基于英飞凌的汽车尾灯Total Solution

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当前尾灯方案竞争激烈，尤其是贯穿式尾灯方案，零部件厂商在进行方案的前期选型时会陷入选择困难。本文基于英飞凌在尾灯方案中常见的物料，整理了一套英飞凌的尾灯方案Total Solution，方便读者进行参考。

01尾灯需求

1.1 尾灯电子功能需求
尾灯需求

如上是基于汽车尾灯需求梳理的思维导图，下面结合该思维导图详细介绍下汽车尾灯的需求。

基本功能：

1、一般情况下，转向，位置，制动三种功能的车灯统称为后组合尾灯，会包给一家车灯供应商做，角灯，雾灯，高刹灯等会分配给其他灯厂做，然后后组合尾灯提供几路高边来驱动后者。

2、这么做的主要原因是，许多灯效需要转向，位置，制动一起配合，用一家来做后组合尾灯资源协调比较方便；而角灯，雾灯等不会参与灯效，只要其他灯厂成本更低，就会分给其他灯厂做。

3、如果有功能安全的需求，高刹灯一般也会分配给做后组合灯的灯厂去做，高刹灯和位置灯的驱动电路复用。

进阶功能：

1、通信：现在大部分的尾灯模组都会要求CAN通讯或者LIN通讯，一旦用上了这两类汽车总线，那么车厂也会提出在线刷写，UDS诊断和网络管理的需求。

• 关于在线刷写，大部分的做法还是通过种子和密钥的对称加密方式实现安全算法。有些新能源车厂走的比较激进，需要和车上的网关配合实现FOTA的功能，对要刷写的应用层代码采用hash算法验证完整性，同时会使用RSA算法对前面算出来的hash值进行签名和验签。

• 关于诊断，因为车灯里面用的最多的就是LED，所以除了基本的ECU诊断需求（欠压，过压等）外，LED的开路和短路诊断也是必要的。发生LED开路或短路故障时，将信息存储在本地的DTC列表中，维修时通过OBD可以获取相关信息。

• 关于网络管理，一般就两种，OESK或者AutoSAR。如果只使用KL15供电的话，会比较简单，只要求间接网络管理。

2、灯效：目前除了基本的制动，转向和位置功能外，车厂会增加一些其他场景的效果。如迎宾，解锁，伴我回家等。更有甚者，会要求做音乐灯光秀，一般想要这种效果都需要专业的灯光师进行配合，预先做好时序表。

可选功能：

关于FOTA功能和音乐灯光秀上面已经提了，这里不再赘述。

1、现在遇到一些新能源车厂有时会要求在充电时做一些灯效，如正在充电时，贯穿灯显示从两边向中间的流水效果；充满电时，进行呼吸效果。

2、尾灯后续的趋势是会上功能安全的，有些车厂已经对尾灯提出了功能安全的需求，但是安全目标各家给的不一样。目前遇到如下两种需求，ASIL-A等级的灯需要能够上报故障，ASIL-B等级的灯需要有备用供电路径。

