テレマティクスアプリケーションにおいて、T-Box（テレマティクスボックス）はテレマティクスの制御センターであり、車両のリモート接続制御機能を担当します。Arrow Electronicsは、業界のT-Boxアプリケーション サプライヤーであるNXP Semiconductors (NXP)、Vishay、Molexを招き、ウェビナーでT-Boxアプリケーションと関連ソリューションの開発について議論しました。
アローエレクトロニクスが実証済みのテレマティクスリファレンスデザインを発表
自動車市場におけるT-Boxの普及率は、2018年の28.7%から2019年には32.5%へと急速に伸びており、2020年には43%、2025年には95%に達し、自動車の標準装備になると予測されています。重要な要素は、自動車のソフトウェアとサービスのインテリジェンスと収入です。さらに、5Gネットワークの台頭により、車両のインターネットと自動運転も促進されるでしょう。5G+V2Xは次世代製品となり、情報セキュリティがさらに重要になります。
欧州は2019年9月にC-V2X規格を採用し、米国は2019年11月にC-V2X規格を可決しました。中国も2020年1月に唯一のテレマティクス通信規格としてC-V2Xを採用し、全国に小規模で路側ユニット（RSU）の配備を開始しました。小規模OBU（4G + C-V2X）は2021年末まで試験段階に入ります。2021年から2025年の間に、C-V2Xと組み合わせた4G / 5Gが共存すると予測されています。2025年には5G+V2Xが大規模に導入され、高精度測位と地図の重要性が増す
車両のインターネットは、車両、道路、クラウドに分けられます。現在、Arrow ElectronicsはT-Box、OBU、RSU、カメラのリファレンス デザインをすでに提供しており、2021年初頭には4G(LTE) 信号の不安定性を克服するためのモバイル アプリをリリースする予定です。
Arrow Electronicsは2018年からT-Boxリファレンスデザインを発表しており、最新のT-Boxソリューションは2020年にOBU（またはRSU）向けに4GとC-V2Xを組み合わせたものです。2021年後半には5G+C-V2X OBU（またはRSU）リファレンスデザインを発表する予定です。現在、4G+C-V2XバージョンはNXP i.MX8QXアプリケーションプロセッサを使用してV2Xプロトコルを処理し、Quectel AG35およびAG15通信モジュール、S32K14Xマイクロコントローラが車両内のシステム間メッセージを管理するほか、バックアップ電源としてVishayの電源保護とスーパーコンデンサ、信頼性とRF信号強度を高めるためにMolexのコネクタとアンテナを使用しています。
当社の4G+C-V2X OBU (またはRSU) は、メインMCUボード、COREボード、Wi-Fiボードの3つのボードで構成されています。メインMCUボードには、Quectel AG35およびAG15通信モジュールと関連インターフェイスが含まれています。COREボードには、V2Xプロトコルを備えたプロセッサi.MX8組み込みSDKが搭載されています。当社は、無錫テスト サイトで実証済みのV2Xプロトコル スタックの無料および有料ライセンスを提供しています。信頼性の高い通信 (500 ～ 800 m)、50ミリ秒の非常に短い遅延、高精度の測位機能、セキュリティ ブート、無線ファームウェア (FOTA) 機能、製品評価とシミュレーション用のクラウド プラットフォームとアプリケーション ソフトウェアを備えており、市場投入までの時間を短縮します。
NXPは強力なテレマティクスプロセッサとマイクロコントローラを提供します
NXPは、セルラー テレマティクス (C-V2X) アプリケーション向けのマイクロプロセッサ (MPU) およびマイクロコントローラ (MCU) シリーズを発表しました。対象製品は、i.MX 8DXファミリー製品を中心としたi.MXファミリー製品です。古いT-Box製品からアップグレードする場合でも、T-Box製品をゼロから設計する場合でも、i.MX 8DXは非常に適したSoCです。
i.MXプロセッサには、主にハイエンドのiMX 8QuadMax、iMX 8QuadPlus、iMX 8DualMax、ミッドエンドのiMX 8QuadXPlus、iMX 8DualXPlus、iMX 8DualX、および最新の低コストバージョンのiMX 8DXLとiMX 8SXLが含まれます。
