Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Tesla Model 3 - co ma pod maską po liftingu hardware?

ghost666 05 Sie 2020 12:49 1986 0
  • Tesla Model 3 - co ma pod maską po liftingu hardware?
    Tesla Model 3 to samochód sprzed około trzech lat. Dzięki aktualizacjom oprogramowania i wymianie sprzętu (obecnie z HW 2.5 na HW3.0), Tesla obiecuje, że Tesla 3 nadal będzie aktualnym pojazdem, który jest gotowy na w pełni samodzielne poruszanie się po drogach.

    Ale to tylko obietnice czy jest coś, co je uprawdopodobnia?

    Tesla doczekała się statusu niemalże kultowego, wśród zorientowanych na technologię konsumentów w Dolinie Krzemowej. Oni kochają ten samochód, doceniają jego elektryczny napęd i niemalże nabożnie śledzą tweety Elona Muska. Przede wszystkim, jak wielu z nich pisze, podziwiają czystą, elegancką architekturę pojazdu Tesli, zaprojektowaną od samych podstaw przez producenta. Tesla może dodawać nowe funkcje, a nawet niemal ‘magicznie’ poprawiać osiągi pojazdu poprzez aktualizacje oprogramowania OTA (over-the-air – bezprzewodowo i zdalnie). Żaden z pozostałych producentów samochodów, których pojazdy powiązane ze starszymi platformami, nie opracował tak wszechstronnej metody aktualizacji pojazdów opartej tylko na oprogramowaniu.

    Fani Tesli zazwyczaj niezbyt martwią się kontrowersyjną funkcją Tesli - „Autopilotem”. Nie koncentrują się ani na tym, co on robi, ani na tym, czego nie robi. Wolą skoncentrować się na tym, czym pewnego dnia może się stać, zgodnie z obietnicami Tesli. Oprócz serii aktualizacji oprogramowania Tesla podniosła teraz stawkę, wprowadzając w zeszłym roku wymianę sprzętu - z HW2.5 na HW3.0 (są to kolejne wersje osprzętu elektronicznego pojazdu). W kwestii HW3.0 Elon Musk, CEO spółki, stwierdzi: „Wszystkie produkowane obecnie samochody mają cały niezbędny sprzęt komputerowy i nie tylko, aby jeździć w pełni samodzielnie”. W poniższym artykule przyjrzymy się, co dokładnie ma na myśli Musk, mówiąc o „pełnej jeździe autonomicznej”. Skupmy się na analizie nowego HW3.0. Co kryje się dziś pod maską Modelu 3 i co się zmieniło względem poprzedniej generacji pojazdów?

    Model 3 to mniejszy i tańszy samochód elektryczny z oferty Tesli. Został po raz pierwszy wyprodukowany w połowie 2017 roku. Dzięki wprowadzeniu w zeszłym roku własnej produkcji SoC, Tesla obiecuje nabywcom Modelu 3, że jeśli kupią pakiet oprogramowania Full Self-Driving (FSD), otrzymają modernizację HW 2.5 do HW 3.0 w ramach prostego spotkania w centrum serwisowym. Jednak - dla jasności - pakiet FSD nie zapewnia jeszcze Tesli zdolności do jazdy bez interwencji człowieka. W tej chwili jest to seria stopniowych uaktualnień do Autopilota. Co więcej, obecny pakiet FSD kosztuje 7 000 dolarów, a od 1 lipca podrożeć miał o kolejny 1000 dolarów, zgodnie z zapowiedzią Muska opublikowaną na Twitterze w zeszłym miesiącu.

    Dzięki firmie System Plus Consulting z Nantes we Francji mamy szansę przyjrzeć się bliżej Tesli Model 3, skupiając się na czujnikach samochodowych i ECU Autopilota, jaki Tesla wdrożyła w Modelu 3.

    Tesla Model 3 - co ma pod maską po liftingu hardware?
    Przystępność jest najważniejsza

    Moc obliczeniowa w samochodach jest coraz ważniejszą cechą. Coraz większa moc obliczeniowa jest niezbędna, aby zapewnić optymalne wsparcie dla kierowcy i zautomatyzowaną jazdę, a także, by móc aktywować funkcje bezpieczeństwa. Aby zoptymalizować systemy samodzielnej jazdy, wielu producentów OEM stosuje czujniki, takie jak kamery, radary, LIDARy i czujniki ultradźwiękowe, tak, aby pojazdy mogły wykrywać otoczenie, w którym się znajdują. Wszystkie dane pochodzące z czujników muszą być zgrupowane razem i w tym miejscu do gry wchodzi jednostka sterująca – komputer pokładowy.

