一、概述
T-Box（Telematics Box）是新能源汽車實(shí)現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的一個(gè)重要組成部分，基于當(dāng)下技術(shù)背景和用途，它通常被設(shè)計(jì)為一個(gè)集成的通信模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)車輛內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外部互聯(lián)網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)交換功能。
圖1 某T-Box產(chǎn)品
二、架構(gòu)
當(dāng)下常規(guī)的新能源汽車電子電氣架構(gòu)通常包含以下幾個(gè)關(guān)鍵系統(tǒng)：
1.動(dòng)力系統(tǒng)：包括電機(jī)控制系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)以及混動(dòng)系統(tǒng)等；
2.底盤(pán)系統(tǒng)：涉及制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)等；
3. 信息娛樂(lè)系統(tǒng)：提供多媒體播放、導(dǎo)航、語(yǔ)音等功能；
4.自動(dòng)駕駛系統(tǒng)：主要負(fù)責(zé)自動(dòng)駕駛領(lǐng)域相關(guān)功能；
5.車身控制系統(tǒng)：負(fù)責(zé)管理諸如燈光、門鎖等非動(dòng)力相關(guān)的功能；
6.網(wǎng)關(guān)：作為不同控制系統(tǒng)之間通信的中心點(diǎn)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)路由和協(xié)議轉(zhuǎn)換；
7.T-Box：用于實(shí)現(xiàn)車輛與云端或其他車輛的遠(yuǎn)程通信。
其架構(gòu)示意如下：
圖2 當(dāng)下主流整車電子電氣架構(gòu)
三、T-Box主要功能與節(jié)點(diǎn)交互
在上述架構(gòu)中，T-Box通常位于頂層，且以一個(gè)獨(dú)立的控制單元存在，它與網(wǎng)關(guān)緊密相連，并通過(guò)相關(guān)車載網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與車內(nèi)的其他控制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，從而獲取必要的數(shù)據(jù)并執(zhí)行遠(yuǎn)程控制指令。
3.1.主要功能
T-Box在整車電子電氣架構(gòu)中起到遠(yuǎn)程通信和本地交互的重要作用，通常其主要負(fù)責(zé)的功能有：
1）遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷：通過(guò)收集車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)，并通過(guò)4G/5G等遠(yuǎn)距離無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將這些數(shù)據(jù)上傳至云端服務(wù)器，便于后臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障診斷；
2）遠(yuǎn)程控制：通過(guò)接收云端服務(wù)器或手機(jī)APP發(fā)送的控制指令，以執(zhí)行相關(guān)遠(yuǎn)程控制功能；
3）OTA升級(jí)：通過(guò)接收來(lái)自云端服務(wù)器的軟件更新包，并自動(dòng)執(zhí)行軟件的在線更新任務(wù)，以確保車輛系統(tǒng)的最新性和安全性。OTA的應(yīng)用是確保在軟件定義汽車背景下，車輛常用常新的關(guān)鍵，而T-Box作為主要節(jié)點(diǎn)其重要性不言而喻；
4）位置服務(wù)：利用北斗等衛(wèi)星定位系統(tǒng)以提供精確的車輛位置信息，并基于導(dǎo)航系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)防盜追蹤、車輛調(diào)度等功能。
圖3 T-Box功能的市場(chǎng)應(yīng)用
3.2.典型交互流程
T-Box通過(guò)車載總線技術(shù)從不同的控制單元中獲取車輛數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)通過(guò)4G/5G等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)被上傳至云端服務(wù)器，從而為用戶提供相關(guān)的遠(yuǎn)程服務(wù)功能。當(dāng)用戶通過(guò)手機(jī)APP發(fā)送相關(guān)控制指令后，該指令將通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)皆贫朔?wù)器，接著云端服務(wù)器會(huì)將指令發(fā)送給T-Box，T-Box再通過(guò)網(wǎng)關(guān)將指令轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的控制單元。在接收到來(lái)自T-Box的控制指令后，控制單元將執(zhí)行相關(guān)的控制動(dòng)作，并將該結(jié)果通過(guò)網(wǎng)關(guān)反饋給T-Box，T-Box再將該反饋結(jié)果上傳至云端服務(wù)器，然后云端服務(wù)器再將反饋結(jié)果發(fā)送回用戶的手機(jī)APP上，從而用戶便可查看到功能控制的結(jié)果。
在OTA功能的應(yīng)用中，各節(jié)點(diǎn)之間的典型交互流程大致是：云端服務(wù)器將軟件更新包發(fā)送給T-Box，在接收到更新包后，T-Box會(huì)將更新包通過(guò)網(wǎng)關(guān)分發(fā)給相應(yīng)的控制節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)將根據(jù)更新需求和流程執(zhí)行軟件更新動(dòng)作，最后將更新?tīng)顟B(tài)反饋給T-Box，然后T-Box再將反饋結(jié)果上傳至云端服務(wù)器。
