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2023-05-31

应用

技术信息

什么是远程信息控制单元（TCU）？

～设备构成与高性能化的要点～

TCU是一种通信单元，用于在车辆与外部网络之间进行双向信息通信。随着今后自动驾驶汽车和网联汽车的普及，预计TCU的安装数量将会增加。我们将在本消息中就TCU的功能和系统构成进行解说，同时对构成TCU的电子零部件的产品阵容进行介绍。

所谓TCU

TCU（Telematics Control Unit）是一种通信单元，用于在车辆与外部之间按照ECU发来的请求进行双向信息通信（图1）。藉由无线模块与外部的网络环境连接起来。它通过各种通信，负责改善车辆功能、驾驶辅助（安全行驶）、提高舒适性（辅助导航等）。

通过安装TCU，可实现车辆紧急呼叫系统（eCall）和OTA（Over the Air）。eCall是在发生车祸时向急救中心发送车辆状态和位置信息的系统。另一方面，OTA是指用来借助无线通信进行数据收发的技术。

图1 关于TCU与各设备的连接

TCU的市场趋势

TCU的安装数量据说约占车辆数量的一半。今后，随着自动驾驶技术的进步和网联汽车的普及，预计TCU的安装数量将会增加。由于人们提出了高信息处理性能的要求，所以今后我们必须支持5G、DSRC等多种通信方式。

为了在TCU与其他设备之间进行大量数据的收发，通信的高速化不可或缺。伴随信息处理量的增加，功耗往往呈现增加的趋势。换句话说，构成TCU的电子零部件将被要求具有“大电流化”、“低损耗化”、“高频率”和“小型化”。

TCU的系统构成1. 概要

TCU及其外围设备，是按以下图2的所示方式连接起来的。TCU的内部是由与车载的各种ECU进行通信的收发器电路、与外部进行通信的无线模块、进行双向数据处理的微型计算机、以及令这些电路动作所需的DC/DC转换器电源电路构成。此外，车辆上还安装有铅酸蓄电池（电压12V），并由铅酸蓄电池向包括TCU在内的各种设备供给电源。当铅酸蓄电池因事故等原因而发生故障时，整个系统会不会瘫痪呢？实际上，TCU上配备了备用电源，即使铅酸蓄电池没有供电，系统也可以继续运行一定时间。“eCall”使用了这种机制，即使车辆的大部分系统因事故而瘫痪，也只有TCU使用备用电源向急救中心发出紧急呼叫。

图2TCU的系统构成 2. DC/DC转换器

DC/DC转换器是将一种直流电压转换成不同直流电压的电路。譬如，它具有将电池电压等高电压转换为微型计算机和通信模块等每个电路所需的电压值的作用。DC/DC转换器如图３所示，主要由FET、线圈、电容器构成。为了去除输入部的噪声和使得输出部平滑，通常使用导电性聚合物混合铝电解电容器，为了进行电压转换，通常使用车载用功率电感器，为了进行电压测量，通常使用芯片电阻器（高精度芯片电阻器）。

【要使用的零部件】

噪声去除、开关和平滑 ―― 导电性聚合物混合铝电解电容器

POINT❶ 藉由大电容、低ESR和高纹波性能，为电路的小型化和高功率化（低电压和大电流）做出贡献❷ 支持高频电容特性，为宽带和高频去除电路的高频开关化中产生的噪声做出贡献

电压转换 ―― 车载用功率电感器

POINT❶ 藉由金属磁性材料的低损耗和大电流性能，为电路的小型化和大功率化（低电压和大电流）做出贡献❷ 藉由损耗特性的高频化（低ACR），为在电路的高频开关化中抑制损耗做出贡献

电压测量 ―― 芯片电阻器 (高精度芯片电阻器)

POINT❶ 藉由薄膜结构的电阻值公差、低TCR性能，为电路输出特性的高精度控制化做出贡献

图3在DC/DC转换器中使用的零部件3. 收发器 I/F

如图４所示，收发器电路使用两根线与外部设备（CAN、Ethernet等）进行通信。这里必须注意的是静电和噪声。这是因为如果静电或噪音从通信线路进入，在最坏的情况下，它将导致电子零部件的故障。通常由用于静电预防措施的片式压敏电阻器、和用于去除ESD噪声的构成。

【要使用的零部件】

ESD噪声去除 ―― 片式压敏电阻器、 ESD抑制器

POINT❶ 藉由具有广泛电容特性的产品阵容，在保持电路通信质量的同时，为抑制静电（ESD）噪声做出贡献❷ 片式压敏电阻器藉由其8~250pF的电容特性，支持从低速到高速的通信速度❸ ESD抑制器藉由其0.1pF的电容特性，支持高速的通信速度

图4在收发器IF上使用的零部件

小结

随着自动驾驶汽车和网联汽车的普及，预计TCU的安装数量将会增加。这些车辆为了进行大量的数据通信，需要支持5G、DSRC等通信方式。为了使TCU处理大量数据，构成它的电子零部件必须是“大电流”、“低损耗”、“高频”和“小型”。作为面向TCU的产品，松下机电株式会社备有为满足各种要求的广泛的产品阵容和高性能元器件（表1）。

表1商品阵容和特点一览零部件特点大电流低损耗高频小型化

导电性聚合物混合铝电解电容器

低ESR

高可靠性

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车载用功率电感器

大电流、低损耗

高可靠性

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芯片电阻器（高精度芯片电阻器）

高精度、高耐热

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片式压敏电阻器

小型/轻量化

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ESD抑制器

低静电电容

超高速数据 I/F

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