    Biorąc pod uwagę „nowatorski” wizerunek utrzymywany przez Teslę, łatwo jest zrozumieć wiarę, że wszystkie elementy sprzętowe w Modelu 3 są technicznie najbardziej zaawansowanymi komponentami dostępnymi na rynku. W rzeczywistości tak nie jest. Zerknięcie pod maskę ujawnia, że głównym celem Tesli przy projektowaniu Modelu 3 było obniżenie kosztów systemu ADAS, dzięki czemu model jest „przystępny cenowo”, jak określa dyrektor generalny System Plus Romain Fraux.

    W przypadku czujników samochodowych w Modelu 3 Tesla używa ośmiu kamer, jednego radaru i 12 czujników ultradźwiękowych. Model 3 nie używa żadnych LIDARów, zgodnie ze słynnym stwierdzeniem Muska, że LIDAR to „zabawka dla głupca”. Poniżej przyjrzymy się poszczególnym zespołom sensorów w tym pojeździe.

    Tesla Model 3 - co ma pod maską po liftingu hardware?
    Czujniki do aplikacji ADAS

    Pakiet czujników zastosowany w Tesla Model 3 obejmuje: osiem kamer, które zapewniają 360-stopniową widoczność wokół samochodu w promieniu do 250 metrów oraz 12 czujników ultradźwiękowych, które uzupełniają ten system wizyjny. Razem pozwalają one na wykrywanie twardych i miękkich obiektów na odległość, z prawie dwukrotnie większą dokładnością niż w poprzednim systemie. Pakiet zawiera również skierowany do przodu system radarowy z ulepszonymi możliwościami przetwarzania danych. Dostarcza on dodatkowych danych o otaczającym środowisku, korzystając przy tym z promieniowania, które może przenikać przez ulewny deszcz, mgłę, kurz, a nawet samochody przed nami.

    Z przodu pojazdu znajdują się cztery kamery skierowane do przodu, które wspomagają radar i mają różne zakresy działania. Główna kamera widzi na 250 metrów w przód, ale z bardzo wąskim kątem widzenia, a inne, które obejmują krótsze odległości (150, 80 i 60 metrów), mają odpowiednio szerszy kąt widzenia otoczenia wokół samochodu. System korzysta z tych kamer m.in. do czytania znaków drogowych. Pozostałe cztery kamery są skierowane na boki i w tył samochodu i widzą na odległość do 100 metrów.

    System uzupełnia sonar. Wykorzystuje on ultradźwięki do wykrywania przeszkód w promieniu do 8 metrów wokół samochodu. Działa przy dowolnej prędkości i kontroluje przestrzeń w martwym punkcie. Dane zebrane przez sonar są również wykorzystywane przez Autopilota do zarządzania automatyczną zmianą pasa ruchu podczas wyprzedzania. Finalnie, system uzupełnia odbiornik GPS, który służy do pomiaru pozycji samochodu względem drogi.

    Tesla Model 3 - co ma pod maską po liftingu hardware?
    Kamery przednie

    Na potrzeby widzenia do przodu Tesla opracowała moduł z trzema kamerami z trzema osobnymi półprzewodnikowymi przetwornikami obrazu. Model 3 wykorzystuje również dwie skierowane do przodu kamery boczne, dwie tylne kamery boczne i kamerę cofania.

    Osiem kamer zainstalowanych w Modelu 3 jest opartych na tych samych 1,2-megapikselowych czujnikach obrazu, które zostały wprowadzone do sprzedaży przez On Semiconductor w 2015 roku. „Są tanie. Nie są ani nowe ani o wysokiej rozdzielczości” - zauważa Fraux. Pozyskiwanie wszystkich ośmiu czujników obrazu od tego samego dostawcy oznacza jednakże, że „Tesla musi starać się uzyskać lepszą cenę zakupu” - dodaje.

    Tesla Model 3 - co ma pod maską po liftingu hardware?
    Porównanie modułu trzech kamer

    Potrójna kamera przednia Tesli Model 3 zawiera trzy czujniki obrazu CMOS ON Semi AR0136A z rozmiarem piksela 3,75 um. Pracuje on w rozdzielczości 1280 × 960 pikseli (1,2MP). Oferuje system przechwytywania obrazu z przodu na odległość do 250 metrów, z którego korzysta moduł sterujący Tesla Model 3 Driver Assist.