• 制动灯要求ASIL-B等级，位置灯和转向灯要求ASIL-A等级，其他灯不做要求；

• 高刹灯要求ASIL-B等级，转向灯要求ASIL-A等级，其他灯不做要求。

1.2 尾灯LED需求

其实LED严格上来说也属于电子物料，这里为了读者更容易理解后面的方案介绍，将LED的需求单拎出来讲一下。

以下图为例，是一个带贯穿式尾灯的后尾灯框图，其中：

尾灯LED布局

• 左右固定测的转向灯使用9颗0.5W黄色LED，移动侧使用21颗0.5W黄色LED；

• 左右固定测的位置灯18颗0.5W的红色LED，移动侧的位置灯采用80颗0.2W的红色LED；

• 左右固定测和移动侧的制动灯均使用12颗0.2W的红色LED。

当然，也有一些厂家位置灯使用0.2W的红色LED，制动灯使用0.5W的红色LED；或者位置灯和制动灯复用，做制动灯功能时LED高亮。

02尾灯方案

2.1 系统框图

贯穿式尾灯框图

如上是贯穿式尾灯的系统框图，其中：

• 主控选择CYT2B73BAE，属于CYT2B7x系列，用于控制灯驱以及对外的CAN通信；

• SBC选择TLE9261，集成CAN PHY，多路LDO以及高边开关；

• CAN收发器选择TLE9250，配合MCU的UART实现和灯驱的通信；

• 灯驱选择TLD7002，16通道恒流源，内置CAN PHY，符合功能安全ASIL-B。

接下来针对其中的关键芯片做详细介绍。

2.2 主控

CYT2B7x系列是英飞凌主推的通用车规MCU，主要特性如下：

• 输入电压范围2.7V至5.5V，同时支持3.3V和5V系统

• 主核为Cortex-M4F，频率最高160MHz

• 副核为Cortex-M0，频率最高为100MHz

• 存储为1MB Flash，具有用于OTA的双存储区

• 符合网络安全IS021434标准，内部包含eSHE/HSM模块

• 支持功能安全ISO26262：ASIL-B

• 最高支持6路CAN FD以及8路LIN

• 最多8路SCB，可配置成I2C、SPI和UART

• 多达12通道电机控制

• 75通道16bit TCPWM和4通道32bit TCPWM，其中有12通道16bit TCPWM可用于电机控制

• 封装:LOFP 64/80/100/144/176

• 环境温度:-40°C至 125°c

CYT2B7x系列的框图如下：

CYT2B7x系列框图

针对尾灯应用，因为现在OTA需求变多，随之会有信息安全和Swap AB的要求，CYT2B7x系列能够满足以上需求并且价格合适。

2.3 供电和通信

为了方便硬件设计以及减少PCB面积，很多车身客户都在使用TLE926x系列。尾灯对于供电和LIN通信需求不多，推荐TLE9261。

TLE9261主要的特性如下：

• LDO1：主稳压输出，提供5V/250mA或3.3V/250mA适用于MCU供电；

• LDO2：辅助稳压输出，5V/100mA，具备板外使用保护功能；

• LDO3：可配置电压输出，支持5V或3.3V选择，配合外部PNP晶体管可用于板外供电或与LDO1负载共享。

• CAN收发器：支持最高5Mbit/s FD通信，有些子型号可以支持CAN部分网络（Partial Networking, PN）功能与CAN FD容错模式，符合ISO 11898-2:2016与SAE J2284标准；

• LIN收发器：支持LIN 2.2协议，兼容ISO 17987-4与SAE J2602标准；

• 4路高边开关，内阻为7Ω，2个HV GPIO，3个HV唤醒引脚；

• 集成fail-safe和supervision功能

• 和主机使用SPI通信用于芯片的配置和诊断

TLE9261的框图如下：

TLE9261框图

2.4 灯驱

如果要实现丰富的动画效果，需要使用多通道线性恒流源。TLD7002是英飞凌主推的多通道线性恒流源，很多需要实现功能安全的尾灯方案会选择TLD7002。

TLD7002的主要特性如下：

• 16路低边的LED恒流输出通道

• 每通道电流最高到76.5mA，通道之间可以并联输出

• 16个通道都可以单独配置电流大小，范围从5mA到76.5mA，分辨率为6-bit

• PWM频率的配置范围从100Hz到2kHz，分辨率为4-bit；每个通道的PWM占空比可以单独配置，范围从0%到100%，分辨率为14-bit

• 可配置的热降额（thermal derating）功能

• 可配置的LED开路，短路和单一LED短路的阈值

• 两路模拟输入可用于外部器件（NTC/PTC）的电压测量

• 集成CAN FD收发器，使用HSLI通信（基于UART），最高通讯速率可达2MBit/s

• 根据ISO26262流程开发，达到ASIL-B功能安全等级

TLD7002的框图如下：

TLD7002框图

03未来趋势

目前软件定义汽车(SDV)非常火热，从SDV的角度来看，将边缘节点的软件放到大的ZCU中更方便软件控制。同时，笔者也看到目前有个别车厂开始将尾灯的MCU拿掉，直接通过ZCU控制灯驱。该方案的框图如下：

尾灯方案-MCULess

但是该方案的跨板通信使用HSLI或者其它的UART-CAN通信，目前没有统一的标准用来衡量该通信的鲁棒性。后续随着10Base-T1S的发展，有可能边缘节点会增加一个RCP芯片，用来替换当前方案中的MCU。

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内容转载自微信公众号「 Auto FAE进阶之路 」（ID:Auto_FAE ）， 作者：Yingming

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