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看这家公司的“软硬兼施”的技术是如何完善汽车信息连接的?

2018-09-10 15:58:18 来源:电子工程专辑网

【大比特导读】 随着汽车电子系统的数量不断增加,连接各种系统所需的电缆的重量和成本也随之增加。增加的重量会反过来降低汽车的燃油效率,这一点让汽车制造商很苦恼。

  随着汽车电子系统的数量不断增加,连接各种系统所需的电缆的重量和成本也随之增加。增加的重量会反过来降低汽车的燃油效率,这一点让汽车制造商很苦恼。

  汽车制造商致力于使其下一代的汽车比前代汽车更安全、更舒适、更智能且更节油。为此,需要在汽车中安装更多的信息娱乐系统、ECU (电子控制单元),这会导致电子系统的数量不断增加、复杂度也越来越高,以便实现主动噪声消除、互联网连接和车内通信等新功能。随着汽车电子系统的数量不断增加,连接各种系统所需的电缆的重量和成本也随之增加。增加的重量会反过来降低汽车的燃油效率,这一点让汽车制造商很苦恼。

  汽车制造商必须在提供先进、功能丰富的信息娱乐系统和符合政府发布的燃油效率标准之间取得平衡,减轻现有电缆的重量可大幅提高燃油效率。各家汽车半导体技术提供商都在试图用最优化的解决方案解整车厂的性能顾虑,而各种有线和无线标准的推出提供了差异化的选择,ADI在汽车音频总线的A2B总线技术(有线的“硬”策略)和电池包管理(BMS)上应用其具有超高可靠性和低功耗特性的SmartMesh(无线“软”策略)值得关注。

  音频连接的A2B“硬”策略

  当代信息娱乐系统中已经广泛采用MOST或以太网AVB等数字总线标准,这是因为这些标准能够大幅简化与模拟实施方案相关的接线复杂性。然而,MOST和以太网AVB虽然能够提高性能和灵活性,但会增加管理其相关软件协议堆栈的高价格微控制器,从而增加成本。此外,这些数字总线架构本身对节点之间延迟存在着不确定性。对于车厢内主动噪声消除等易受延迟影响的应用,这一点是不能被接受的。

  汽车音频总线 (A2B)是ADI公司的一项创新的和为应用应运而生的技术,该技术最多能够将电缆的重量减轻75%,而且还能提供高保真数字音频。汽车音频总线针对音频应用进行优化,相比模拟音频总线能够提供出色的音频质量,而且其系统总成本远低于现有的数字总线标准。最简单的A2B是一种高带宽(50 Mbps)数字总线,它能够通过在非常长的距离(节点间的距离最长达10 m)上,使用一条无屏蔽双绞线将I2S音频和I2C控制数据与时钟和功率一起传输。

  从实施角度来看,A2B是一种单主机、多从机线路拓扑结构。AD2410是采用A2B器件系列的首款产品,它在一条非屏蔽双绞线上支持最多8个从节点的菊花链,从而不需要有些竞争对手技术中要求的冗余线缆。借助这种菊花链能力,A2B总线距离最长可达40m,单个节点之间的最长距离可达10 m。用直线拓扑结构代替环形拓扑结构是A2B技术中一个重要的元素,对整体系统完整性和稳定性非常重要。如果A2B菊花链的一个连接受到影响,整个网络不会崩溃。只有故障连接下游的节点会受到故障影响,而A2B技术特有的内嵌诊断功能则能够隔离故障的来源和起因。

  与现有的数字总线架构相比,A2B主从线拓扑结构本身更为高效。通过简单地初始化总线后,无需更多处理器干预即可管理常规总线运行。然而,A2B技术确实可响应中断信号,因为音频节点可能会在需要维修和保养时发出信号。A2B的独特架构带来的一个附加优点是,系统延迟完全是可确定的(两个个周期的延迟),并且与音频节点在A2B总线上的位置无关。此特性对主动噪声消除等新兴应用极其重要,在有源噪声消除应用中,必须以时序一致的方式处理多个远程传感器产生的音频样本。

电子

  基于AD2410的A2B汽车应用的主机DEMO

  AD2410 A2B收发器可在一条非屏蔽双绞线上传输音频、控制、时钟和功率信号。与传统实施方案相比,物理线缆的数量有所减少。A2B技术提供的50 Mbps总线带宽总值最多可支持32个使用标准音频采样速率(44.1 kHz、48 kHZ)和通道宽度(12位、16位、24位)的上行和下行音频通道。这可为多种音频I/O设备提供相当大的灵活性和连接性。

  此外,系统级诊断功能是A2B技术的一个重要元素。所有A2B节点都能够识别多种故障状况,其中包括断路、电线短路、电线反向或电线短路至电源或地。从系统完整性角度看,这个功能非常重要,因为在出现断路、电线短路或电线反向等故障时,故障上游的A2B节点仍然能够正常工作。诊断功能还提供 高效隔离系统级故障的能力,从汽车经销商/安装人员的角度来看,这一点至关重要。

  在公开的应用案例中,福特公司在2016年投入生产的四个汽车平台上使用了AD2410收发器。

  汽车电池管理系统的SmartMesh“软”策略

  新能源汽车市场近年来发展迅速,电动和混合动力/电动汽车市场增加迅猛,而且所有主要的汽车制造商在进入更大规模批量生产阶段时也在寻找改善其电池管理系统性能和可靠性的途径。在汽车领域,汽车制造商面临着向驾驶大众确保电动汽车和混合动力/电动汽车兼具安全性和可靠性的挑战。

  ADI并购凌力尔特,将其在业界独具优势的SmartMesh网络技术收入囊中。全球首款无线BMS汽车就是该公司的先进高压电池监视IC及其SmartMesh高可靠性无线网格系统,相比于传统的BMS的电池包里,每节电池检测的通讯端口都有很多的数据线和接口的设计。无线的概念是除了动力电缆,所有的通信电缆采用无线方式,既节省了电缆的成本,也降低了安装施工的难度,对未来全球的电动汽车混合动力汽车的发展可能带来一个质的飞跃。

  相比有线BMS系统,ADI更强调无线BMS在安全、智能、环保和低成本上的优势。无线SmartMesh BMS解决了在汽车线束以及电动和混合动力/电动汽车中连接器所引起并长期存在的问题:SmartMesh无线网络可使电池模块能灵活地安置;改善电池负荷状态和健康状况计算;以前不适合采用线束的地方,现在可从安装的传感器收集额外的数据。而且SmartMesh从每个节点提供了时间相关的测量结果,这允许实现更精准的数据收集。

  SmartMesh是目前业界最低功耗、最可靠和基于安全标准的无线传感器网络产品。该技术的核心是一种采用先进算法和节能技术的智能网格网络,可实现其他 WSN供应商无法提供的强大功能,包括:超低功耗、确定性的电源管理和优化、用于自愈型和自保持型网络的自形成网格技术、动态带宽支持、负载平衡和优化、网络管理和配置、零冲突低功耗数据包交换等。SmartMesh 网络架构基于 Dust Network 在时间同步网格协议 (Time Synchronized Mesh Protocol - TSMP) 方面的开创性工作。

  SmartMesh网络采用时间分集、频率分集和物理分集无线网格技术“三重奏”—,可确保可靠性、适应性、可扩展性、电源灵活性及易用性。当嵌入到客户的传感器和网关产品中时,形成的无线连接可实现>99.999%的数据可靠性和超低功耗,从而使得传感器可以安放在严酷的工业物联网环境中。Dust Network的产品经过现场验证,在120个国家已部署了超过60000个客户网络。

本文由大比特资讯收集整理(www.big-bit.com)

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