    Aby poprawić kontekst modułu z trzema kamerami Tesli, System Plus porównał go do modułu z trzema kamerami zaprojektowanego przez ZF, jednego z największych dostawców motoryzacyjnych pierwszego poziomu. Kamera S-Cam4 firmy ZF jest wyposażona w dwa rozwiązania, jedno z kamerą monochromatyczną, a drugie z potrójną kamerą. S-Cam4, wersja modułu ZF z trzema kamerami, zawiera czujniki obrazu Omnivision CMOS i procesory wizyjne EyeQ4 firmy Mobileye.

    Tesla Model 3 - co ma pod maską po liftingu hardware?
    Technologia montażu elementów na PCB, stosowana przez Teslę, różni się od technologii BMW, jak pokazano na obrazku po prawej stronie. BMW preferuje izolowaną kombinację czujników na trzech różnych płytkach drukowanych. W przeciwieństwie do tego, potrójny przedni moduł kamery Tesli osadza wszystkie czujniki CMOS na jednym PCB bez przetwarzania danych w dedykowanych SoC. Kamera S-Cam4 firmy ZF wykorzystuje z kolei funkcję przetwarzania wizyjnego od Mobileye.

    Wybierając dojrzałe czujniki obrazu firmy On Semiconductor i nie dodając w module układów przetwarzania końcowego obrazu, Tesla stworzyła swój moduł kamery „nie z myślą o posiadaniu najnowszych czujników obrazu, ale przede wszystkim z myślą o kosztach” - zauważył przedstawiciel System Plus. Firma szacuje koszt potrójnej kamery ZF na około 165 dolarów, a potrójnej kamery Tesli na sto dolarów mniej.

    Tesla Model 3 - co ma pod maską po liftingu hardware?
    Radar

    I w przypadku systemu radarowego Tesla postąpiła podobnie - wybrała sprawdzony moduł radarowy firmy Continental. Wewnątrz modułu ARS4-B znajduje się zestaw chipów radarowych pracujących w pasmie 77 GHz oraz 32-bitowy mikrokontroler dostarczony przez NXP Semiconductors. Fraux z System Plus zauważyła, że chociaż kilka firm produkujących tego rodzaju chipy - w tym MediaTek i Texas Instruments - twierdziło, że wchodzi na rynek radarów samochodowych, NXP i Infineon są niekwestionowaną dwójką liderów. Continental jest kluczowym graczem wśród dostawców modułów radarowych. Jego ARS4-B można znaleźć w co najmniej 15 innych pojazdach, w tym m.in. Audi Q3, VW Tiguan, Nissan Rogue itp., jak wskazuje Fraux.

    System radarowy Continental ARS4-A służy do przekazywania ostrzeżeń przed kolizją, wspomagania systemu nagłego hamowania, łagodzenia wyników kolizji oraz do kontroli adaptacyjnego tempomatu (ACC). Ważnym elementem systemu jest jednoczesny pomiar dużych odległości, do 250 metrów z dokładnością ± 0,2 m, oraz krótkich do 70 m, a także prędkości względnej i kąta pomiędzy dwoma obiektami.

    System składa się z dwóch płytek elektronicznych, które zawierają mikrokontroler od NXP Semiconductor i moduł nadawczo-odbiorczy Broadcom Ethernet. Płytka radiowa (RF) wykonana jest z asymetrycznej struktury z hybrydowym podłożem PTFE/FR4 wyposażonym w płaskie anteny. Wielokanałowy chipset radarowego transceivera NXP Semiconductor 77 GHz składa się z czterech odbiorników, dwóch nadajników i związanego z nimi oscylatora sterowanego napięciem (VCO); jest on używany jako nadajnik i odbiornik w systemie wysokiej częstotliwości.

    Tesla Model 3 - co ma pod maską po liftingu hardware?
    Jednostka komputerowa Tesli

    Tesla opracowała niestandardową „chłodzoną cieczą podwójną platformę obliczeniową” składającą się z autopilota i komputerów informacyjnych. Są one zbudowane na dwóch różnych płytach w tym samym module, wyjaśnił dyrektor generalny System Plus, Fraux. Z jednej strony znajduje się elektroniczna jednostka sterująca (ECU) lub komputer pokładowy, a po drugiej stronie znajduje się ECU Autopilota. W HW2.5, pierwotnie zainstalowanym w Modelu 3, Autopilot Tesli był nadal obsługiwany przez SoC i GPU od Nvidii. Teraz Tesla zintegrowała kompletne moduły od kilku producentów, które są powiązane ze sobą z wysokowydajnymi układami scalonymi. Wykorzystano układy Nvidii (GPU), Intela (procesor), NXP i Infineona (mikrokontrolery), pamięci od Micron Technology, Samsung i SK Hynix oraz wzmacniacze audio od STMicroelectronics.

