车载数据终端的功能需求研究

庄济宁 崔硕 黄建鹏 唐燕

上汽通用五菱汽车股份有限公司 广西柳州市 545007

1 引言

随着车载通信技术、信息技术和汽车技术的发展，新能源汽车和智能网联汽车已经成为全球范围内汽车的发展趋势。据网络资源信息，世界新能源车渗透率总体呈现快速提升趋势，2022年一季度已经达到10%水平，其中中国达到18%，德国21%，挪威73%，美国6%。车载T-BOX（Telematics Box，远程通信终端）作为新能源汽车或智能网联汽车的关键零部件，承载着车内与车外的通讯业务功能，可深度读取汽车CAN 总线数据和私有协议，并通过无线网络将数据传到云服务器，为新能源汽车或智能网联汽车提供可靠、完整的数据传输服务，因此本文也将车载T-BOX 称为车载数据终端。车载数据终端承载的功能也随着车联网的发展日益丰富，从最初的远程安全监控的法规功能需求，拓展到远程控制、OTA、娱乐等车联网业务服务功能需求。因此如何更好的定义车载数据终端的功能，也成为了车企开发的一大关键技术步骤。本文通过纯电动汽车的项目案例，对车载数据终端的功能需求进行研究，从而确认车载数据终端的功能需求及定义，确认功能边界，有利于车载数据终端和车联网车型的快速开发。

2 远程监控及车联网的功能架构

自2017年1月1日起，中国要求新生产的新能源汽车须安装车载终端，将车辆的状态数据上传到企业服务平台、国家及地方监控平台，实现远程安全监控功能。

同时随着4G/5G 网络的推广，智能网联汽车得到快速发展，智能网联的应用功能也是通过车端与云端服务器的连接而实现。因此实现远程监控及车联网的功能架构原理基本一致，如图1 所示，其中，车载数据终端起到了车内和车外的数据交互的桥梁作用。

图1 远程监控及车联网的功能架构原理图

车载数据终端的硬件原理框图，如图2 所示，由通信模块（图示为4G 模块）、MCU 微控制器模块、CAN 通信模块、以太网芯片、WIFI 模块、蓝牙模块、定位模块、存储模块、备用电池模块、音频处理模块等构成，功能模块的取舍可根据具体车型的实际功能需求而定。

图2 车载数据终端硬件原理框图

3 车载数据终端的功能需求分析

在进行车载数据终端的详细开发前，优先进行功能需求分析。项目车型为纯电动汽车样车，主要的需求来源为法规标准要求和业务需求。法规标准要求和业务需求并不是完全独立隔离的，部分功能需求是存在一致的，比如数据采集、存储、上传等，因此需要详细分析。

3.1 法规标准要求分析

在法规标准方面，主要有纯电动汽车准入要求的标准及智能网联汽车的相关标准，如表1 所示。（注：涉及的法规标准包含但不限于表1 所示。）

表1 车载数据终端关键法规标准

GB/T 32960 是《新能源汽车生产企业及产品准入管理规定》中的强制要求，分为三部分，见表1 的序号1～3 项。GB/T 32960.1为标准总则，主要规定了一些术语和定义，比如监控系统中的公共平台、企业平台、车载终端等名称定义。GB/T 32960.2 主要是对车载数据终端的要求，明确了数据采集、存储、传输、补发等功能需求及要求，如图3 所示，。GB/T 32960.3 主要是通信协议及数据格式，规定了电动汽车远程服务与管理系统中，各个部分之间的通信协议，包括协议结构、通信连接、数据结构与定义、数据单元格式与定义等内容，车载数据终端上传数据给企业平台时，可参照执行。

图3 GB/T 32960.2对车载数据终端的关键功能要求项

网联化汽车的的剧增，车辆对外接口的增加，增加了车载信息安全的风险。车载信息安全涉及用户的行驶、财产、数据、隐私等安全，世界各国高度重视，也陆续出台系列法规标准。车载数据终端是网联汽车的内外通信节点，是车载信息安全的最重要一环。根据表1 中4～7 的相关标准要求，车载数据终端的信息安全需求主要有：硬件安全、系统安全、软件安全、通信安全、数据安全等，如表2 所示。

表2 车载数据终端信息安全需求分析

3.2 业务功能需求分析

车载通信技术的发展，极大丰富了车辆的使用场景，项目车型上也提出了以下车联网业务功能需求，如表3 所示。

表3 车联网关键业务功能需求

4 车载数据终端的功能需求定义

基于对法规标准要求和业务需求的分析，确定了车载数据终端较完善的潜在功能需求。并进行了分类，主要分为8 大类：联网通信功能、数据处理功能、信息安全功能、远控功能、近控功能、网络共享功能、道路救援功能、OTA 功能等。进一步定义如下：

● 联网通信功能：通信是基础，通信方式可以有远程通信、近场通信、有线通信。远程通信应至少具备4G 通信，未来可向5G 或C-V2X 发展。近场通信可有蓝牙、WIFI 方式；有线通信则需具备CAN 网络、接入整车的CAN 通信网络，可选以太网网络、USB 网络。

● 数据处理功能：则包含了法规标准和企业业务需求的数据采集、存储、上传、监控报警、时间校时、定位更新、独立工作等内容。

● 信息安全功能：具备硬件、系统、软件、通信、数据的安全功能，满足相关法规要求。

● 远控功能：可远程控制车辆的ECU节点，比如远控车门、窗、空调、暖风等；或可实现远程诊断，获取整车故障码信息，便于快速远程分析问题。

● 近控功能：可实现近场蓝牙钥匙开关门或通过蓝牙信号控制行车等；如有IOT 设备接入，可拓展更多的近场控制功能。

● 网络共享功能：车机或其他联网电子设备可以通过USB 接口或以太网网络连接车载数据终端的4G/5G 网络，从而实现联网。

● 道路救援功能：可实现车辆紧急呼叫、一键电话救援、道路服务请求等功能。如用户遭遇紧急情况，或需要道路服务时，车载系统可自动或手动拨打紧急呼救电话，同时将车辆故障相关的信息发送到呼叫中心，如实现Ecall、Bcall、Icall 等功能。

● OTA 功能：车载数据终端不仅可OTA 自身，还可通过CAN 通道、USB 通道、以太网通道等OTA 其他ECU 节点。

5 结语

通过对车载数据终端的功能需求分析，可见其最大功能为可集成众多通信方式，构建远程通信、近场通信、有线通信基础。不仅满足了法规远程安全监控的功能需求，且衍生出了各种方便用户的车联网服务功能。本文研究的车载数据终端的潜在功能需求分类，有效的助力项目完成相关开发应用，其他纯电动车型可参考应用。但由于本文仅针对纯电动汽车的部分法规及业务需求进行分析，其他车型的法规标准、性能要求等未作描述，因此实际开发中，可根据实际的车辆类型，综合法规、成本、周期、业务或市场需求等进行更详细的功能需求配置和定义。