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一种具有eCall功能的T-box电源架构设计

时间:2022-09-26 02:37:25 作者:欧宝体育苹果版 来源:欧宝体育app官方下载 

  随着汽车网联化的发展,作为网联终端设备的T-box在汽车上的装配率不断提高,结合移动通信网络,T-box可提供如远程控制、防盗、数据路由、紧急呼救(即常说的eCall)等功能;由于eCall在出现交通事故后对人员的及时救援有非常重要的作用,所以俄罗斯、欧盟等地区的新车强制安装具备eCall功能的设备,目前我国的eCall 相关标准也在制订中。

  由于车载电子设备对可靠性、寿命、电磁兼容、功耗等要求非常高,这些在设计车载设备的电源时必须要考虑,例如功耗,由于设备在汽车熄火后由电池供电,所以对设备的静态电流要求很高,有的厂商要求单一设备的静态电流在μA 级别,这就需要设备在电源架构设计和电源管理策略方面有较好的对策;其次是车载设备的电源环境非常恶劣,例如汽车点火时的电池电压跌落、车载大电流设备抛负载等,所以针对设备电源有很多测试要求,例如ISO7637、过压、反压、电源传导辐射、电源传导抗扰等。

  本文主要涉及一种具有eCall 功能的T-box电源架构设计,它与一般的车载电子设备电源的主要不同是:具有eCall 功能的T-box 需配备备用电池,要有专门的电池管理电路,由于目前使用的网联模块处理器典型工作电压是3.8 V,在备用电池供电时,在大多数情况下,处于满电状态的电池在给T-box 供电的放电过程中,其电压将由高到低跨越3.8 V,这就要求T-box 的电源需在增加电池管理电路的条件下满足车载设备电源诸多测试要求,图1 是该T-box 的电源架构图。

  1)电池电压检测模块用于检测汽车电池的电压,当汽车电池电压出现异常,例如出现车载设备抛负载或汽车长期放置未点火导致电池无法充电等情况下,微控制器需要根据电压检测模块反馈的过压、欠压信号关断绝大部分模块的供电,以保护T-box 内部电路或减少对汽车电池的损耗。

  2)第一级降压模块直接连接到车载电池(在电池状况较好且未点火时约12.6 V)并进行降压,例如降至5 V,一般情况下这个输出电压和第二、三级电源输出为常电,用于设备在待机模式下的供电,只要车载电池不断开,其输出就一直存在,主要给微控制器和总线收发器电路供电。由于这级电源在整个电源架构中的特殊位置,将影响整机电源的性能、可靠性和稳定性,对能否通过电源相关的很多测试有重要作用。

  3)总线收发器用于微控制器和汽车CAN 总线之间的信号收发等,微控制器根据总线上的汽车点火、熄火消息等控制电源各模块的工作状态,使T-box 以不同模式工作,例如全功能、待机、深睡眠。

  4)各级电源模块给各功能模块提供相应电压和负载容量的电源,这些电源模块在设计时需考虑:

  ● 根据功能模块的需求选择合适的负载容量,负载容量需考虑一定裕量,既能满足峰值电流的要求,也要避免过度设计带来的成本浪费;

  ● 关联模块(例如与eCall 功能相关的模块)多路电源的控制策略,以达到低功耗的要求,也使控制策略不过于复杂;

  ● 满足特殊电路的供电要求,例如对噪声敏感的GNSS 电路需采用低噪声电源;

  ● 需要设计合适的滤波去耦电路,既要避免噪声往后级传导,也要避免其往前级传导,最后导致整机端口与电源相关的测试指标超标。

  5)T-box 内置的备用电池主要应用场景是汽车在发生碰撞等事故,导致汽车电池损坏或电池连接线断开而无法给T-box 供电的情况下,备用电池给T-box 供电让其可继续工作一定时间,以完成车辆呼救信息的上传、与后台的呼救通话等。eCall 可通过手动按键或碰撞时安全气囊等信号自动激活,备用电池管理电路需有

  ● 具备激活eCall 后在车载电池和备用电池之间供电的切换电路,且不能因供电切换导致机器重启,也要避免汽车点火时因车载电池电压变化而频繁切换至备用电池供电;

  ● 备用电池的充放电控制:由于车载产品的工作环境恶劣且要求高可靠和长寿命,所以需根据备用电池的特性设计合适的充电逻辑(例如充电条件判断、充电电流设定、充电时间、在汽车熄火时是否充电等),以保证电池的安全、随时可用和寿命。如前所述,备用电池在放电过程中电压将跨越3.8 V,所以放电电路可考虑降压+ 升压的方案,同时设定合适的放电终止电压,以避免电池过放而损坏;

  ● 由备用电池供电的系统尽量最小化、兼顾考虑电源的转换效率,以延长其工作时间;

  ● 需具备电池的寿命检测,通常是检测电池内阻,当检测值超出预设值时,需将信息发送给后台再推送给

  生产运输至车厂安装到车上之前的运输模式,对电池周边电路需有合适的设计,以尽可能减少这段时间对电池电量的影响。

  6)对外部的供电需具有开路、短路等诊断功能,例如给GNSS 天线的供电、eCall 外接按键的供电,这样,当出现开短路故障时可将信息发送给后台并推送给用户,提醒用户及时到4S 店进行处理。