四、發(fā)展趨勢(shì)
隨著汽車相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的分布式電子電氣架構(gòu)逐漸向域控制和集中集成式架構(gòu)轉(zhuǎn)變。這意味著原本分散在車輛各處的多個(gè)ECU將會(huì)被集成到幾個(gè)功能域控制器中，再隨著芯片技術(shù)等的成熟，負(fù)責(zé)域功能控制的節(jié)點(diǎn)也將再次被集成，最終成為以一個(gè)中央計(jì)算平臺(tái)為主控的架構(gòu)模式?；诖税l(fā)展背景，T-Box產(chǎn)品也將面臨同樣的處境。
圖4 EEA發(fā)展帶來(lái)的變化
但基于整車架構(gòu)發(fā)展?fàn)顟B(tài)的不一致性，當(dāng)下對(duì)T-Box功能的集成方式也有所差異。如在一些車型中，T-Box的功能已被集成到了中央控制模塊（CCM）中。CCM通常負(fù)責(zé)車輛的信息娛樂(lè)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程通信以及其他與用戶體驗(yàn)相關(guān)的功能，將T-Box集成到CCM中可以充分利用現(xiàn)有的通信資源，并簡(jiǎn)化整體架構(gòu)。
而在集成度稍低一些的車型中，基于網(wǎng)關(guān)是連接車輛內(nèi)部不同網(wǎng)絡(luò)的重要組件，其它通常具有較強(qiáng)的處理能力和豐富的接口資源。出于這些方面的考慮，將T-Box的功能集成到網(wǎng)關(guān)中可以利用其已有的通信基礎(chǔ)設(shè)施，且該集成方式相較于傳統(tǒng)可縮短數(shù)據(jù)鏈路，便于與其他控制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行高效的數(shù)據(jù)交換。
而對(duì)于正在往域集中架構(gòu)發(fā)展中的車型而言，通過(guò)對(duì)特定功能領(lǐng)域的控制節(jié)點(diǎn)集成，可將T-BOX的功能一并集成，這可以進(jìn)一步減少ECU的數(shù)量，簡(jiǎn)化布線，并提高系統(tǒng)的集成度。
五、關(guān)鍵技術(shù)
為保障T-Box功能應(yīng)用的安全穩(wěn)定，在實(shí)施方面常用的關(guān)鍵技術(shù)有：
1.通信技術(shù)：使用4G、5G等遠(yuǎn)程高速無(wú)線通信技術(shù)，以確保數(shù)據(jù)的快速傳輸和低延遲，并支持如蜂窩網(wǎng)絡(luò)、Wi-Fi、藍(lán)牙等多種通信模式，以為系統(tǒng)提供冗余通信路徑和靈活性。通過(guò)集成GPS、北斗等 衛(wèi)星定位系統(tǒng)，為車輛提供準(zhǔn)確的位置信息。
2.安全技術(shù)：使用如AES、RSA等加密算法來(lái)保護(hù)數(shù)據(jù)的安全傳輸，防止數(shù)據(jù)被截獲或篡改，并利用數(shù)字簽名以驗(yàn)證數(shù)據(jù)的完整性和來(lái)源的真實(shí)性，通過(guò)部署防火墻和入侵檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)阻止未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)，并監(jiān)測(cè)任何可疑活動(dòng)。采用如TLS/SSL等安全協(xié)議來(lái)保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/span>
3.軟件技術(shù)：通過(guò)邊緣計(jì)算，以便進(jìn)行本地?cái)?shù)據(jù)處理，減少云端通信延遲。邊緣計(jì)算旨在通過(guò)在數(shù)據(jù)產(chǎn)生的源頭或附近進(jìn)行計(jì)算，來(lái)減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫怂鶎?dǎo)致的延遲問(wèn)題，同時(shí)降低網(wǎng)絡(luò)帶寬的使用，提高數(shù)據(jù)處理的速度和效率。在T-Box功能的實(shí)現(xiàn)中，可通過(guò)配備足夠的計(jì)算資源來(lái)處理傳感器數(shù)據(jù)和車輛其他數(shù)據(jù)，無(wú)需將所有數(shù)據(jù)都發(fā)送到云端進(jìn)行處理，這可以顯著減少網(wǎng)絡(luò)流量和延遲。對(duì)于那些具有敏感性的數(shù)據(jù)，通過(guò)本地處理方式，可減少數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)，并消除用戶的顧慮。
實(shí)施邊緣計(jì)算示例：當(dāng)T-Box收集到如電池電壓、電機(jī)溫度等數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)在本地進(jìn)行初步綜合分析后，如果發(fā)現(xiàn)異常情況，其可直接發(fā)出警報(bào)或采取行動(dòng)。只有當(dāng)有必要時(shí)，才會(huì)將完整數(shù)據(jù)發(fā)送到云端進(jìn)行更深入的分析。
六、總結(jié)
在新能源汽車的車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，T-Box作為連接車輛與外部世界的重要橋梁，其重要性不言而喻。而隨著相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步和出于成本的考量，獨(dú)立存在的T-Box產(chǎn)品將被其他功能更為強(qiáng)大的節(jié)點(diǎn)所集成，然而盡管其存在的方式發(fā)生了改變，但其功能在車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的重要性將會(huì)愈加凸顯。
轉(zhuǎn)自覺(jué)知汽車
