互联汽车中远程信息技术硬件的四个设计注意事项

从其最基础的定义来看，eCall仅仅是汽车内的基础性蜂窝电话，能在紧急情况下自动拨打求助电话，自1990年代起就已上市。展望未来，消费者需要更高级的集成，这也成为引入远程信息技术控制单元(TCU)的契机。

TCU可为互联汽车提供eCall的所有功能以及包括发送和接收数据（如位置、无线更新或电话）在内的其他功能。如果没有TCU，eCall便只能拨打电话。图 1 概括介绍了具有拨打紧急求助电话功能的TCU。

图1：当代TCU内集成的拨打紧急求助电话功能

具备集成eCall系统的典型TCU的要求

设计TCU具有很多硬件变数，这是因为原始设备制造商(OEM)和一级供应商具有自己的设计规格，将TCU处于汽车内的不同位置。

欧盟强制规定新车中的eCall系统必须能够：

在汽车碰撞发生时和发生后，即使在没有可用汽车电池的情况下仍能自动工作。

耐受极端温度，如-20°C或-40°C的低温。

具有10年使用寿命的电池，每次通话可持续8到10分钟。

提供紧急服务，可通过蜂窝网络回拨60分钟。

遵守国际标准化组织(ISO) 26262汽车安全完整性等级(ASIL) A级标准。

从备用电池入手

设计TCU时，备用电池是很好的着手点。根据欧盟要求，备用电池必须支持6W到20W的音频功率，以及全球移动通信系统(GSM)模块产生的约2A（标称电流为350mA）的峰值电流。

选择何种备用电池取决于电池的化学性质（常用类型包括锂离子、锂离子磷酸盐和镍金属氢化物）、电池单元数和当前电流容量，而所选的备用电池决定了系统的其余部分。电池在供电路径中的放置位置，也决定了您使用充电器或低压差稳压器的类型，以及是否需要升压调节器。

图 2 和 3 展示了基于不同供电方案的两种变化供电路径。根据备用电池选择和电池充电器能力，每种路径都采用相同数量的组件但不同的配置来完成相同的任务。

第1种供电路径是低成本的简单设计，但是您不得不使用多个升压调节器来权衡尺寸和冗余性。第2种供电路径使用的锂离子电池需要更多保护，但所需电池数更少。两者都是可行的选择，但是成本、尺寸和可靠性都在选择其中一种中发挥重要的作用。

图2：第1种TCU变化供电路径

图3：第2种TCU变化供电路径

选择电源调节器

一旦您考虑使用备用电池，另一个您需单独考虑的设计注意事项就是电源调节器。与汽车应用一样，车载电池电源必须承受苛刻的温度、宽输入电压和降低电磁干扰(EMI)。远程信息技术系统可以安装在位于汽车中可承受高温的位置（如挡风玻璃、客厢、后备箱和引擎），如此则需要集成电路(IC)可耐受高达150°C的接点温度，从而使汽车具有优异的热性能和效率。

基于OEM负载突降、极性反转和冷起动条件变化而变的输入电压，通常初始大小为4.5V，峰值电压可达42V。任何开关稳压器不能干扰车载无线收音机的AM和FM频段，因此开关频率必须在2.1MHz左右（高于AM频段且低于FM频段）或约为400kHz（低于AM频段）。选择具有合适开关频率、抖动/扩频和优化布局的开关调节器是确保良好电磁干扰（EMI）性能的关键因素。

丰富您的音响设计

音响功率有非常大的变化范围。有些设计师可能选择4-6W的低功率系统，而另一些系统的功率可能高达20W。除功耗和变型外，扬声器诊断和保护是音频的关键功能，除了典型的汽车短路保护、负载转储、温度保护和监视，还包括开路和短路输出负载、输出/功率转换和接地短路。

考虑数据速率

伴随远程信息技术系统中数据、调制解调器和内部存储集成度的增加，连接到数据头单元或中央网关的数据速率也在增加。仅仅只有控制器区域网络、本地互联网络或甚至是USB的时代一去不复返，取而代之的是10/100Mbps甚至是1Gbps。

预测远程信息技术的未来

多种错综的力量左右着远程信息技术的发展趋势，无论是上述的立法因素、基础设施要求、用户体验、驾驶员的期望，或远程信息技术当前仍然是一个碎片化市场的事实。值得一提的是小型售后远程信息技术产品的进步，例如车载诊断电子狗，还出现了更先进的系统，如促进本车与其他汽车和驾驶环境之间通信的全景物联网系统(V2X)模块。这些设备可能具有与现代TCUs类似的调制调节器、处理和数据通信功能。

据我观察，实际存在情况是：互联汽车的未来将取决于远程信息技术的创新，以及汽车设计工程师能否很好地应对设计挑战并与趋势同步。

审核编辑：郭婷