ミッドエンドのiMX 8DualXと比較すると、ハイエンドのiMX 8QuadPlus/iMX 8DualXには4つのCortex-A35コア/2つのCortex-A35コア、32ビットDRAM DDR3L/LPDDR4、4K VPU、2つのAVB対応ギガビット イーサネット接続、1つのUSB 3.0インターフェイス、および1つのUSB 2.0インターフェイスが搭載されています。一方、iMX 8DualXには2つのCortex-A35コア、16ビットDRAM DDR3L/DDR4L、1080P VPU、1つのギガビット イーサネット接続と1つの100メガビット イーサネット接続、および2つのUSB 2.0インターフェイスが搭載されています。
新しく登場したi.MX 8DXL/SXLはDSPコアを省略し、GPUやVPUをサポートしていないが、イーサネットが強化されている。AVB/TSNプロトコルをサポートする2本のギガビット イーサネット ケーブルを備えており、セキュリティ パフォーマンスが向上しています。小型パッケージで提供され、8層ボードの代わりに6層ボードを使用し、HDIボードも削除されてBOMコストが削減されます。USB 3.0が必要な場合は、iMX 8QuadPlus/iMX 8DualPlusを選択するのが適切です。
NXPは、新製品のi.MX 8DXL/SXLに合わせて、互換性のある電源管理チップも導入しました。従来はPF8100またはPF8101と組み合わせて使用されていましたが、新製品はPF7100と組み合わせて使用することで、より高い電力と効率を提供し、EMCを最小限に抑え、サイズを最適化し、ASIL-Bアプリケーション標準に準拠しています。
さらに、NXPはさまざまなモデルと仕様をサポートするiMX SoCを搭載したS32K MCUも発表しました。フラッシュメモリは128K ～ 8MB、SRAMは16K ～ 1152K、eDMAは最大32チャネルをサポートし、サポートされるパッケージ仕様とセキュリティ規制も多岐にわたります。S32K1シリーズと比較すると、S32K3シリーズは、効率が最大4つのコアをサポートするM7コア、周波数が320 MHz、メモリが2MBから8MBにアップグレードされています。セキュリティ機能は対称暗号化だけでなく非対称暗号化もサポートしています。OTA機能は、A/Bスワップ、ファームウェア ロールバックなどもサポートします。サポートされるセキュリティ規制は、ASIL BからASIL B/Dにアップグレードされます。イーサネットは、TSNおよびAVBプロトコル、8チャネルCAN FDもサポートし、I3Cインターフェイスとより高速な伝送速度もサポートします。NXP固有のMaxQFPパッケージで提供され、LQFPパッケージと比較してサイズが最大65% 削減されます。
Vishayのスーパーキャパシタはテレマティクス アプリケーション向けのバックアップ電源を提供します
バックアップ電源とは何ですか?主電源が消失した場合、システムはバックアップ電源に切り替わり、電源を置き換えます。車両のバックアップ電源は通常、メインバッテリーが機能しなくなったときにメイン電源を置き換え、バックアップ電源を供給し、データの保存やクラウドプラットフォームへのデータ送信などの後続の作業を処理するために使用されます。バックアップ電源がそのような作業に対応できるかどうかは特に重要です。
NXP S32K144コア チップとAG35 LTE4Gチップへの12V入力と3.3V出力のT-Boxを例にとると、スーパーキャパシタを使用してバックアップ電源を設計する場合、2つのアプローチがあります。1つは、スーパーキャパシタを12Vに直接接続することです。スーパーキャパシタは通常3Vまたは2.7Vであるため、この方法ではすべての電源をカバーするために複数のスーパーキャパシタを直列に接続する必要がありますが、この方法では静電容量値が低下します。もう一つの方法は、スーパーキャパシタを3.3Vコア電源に接続することです。事故発生時にはほとんどのシステムが動作を停止するため、コア電源のみ供給すればよく、静電容量値は高くなり、コストは低くなり、サイズは小さくなります。欠点は、一部のチップをブーストする必要がある場合があることです。
