互聯(lián)汽車中遠程信息技術(shù)硬件的四個設(shè)計注意事項

從其最基礎(chǔ)的定義來看，eCall僅僅是汽車內(nèi)的基礎(chǔ)性蜂窩電話，能在緊急情況下自動撥打求助電話，自1990年代起就已上市。展望未來，消費者需要更高級的集成，這也成為引入遠程信息技術(shù)控制單元(TCU)的契機。

TCU可為互聯(lián)汽車提供eCall的所有功能以及包括發(fā)送和接收數(shù)據(jù)（如位置、無線更新或電話）在內(nèi)的其他功能。如果沒有TCU，eCall便只能撥打電話。圖 1 概括介紹了具有撥打緊急求助電話功能的TCU。

圖1：當代TCU內(nèi)集成的撥打緊急求助電話功能

具備集成eCall系統(tǒng)的典型TCU的要求

設(shè)計TCU具有很多硬件變數(shù)，這是因為原始設(shè)備制造商(OEM)和一級供應(yīng)商具有自己的設(shè)計規(guī)格，將TCU處于汽車內(nèi)的不同位置。

歐盟強制規(guī)定新車中的eCall系統(tǒng)必須能夠：

在汽車碰撞發(fā)生時和發(fā)生后，即使在沒有可用汽車電池的情況下仍能自動工作。

耐受極端溫度，如-20°C或-40°C的低溫。

具有10年使用壽命的電池，每次通話可持續(xù)8到10分鐘。

提供緊急服務(wù)，可通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)回撥60分鐘。

遵守國際標準化組織(ISO) 26262汽車安全完整性等級(ASIL) A級標準。

從備用電池入手

設(shè)計TCU時，備用電池是很好的著手點。根據(jù)歐盟要求，備用電池必須支持6W到20W的音頻功率，以及全球移動通信系統(tǒng)(GSM)模塊產(chǎn)生的約2A（標稱電流為350mA）的峰值電流。

選擇何種備用電池取決于電池的化學(xué)性質(zhì)（常用類型包括鋰離子、鋰離子磷酸鹽和鎳金屬氫化物）、電池單元數(shù)和當前電流容量，而所選的備用電池決定了系統(tǒng)的其余部分。電池在供電路徑中的放置位置，也決定了您使用充電器或低壓差穩(wěn)壓器的類型，以及是否需要升壓調(diào)節(jié)器。

圖 2 和 3 展示了基于不同供電方案的兩種變化供電路徑。根據(jù)備用電池選擇和電池充電器能力，每種路徑都采用相同數(shù)量的組件但不同的配置來完成相同的任務(wù)。

第1種供電路徑是低成本的簡單設(shè)計，但是您不得不使用多個升壓調(diào)節(jié)器來權(quán)衡尺寸和冗余性。第2種供電路徑使用的鋰離子電池需要更多保護，但所需電池數(shù)更少。兩者都是可行的選擇，但是成本、尺寸和可靠性都在選擇其中一種中發(fā)揮重要的作用。

圖2：第1種TCU變化供電路徑

圖3：第2種TCU變化供電路徑

選擇電源調(diào)節(jié)器

一旦您考慮使用備用電池，另一個您需單獨考慮的設(shè)計注意事項就是電源調(diào)節(jié)器。與汽車應(yīng)用一樣，車載電池電源必須承受苛刻的溫度、寬輸入電壓和降低電磁干擾(EMI)。遠程信息技術(shù)系統(tǒng)可以安裝在位于汽車中可承受高溫的位置（如擋風玻璃、客廂、后備箱和引擎），如此則需要集成電路(IC)可耐受高達150°C的接點溫度，從而使汽車具有優(yōu)異的熱性能和效率。

基于OEM負載突降、極性反轉(zhuǎn)和冷起動條件變化而變的輸入電壓，通常初始大小為4.5V，峰值電壓可達42V。任何開關(guān)穩(wěn)壓器不能干擾車載無線收音機的AM和FM頻段，因此開關(guān)頻率必須在2.1MHz左右（高于AM頻段且低于FM頻段）或約為400kHz（低于AM頻段）。選擇具有合適開關(guān)頻率、抖動/擴頻和優(yōu)化布局的開關(guān)調(diào)節(jié)器是確保良好電磁干擾（EMI）性能的關(guān)鍵因素。

豐富您的音響設(shè)計

音響功率有非常大的變化范圍。有些設(shè)計師可能選擇4-6W的低功率系統(tǒng)，而另一些系統(tǒng)的功率可能高達20W。除功耗和變型外，揚聲器診斷和保護是音頻的關(guān)鍵功能，除了典型的汽車短路保護、負載轉(zhuǎn)儲、溫度保護和監(jiān)視，還包括開路和短路輸出負載、輸出/功率轉(zhuǎn)換和接地短路。

考慮數(shù)據(jù)速率

伴隨遠程信息技術(shù)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)、調(diào)制解調(diào)器和內(nèi)部存儲集成度的增加，連接到數(shù)據(jù)頭單元或中央網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)速率也在增加。僅僅只有控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)、本地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)或甚至是USB的時代一去不復(fù)返，取而代之的是10/100Mbps甚至是1Gbps。

預(yù)測遠程信息技術(shù)的未來

多種錯綜的力量左右著遠程信息技術(shù)的發(fā)展趨勢，無論是上述的立法因素、基礎(chǔ)設(shè)施要求、用戶體驗、駕駛員的期望，或遠程信息技術(shù)當前仍然是一個碎片化市場的事實。值得一提的是小型售后遠程信息技術(shù)產(chǎn)品的進步，例如車載診斷電子狗，還出現(xiàn)了更先進的系統(tǒng)，如促進本車與其他汽車和駕駛環(huán)境之間通信的全景物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)(V2X)模塊。這些設(shè)備可能具有與現(xiàn)代TCUs類似的調(diào)制調(diào)節(jié)器、處理和數(shù)據(jù)通信功能。

據(jù)我觀察，實際存在情況是：互聯(lián)汽車的未來將取決于遠程信息技術(shù)的創(chuàng)新，以及汽車設(shè)計工程師能否很好地應(yīng)對設(shè)計挑戰(zhàn)并與趨勢同步。

審核編輯：郭婷