    Tesla Model 3 - co ma pod maską po liftingu hardware?
    Ewolucja ECU i autopilota pojazdu

    System Plus zauważa, że ewolucja komputera Tesli widoczna jest głównie wECU Autopilota. W HW2.5 Tesla zastosowała tam dwa układy SoC Nvidia Parker, jeden procesor graficzny Nvidia Pascal i jeden procesor Infineon TriCore. W wersji HW3.0, Tesla zintegrowała tam dwa nowo zaprojektowane przez siebie SoC, dwa GPU, dwa procesory sieci neuronowych oraz jeden procesor, kontrolujący pracę systemu i działający w tzw. lock-stepie, dla zwiększenia bezpieczeństwa funkcjonalnego.

    Z jednej strony centralny kontroler wspomagania kierowcy zFAS w Audi A8 „nie ma nadmiarowości i jest naprawdę drogi” - zauważa Fraux. Z drugiej strony wersja Tesli wykorzystująca dwa układy SoC, zapewnia sporą nadmiarowość, co przekłada się na zwiększony poziom bezpieczeństwa.

    Tesla Model 3 - co ma pod maską po liftingu hardware?
    HW2.5 vs. HW3.0

    Fraux wskazuje, że Tesla upchnęła więcej komponentów w HW3 (4746 komponentów) na tej samej płytce, w porównaniu do HW2.5 (4681 komponentów). Ciężko powiedzieć jednakże, czy to w jakiś sposób przekłada się na parametry czy cenę modułu.

    Tesla Model 3 - co ma pod maską po liftingu hardware?
    W przypadku HW3 liczba procesorów zmniejszyła się z czterech (dostarczonych przez Nvidię i Infineon) do dwóch (rodzimych SoC produkcji Tesli).

    Węzeł technologiczny używany przez Tesla SoC w HW3 ma 14 nm, w porównaniu do 16 nm w układach Nvidii z HW2.5. Podczas wdrażania HW3 Fraux zauważył, że to pierwszy przypadek, kiedy w samochodzie zastosowano układ produkowany w procesie 14 nm FinFET.

    Zwrot z inwestycji dla wewnętrznie zaprojektowanych układów SoC?

    W przemyśle samochodowym rzadko widzieliśmy producentów samochodów projektujących wewnętrznie własne samochodowe układy ASIC dla swoich pojazdów. To duże ryzyko, jak określa Fraux. „Chyba że masz wewnętrznie utalentowany zespół projektantów w zakresie sprzętu” - dodał, wskazując jednocześnie, że biorąc pod uwagę dzisiejszy rynek motoryzacyjny, nie jest to łatwa decyzja.

    Tesla jednak nie jest w tym zakresie osamotniona. Jest wielu producentów samochodów, którzy dążyli do tego, co zrobiła Tesla, opracowując swój własny procesor do Autopilota. Czy naprawdę jednak opłaca się wydawać dużo pieniędzy na badania i rozwój, aby zaprojektować własny ASIC tylko dla własnych modeli samochodów?

    „Jeśli chcesz uzyskać dobrą marżę i zdecydować się na produkcję seryjną, może to mieć sens” - zauważa Fraux. W ciągu ostatnich kilku lat, gdy coraz więcej komponentów elektronicznych trafiało do pojazdów, prawdziwym szokiem dla wielu producentów samochodów było odkrycie, że wiodący producenci chipów, tacy jak Nvidia i Intel, są przyzwyczajeni do utrzymywania dużych marż na swoje elementy SoC, CPU i GPU. Jeśli producenci OEM nie chcą kontynuować niełatwych negocjacji cenowych z dostawcami chipów w ciągu najbliższych pięciu lat, może być im łatwiej opracować własne układy, aby kontrolować własne dostawy.

    System Plus szacuje, że HW2.5 Tesli, składający się z trzech chipów Nvdia i MCU Infineon, kosztuje około 280 dolarów. Natomiast HW3.0 Tesli oparty na dwóch SoC Tesli wyceniono na 190 dolarów. Zakładając, że producent samochodów wydał około 150 milionów dolarów na koszt projektu własnego procesora, bez zmian cen komponentów i rocznej produkcji na poziomie 400 000 sztuk, szacunki wskazują, że inwestycja może się zwrócić w zaledwie cztery lata.

    Źródło: https://www.eetimes.com/a-tesla-model-3-tear-down-after-a-hardware-retrofit/[/quote]

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 napisał 9961 postów o ocenie 8219, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
  • MetalworkMetalwork