如何夯实车联网T-BOX的电源“内力”?

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作者:吴寅飞,村田电子贸易(上海)有限公司 汽车客户能源销售主管 (文中内容代表个人观点,仅供参考)

在T-box 设计中,电源保障问题是一大核心重点,需要夯实T-box的电源“内力”。

上期的《车联网中的T-Box》我们介绍了在车联网中作为车载通讯终端,T-Box的作用和技术规范。详情请点击→【原创】车联网中的T-BOX

本文开始部分再简单回顾一下上期话题中关于车联网和T-box的概念:

科普1. 什么是车联网?

车联网(Internet of Vehicles)就是通过车内网、车载移动互联网和车际网,建立车与人、车与路、车与车之间的连接,实现智能动态信息服务、车辆智能化控制和智能交通管理。直白点说,就是【汽车】在上网。

科普2. 汽车上网用什么“猫”?

汽车也是靠使用“猫”来上网的,学名是车载通信终端,即Telematics BOX,或简称车载T-BOX。

车载T-box

车载T-box即使各种功能再酷炫,最后都得靠电能来驱动,电力保障的好,T-box就可以尽情发挥性能;电力保障不够,T-box设计上就得做出性能或者功能上的妥协。所以在T-box设计中,电源保障问题是一大核心重点,本期内容跟大家分享下,如何夯实T-box的电源“内力”。

T-box设计中电源保障很关键

在上一期内容中,我们了解到T-box需要在外部电源断开的情况下有一定的独立运行能力,例如发生车祸时的E-CALL紧急呼叫功能,停车时(此时外部电源不启动)定位数据互联和后台车辆状态监控等功能。

特别是近年,各国政府对于汽车配置E-call功能的呼声越来越高,欧盟更是在2018年通过法规做出新车强制标配E-call的规定,目前我国政府的相关部门也已经开始了车载紧急呼叫系统(AECS)强制标准的研究和拟定工作。

车载紧急呼叫系统

E-call功能帮助节约时间,节约时间就是在挽救生命!

而这些“紧急的”“重要的”功能在启动的时候,往往只有依靠备用电源来供电,因此T-box内必须要有一个良好的备用电源设计,毕竟事关生命,绝不能儿戏。从业内人士处了解到:

在国家层面上,将来出台的紧急呼叫标准中,备用电源系统将会是非常重要的一块。

各个主机厂这边,都把T-box/E-call中的备用电池等部件列为核心部件,甚至会指定电池型号等。

Tier1这边,更是把备电系统和电池视作为提升T-box产品竞争力的一大武器。

T-box/E-call应用对电池的要求

电池是备电系统中重要的部件,T-box/E-call的应用需求对电池提出了很高的要求,那么如何选择电池呢?

这就需要从T-box/E-call的应用需求来着手分析:

T-box/E-call的应用需求来着手分析

T-box/E-call应用求对电池提出很高要求

1. 温度范围:《GB-32960.2-2016-T》中规定了T-box/E-call设备的工作温度范围是-30℃~+70℃,贮存温度范围是-40℃~+85℃,那么对于电池来说至少要能满足这两个工作和贮存的温度条件,并且对应温度范围越宽越好。

2. 可靠性:还是《GB-32960.2-2016-T》中,同时也规定了T-box/E-call设备至少能有5年以上的寿命,那么电池最少也得有5年以上的寿命,部分主机厂和Tier1要求电池能用10年或以上。

3. 安全性:电池需要保证在各种极限环境下(高温,震动或外力破坏等),不会对乘员造成危害(例如电池起火爆炸等)。

4. 放电容量:据了解目前各大主机厂的紧急呼叫设计中都普遍要求T-box/E-call设备可以在-30℃~+85℃的范围内,依靠电池供电至少满足10分钟的通话功能。常见的T-box/E-call通话功耗为4W左右(3.8V/1A的供电)。也就是说,电池需要在-30℃~+85℃的范围内能够以4W的功率持续输出10分钟以上,放电能力越强越好。

5. 体积:目前汽车行业的主流设计趋势是尽可能扩大乘员空间,这势必需要压缩机械结构和各类电子设备的空间,T-box/E-call设备的尺寸设计非常有限,在满足供电要求的情况下,电池尺寸也是越小越好,电池的体积能量密度越大越好。