  在T-box 的实际应用中,为实现汽车熄火后的远程控制或远程监控等功能,在待机模式下T-box 的部分模块供电是不能关断的,以备随时唤醒;当汽车长时间例如7 天未点火时,为了减少对车载电池的损耗,T-box需从待机模式进入到深睡眠模式。本电源架构对应的电路可实现上述功能并满足待机模式下mA 级别、深睡眠模式下μA 级别的静态电流要求,同时可满足车载电子产品测试标准的其他严格要求,例如电气性能、EMC、可靠性等。

  ROHM开发出符合功能安全标准“ISO 26262”的、用于下一代车载摄像头模块的电源管理IC在支持异常状态通知机构的PMIC中,实现3.5mm见方的业界超小尺寸全球知名半导体制造商ROHM(总部位于日本京都市)面向在ADAS(高级驾驶辅助系统)等产品中应用日益广泛的车载摄像头模块(以下简称“车载摄像头”),开发出符合ISO 26262*1及其ASIL-B*1标准的PMIC*2 BD868xxMUF-C(BD868C0MUF-C、BD868D0MUF-C)。新产品能够满足严格的功能安全要求,使配备ADAS的下一代汽车所需的安全设计更加容易。此外,在仅为3.5mm×3.5mm的封装中,还内置有车载摄像头所需的4个电源系统(DC/DC*

  管理IC /

  最近知乎在搞智能座舱的活动,也涉及了不少专业有关车联网的问题,我想从通用的Onstar Gen 12来谈起,然后提一下车联网这块的发展和投资思路。我觉得本质上,车辆联网之后,是需要座舱或者其他交互的核心单元来实现功能的,也就是说单纯语音、数据和后台连接这些功能,但是非常单一的。想要实现扩充的发展过程,在这个过程里面,传统车企由于思路问题,很难扮演好这个角色。▲图1. 通用的On Star 1995年就开始做了Part 1 通用的T-box这是17年前2006年左右GM给T-box的定义,其实从很早开始,这个TCU承载的任务就是一个语音呼叫、GPS和连接管道。▲图2. 17年前的TCU设计到了2022年,大陆给GM开发的第12代TCU

  和车联网产业 /

  DC-DC转换器多用作包括ECU(电子控制单元)在内的车载电子设备电源。DC-DC转换器拥有高效率的特点,但由于是开关电源,因此会因半导体开关而产生辐射噪音,从而对其他电子系统造成不良影响,或对车载天线产生干扰,从而对AM/FM广播及地面数字电视的信号接收造成障碍。同时,如果多个ECU集中配置在发动机舱或仪表盘内时,容易相互受到辐射噪音的影响。杜绝噪音的发生源是EMC对策的基本。为实现通畅的车辆连接便利性以及自动驾驶系统,车载电子设备电源线要求具有万全的辐射噪音对策。TDK的车载用3端子贯通滤波器YFF-AC/AH系列是通过优化材料与设计,针对车载电子设备而开发的高可靠性,应对大电流的EMC对策元件。虽然体积小,但在广频带中拥有良好

  线的辐射噪音对策有哪些 /

  针对ISO7637对汽车电子设备在电源上的抗扰度要求,这里浪拓给出一个合理的12V电源系统方案。浪涌保护包括一个PPTC和TVS管,可以有效抑制类似于脉冲5的干扰。PPTC是热敏电阻器,电阻随温度升高而增加。TVS是瞬态电压抑制二极管,其具体选型原则后面详细介绍。当有脉冲5干扰进入电源线路时,TVS会动作,对流向后端电路的瞬间电流进行分流,而受保护的后端电压被限制在TVS两端的箝制电压。PPTC的动作速度慢于TVS,在大电流的作用下,PPTC呈高阻,会断开后级电路,可以起到减少TVS泻流时间,保护TVS的功能。提升车载电源的抗干扰能力对整个车载电子设备的稳定工作至关重要,在硬件设计上要综合考虑ISO7637模拟的各种干扰。本文给出的

  浪涌防护方案 /

  车联网是汽车未来发展的重要技术趋势,也是车路协同,提高交通效率和优化乘客体验的重要技术手段。中国提出的C-V2X是基于LTE R14演进的技术,已经成为世界主流的车联网技术。为了验证车联网的性能和保障技术落地,主机厂需要从几个方面对车联网进行测试。首先需要对OBU模块进行射频测试以保障OBU模块的硬件性能,主要包括发射机、接收机和解调性能测试,这部分主要可以参考汽标委标准“基于LTE-V2X直连通信的车载信息交互系统技术要求”进行测试;再往上为了保障不同厂家的C-V2X 模组互联互通,需要进行网络层、消息层和安全的协议一致性测试,这部分可以参考“基于LTE的车联网无线通信技术网络层技术要求”和“基于LTE的车联网无线通信技术消息层技

  测试认证服务 /

  0 引言随着汽车网联化的发展,作为网联终端设备的T-box在汽车上的装配率不断提高,结合移动通信网络,T-box可提供如远程控制、防盗、数据路由、紧急呼救(即常说的eCall)等功能;由于eCall在出现交通事故后对人员的及时救援有非常重要的作用,所以俄罗斯、欧盟等地区的新车强制安装具备eCall功能的设备,目前我国的eCall 相关标准也在制订中。1 车载设备电源要求由于车载电子设备对可靠性、寿命、电磁兼容、功耗等要求非常高,这些在设计车载设备的电源时必须要考虑,例如功耗,由于设备在汽车熄火后由电池供电,所以对设备的静态电流要求很高,有的厂商要求单一设备的静态电流在μA 级别,这就需要设备在电源架构设计和电源管理策略方面有较好的对

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