LTEシステムの動作を例にとると、最高動作電圧は3V、最低動作電圧は2.5V、各放電は2Aで、500ミリ秒かかります。式によれば、各パルスには71.4mVが必要です。データ転送を完了するために7つのパルスが必要な場合は、合計500mVが必要です。3Vから500mVを引くと2.5Vとなり、これが最低動作電圧となります。式によれば、14Fの静電容量値を持つスーパーキャパシタが必要です。Vishayにはオンライン計算機があります。上記の関連パラメータが入力されている限り、スーパーキャパシタに使用する必要がある静電容量値がわかります。該当製品のデータシートに直接アクセスして参照することもできます。
スーパーキャパシタにも2つの回路設計があります。1つ目は、スーパーキャパシタをシステム内の3.3V電源に接続する方法であり、2つ目は、スーパーキャパシタをバッテリーと並列に接続する方法です。最初の方法では、システム内に3.3V電源が存在する限り、スーパーキャパシタを充電できます。主電源がなくなると、スーパーキャパシタが2.5Vまで低下するまで放電を引き継ぎます。静電容量値が大きい場合、3.3Vが回復すると、手動でのメンテナンスをあまり行わずに、サポート電圧を低くして、スーパーキャパシタを自動的に充電できます。2番目の方法では、スーパーキャパシタがバッテリーと並列に接続されるため、より多くのスーパーキャパシタを直列に接続する必要があり、その結果、静電容量値が小さくなり、サポート電圧が高くなり、サイズが大きくなり、対処すべき突入電流が増加します。
Vishayは主に、V2Xアプリケーション向けに220ED2Cと230EDLC-HVという2つのシリーズのスーパーキャパシタを提供しています。220ED2Cの定格電圧は2.7V、230EDLC-HVの定格電圧は3Vです。230EDLC-HVは、8Fから60Fまでの定格静電容量値を提供し、85℃ で1000時間以上使用でき、急速充放電が可能です。さらに、スーパーキャパシタはNTC温度センサーと厚膜抵抗加熱により低温でも動作可能で、両シリーズともAEC-Q200車載規格認証をサポートしています。
モレックス、車両向けに安定したFAKRAコネクタを提供
テレマティクス アプリケーションでは、システムの安定した動作を確保するために、安定したコネクタを採用する必要があります。MolexのFAKRAコネクタが最適なソリューションです。元々のドイツ語の意味は、FAKRAは自動車の専門家を意味します。FAKRAコネクタはSMB RFコネクタ インターフェイスに由来しており、対応する名前は他のコネクタとは異なります。たとえば、ジャックはオス コンタクトと呼ばれ、プラグはメス コンタクトと呼ばれます。
自動車における信号コネクタには、FAKRAコネクタを使用した同軸リンク、光ファイバリンク、電気シールドリンク（USBやLVDCなど）、無線リンク（アンテナなど）の主に4種類があります。FAKRAは主に、地図やナビゲーション システム、テレビやビデオの表示、デジタル信号放送、スマートフォン、キーフリーのエントリと起動、タイヤ空気圧の検出、ステアリング ホイール/シートの予熱、距離制御、自動ブレーキ システムなどの接続に使用されます。
自動車における従来のFAKRA接続では、11色と対応するコードが使用されます。たとえば、コードCは青い線で、GPSシステムに接続され、コードEは緑の線で、TV 1信号線に接続され、画像を反転するためによく使用されます。新世代のFAKRAコネクタには3つのコードと色が追加されました。コードLはカーマイン レッド、コードMはパステル オレンジ、コードNはパステル グリーンです。これにより、自動車機器を設計するエンジニアの選択肢が広がり、これらのコネクタをさまざまな新しいアプリケーションで使用できるようになります。
Molexは、PCBコネクタやケーブル アセンブリなど、さまざまなSMB FAKRAコネクタを提供しています。Molexは2002年から一流自動車機器メーカーと長期にわたるパートナー関係を結んでおり、膨大な製品データベースを有し、400を超えるアクティブ部品番号を提供し、4方向FAKRA、2方向FAKRA、防水FAKRA (IP-69K)、ワイヤアセンブリなど、高度にカスタマイズされた製品をサポートして、顧客のさまざまな設計要件を満たしています。
結論
テレマティクスは現在最も有望な市場アプリケーションの1つです。Arrow Electronicsは、NXP、Vishay、Molexなどのメーカーとともに、実績のある完全なソリューションを提供しており、テレマティクス市場への参入に関心のある企業にとって最適なパートナーとなるでしょう。Arrow Electronicsは、関連メーカーのさまざまな製品と技術サービスを提供しており、お客様が市場機会を迅速に獲得できるようお手伝いします。