证的可靠密封技术。电弧风险与电压水平和端子之间的间距有关。电弧的温度在 2,800 °C 至 19,000 °C 之间。当 12V 电路断开时，可能会出现小电弧，但通常会迅速自行熄灭。在 48V 电压下，电弧可能持续较长时间，对端子和连接器造成严重损坏。为防范这一情况，连接器中的端子之间应留有适当间距，并应特别注意避免高温导致的连接断开。特斯拉的关键端子都镀金或镀银可能是这方面的考虑。
再有就是如果是混合系统，需要对电路进行隔离，防止电流从 48V 流向 12V 领域。避免在电线绝缘层可能损坏的区域布置 48V 引线，并在必要时进行覆盖保护。电线绝缘层受损可能会导致对车辆内接地的金属产生电弧。此外，避免对不同电压的设备使用相同的接地螺栓。如果接地螺栓松动或脱落，电流可能会通过共享的连接从 48V 设备流向 12V 设备。
特斯拉 Cybertruck 在 48V 的电路图上都特别标出，因此推测默认的还是 12V，蓄电池（非动力电池）首先经过一个低压电池管理器，再进入左域控制器。特别设置了一个独立 48V 的功率转换系统，连在高压控制器上，还有一个独立的 AC 交流分布盒，高压控制器为其输出 48V 的交流电。每个域控制器内部可能也有 DC/DC 变换电路，给需要 48V 的器件供电，比如四门系统、拖车控制器、1000 瓦冰箱压缩机。其余部分包括用电量比较大的线控转向都没见到 48V 标记。此外据说其音频放大部分是 24V 电压。
整体来说，Cybertruck 的 E/E 架构没有比国内厂家先进，大致是国内上中的水平，不过集成度极高，国内比较难集成的照明、座椅系统特斯拉都集成于域控制器中，国内则热衷于功能花俏，这些难以集中控制。线束的规整程度应该是非常高的，不惜大量用连接器直通，大大节约装配时间，降低成本。先进 E/E 架构会让新车开发周期大大缩短，降低开发成本，车型丰富，但先进 E/E 架构大量使用以太网交换机和物理层芯片，硬件成本更高。
END
作者：周彦武
来源：佐思汽车研究
推荐阅读：
- 高通、英伟达、Mobileye 等十大汽车芯片厂家 2024 年总结与 2025 展望（下）
- 持续低迷！十大汽车芯片厂家 2024 年总结与 2025 展望（上）
- AI 大模型及汽车应用研究：推理、降本和可解释性
- NVIDIA 自动驾驶安全的四大支柱
更多汽车电子干货请关注汽车电子与软件专栏。欢迎添加极术小姐姐微信（id:aijishu20)加入技术交流群，请备注研究方向。