6. 成本:这个不解释了,汽车行业永恒的话题。

“传统”电池方案之现状

这里来简单讲一下目前的T-box/E-call电池的现状。就T-box/E-call话题,我曾拜访了很多车厂、Tier1和业内的专家学者。目前国内T-box/E-call电池的主流还是以镍氢电池为主,但是,这也只是应对早期的T-box/E-call需求。造成这种现状的原因主要有:

1. 镍氢电池的户外产品应用历史较长,方案成熟。

2. 在过去,能够达到车载电池的耐用性,安全性,温度范围等要求的电池种类选择余地很小。

3. 镍氢电池的应用领域广,产量规模大,相比过去其他方案(例如超级电容方案)成本优势明显。

目前国内T-box/E-call电池的主流还是以镍氢电池为主,只能应对早期的T-box/E-call需求

目前国内T-box/E-call电池的主流还是以镍氢电池为主,只能应对早期的T-box/E-call需求

随着5G网络的发展以及汽车电气化的加深,越来越多的汽车数据互联和多媒体功能需要通过T-box/E-call来实现,“能力越大,责任也就越大”,对电能的需求也就越高。

另一方面,镍氢电池化学特性决定了镍氢电池单体的电压平台较低(1.2V),导致电池整体的能量密度不高。镍氢电池在面对“耗电胃口”越来越大的新型T-box/E-call的时候,显得越来越力不从心,似乎也只有堆料堆电池的方法来应对。但是当代的T-box/E-call已经无法再提供更多的空间给电池了,甚至一些欧洲的车厂提出了对T-box/E-call更严苛的尺寸要求。市场急需一种全新的电池方案来突破T-box/E-call的设计瓶颈。

可以预见到,“电池(包)的体积再小点,同时电池(包)的容量再大一点”,将会是今后T-box/E-call新电池方案的发展方向。

新一代T-box/E-call电池

经过欧洲车市的验证,新一代T-box/E-call电池现已来到中国。为了满足车企和Tier1对电池更苛刻的要求,村田公司从4年前开始,在欧洲市场上推出了一款主打“宽温型”“长寿命”的磷酸铁锂圆柱电池。

“chuan新”T-box/E-call电池现已来到中国

“chuan新”T-box/E-call电池现已来到中国

村田在锂离子电池高能量密度特性的基础上,扩大了电池的工作和储存温度范围使其满足车载要求,并且坚持使用高纯度的磷酸铁锂材料,降低材料异物对电池耐用性和安全性的影响,确保电池可以长期安全的使用。

经过多年的验证,得到了欧洲汽车行业客户的认可和广泛好评,随着2018年欧洲强制E-call法规的执行,越来越多的欧洲新车T-box/E-call开始搭载村田电池。

2019年,国内的一家大型知名通信设备制造企业也开始在他们的T-box产品上使用村田电池。

村田T-box/E-call电池主要优势特点

村田T-box/E-call电池的主要优势特点有:

村田T-box/E-call电池的主要优势特点

Murata 18650FTC1电池的优势和特点

和传统镍氢方案的对比,村田电池在温度范围,放电能力,循环寿命上均有优势(下表)。

和传统镍氢方案的对比

村田电池在温度范围,放电能力,循环寿命上均有优势

村田电池1节即可满足需求,节约了T-box/E-call空间,甚至可能还有成本上的优势(下图)。

村田电池1节即可满足需求,节约了T-box/E-call空间

村田电池1节即可满足需求,节约了T-box/E-call空间

更多电池性能和应用特征请咨询
作者:infi.wu@murata.com

提升T-BOX产品力

T-box内部由多种电子元器件组成:WIFI模块、射频电感、功率电感、晶体谐振器、陶瓷谐振器、热敏电阻、电池等等。这些电子元器件的设计特性和制作工艺很多时候会影响到T-box的整体表现。

如何从产品需求角度出发,提升T-box产品力将会是个重要话题。

T-box产品

株式会社村田制作所拥有多年行业经验和前沿技术,在今后的几期内容中,将会从客户角度出发,陆续解读各类电子元器件在T-box中的作用、工作原理及方案设计注意事项等相关话题。

▼未完待续▼

文章来源:Murata村田中国

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