電源分配架構(gòu)
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-12-01
電源分配架構(gòu)的實例教程
在面對下一步逆變器和三電域控制器，在電源分配的架構(gòu)方面，到底怎么做，我想借著Power Integrations做的一個應急電源的方案具體展開下。
Part 1
Power Integrations
所做的InnoSwitch?3-AQ
在這里面，PI公司所考慮的情況，主要是解決逆變器控制低壓電源供給的情況，由于傳統(tǒng)設計中是使用12V傳統(tǒng)低壓電源架構(gòu)，低壓輸入路徑必須提供冗余以滿足ASIL要求。這個主要是基于合規(guī)方面考慮，在沒有12V電源輸入條件下，母線電容上的電沒辦法主動釋放。
備注：這家公司設計所擔心的問題，一般會通過一個額外的放電電阻來進行釋放。
▲圖1.逆變器的控制
所以從它的考慮來看，逆變器里面需要同時在12V低壓和高壓電源
（支持400V 和800V系統(tǒng)）
下工作，這樣具備安全功能的部分就可以在沒有電壓下面進行工作，可以讓單片機完成安全的釋放。
▲圖2.替代的兩種路徑
▲圖3.檢測觸發(fā)和動作
Power Integrations 的具體做法，是設計了一個通過AECQ汽車認證的 InnoSwitch?3-AQ 反激式開關(guān)，這個模塊InnoSwitch3-AQ 將初級和次級控制器以及安全等級的反饋電路結(jié)合到單個 IC 中。
▲圖4.PI的主芯片描述
▲圖5.PI的PCBA設計原理圖
▲圖6.PI的PCBA設計實物圖
我的理解，這種思路就是在高壓部件上直接配置冗余的高壓轉(zhuǎn)低壓電源，來給系統(tǒng)緊急供電。
展開 如此重大的進步得益于汽車全新電子電氣E/E架構(gòu)的創(chuàng)新。以往分布式的電控單元（帶來復雜的布線），已經(jīng)被中央集控所取代。以前一臺車70-80個電控單元ECU，現(xiàn)在只需要少數(shù)幾個電控單元即可。這得益于強大的芯片計算和存儲能力。類似駕駛輔助與娛樂系統(tǒng)的控制，都合并到了中央計算模塊當中。同時電源分配架構(gòu)，也充分考慮了電源冗余要求。這些都大大減少了布線。
而在Model Y上，線束長度打算直接降到100米，僅有Model S的3%。真是驚人的進步。目前是否真的實現(xiàn)，還有待觀察。這背后跟航空技術(shù)也有關(guān)系。用在火星探測器好奇號的柔性印刷電路FPC技術(shù)，也被使用到Model Y的線束之上。這種從太空借用到地面的技術(shù)，將產(chǎn)生驚人的技術(shù)效果。
線束的瘦身，將使得車輛輕量化效果明顯。因為車重與續(xù)航息息相關(guān)。雖然Model Y車體更大，耗費的材料也更多，但在生產(chǎn)成本方面將與Model 3保持一致。這都是特斯拉的“經(jīng)濟第一性”的制造原則。
極度制造
這背后，則是特斯拉兩個“極度制造”的理念。
一方面追求“極限制造”，向最大最復雜的制造工藝進軍，而且要追求大批量的效果。極限制造也是裝備制造業(yè)中常見的一種，適應極寒極熱等惡劣環(huán)境。但一般都是小批量、甚至是單件制造。而大批量的極限制造，更是一種煉獄式的煎熬。它對工藝、材料都是巨大的挑戰(zhàn)，需要更深的底層理論基礎作為支撐。
另一方面，特斯拉也追求極速制造。在充滿自動化、沖壓機、以及機器人的嘈雜車間上面，有一個充滿傳奇的“特斯拉的二樓”。那里有電池、電子設備和傳動系統(tǒng)的研發(fā)。它才是公司中最先進的制造技術(shù)的聚集之地。例如比車間運轉(zhuǎn)速度還要快的機器人，機械臂往往采用碳纖維而不是鋼材。那里正是特斯拉追求快速研發(fā)的地方。通過仿真技術(shù)和小試驗室的工藝磨合，實現(xiàn)快速迭代。
展開 實現(xiàn)如此重大的進步，全新電子電氣架構(gòu)的創(chuàng)新功不可沒，其中創(chuàng)新性的區(qū)域架構(gòu)及電子化的電源分配架構(gòu)在其中也發(fā)揮了重大價值。據(jù)說Model Y上線束長度要控制在100 m，但目前似乎還沒有得到確認。
好，我們來講一下車輛的線束，估計搞汽車電子和自動駕駛的小伙伴們對線束都不太了解。
隨著車輛電動化、智能化及自動駕駛技術(shù)的發(fā)展，車內(nèi)的傳感器、執(zhí)行機構(gòu)、各種ECU的數(shù)量就開始了爆炸式激增，是個東西都需要電，就需要給它分配功率，就像人要吃飯、呼吸一樣。電從哪里來，信號怎么傳輸，這就離不開電線。所以，汽車上線束的長度、重量、成本都在不斷增加，線束的復雜度和成本也在增加，進而導致分布式ECU架構(gòu)無法支撐未來無人駕駛的需求，這又是另外一個話題了。
我們先看乘用車，商用車我們另外分析。
展開 實現(xiàn)如此重大的進步，全新電子電氣架構(gòu)的創(chuàng)新功不可沒，其中創(chuàng)新性的區(qū)域架構(gòu)及電子化的電源分配架構(gòu)在其中也發(fā)揮了重大價值。據(jù)說Model Y上線束長度要控制在100 m，但目前似乎還沒有得到確認。
好，我們來講一下車輛的線束，估計搞汽車電子和自動駕駛的小伙伴們對線束都不太了解。
隨著車輛電動化、智能化及自動駕駛技術(shù)的發(fā)展，車內(nèi)的傳感器、執(zhí)行機構(gòu)、各種ECU的數(shù)量就開始了爆炸式激增，是個東西都需要電，就需要給它分配功率，就像人要吃飯、呼吸一樣。電從哪里來，信號怎么傳輸，這就離不開電線。所以，汽車上線束的長度、重量、成本都在不斷增加，線束的復雜度和成本也在增加，進而導致分布式ECU架構(gòu)無法支撐未來無人駕駛的需求，這又是另外一個話題了。
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電源分配架構(gòu)的最新內(nèi)容
Model 3全新的電子電氣架構(gòu)中，其電源分配架構(gòu)及負載控制全部采用半導體器件，電源分配架構(gòu)充分考慮了目前高度自動駕駛輔助系統(tǒng)供電及控制功能安全所需要的電源冗余要求。例如其12V電池的電源（BATT+）和高壓DC/DC模塊輸出的12V電源（DC/DC IN）組成電源輸入冗余，EPS輸出也有冗余（EPS1和EPS2） 。
5.
Model 3全新的電子電氣架構(gòu)中，其電源分配架構(gòu)及負載控制全部采用半導體器件，電源分配架構(gòu)充分考慮了目前高度自動駕駛輔助系統(tǒng)供電及控制功能安全所需要的電源冗余要求。例如其12V電池的電源（BATT+）和高壓DC/DC模塊輸出的12V電源（DC/DC IN）組成電源輸入冗余，EPS輸出也有冗余（EPS1和EPS2） 。
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在面對下一步逆變器和三電域控制器，在電源分配的架構(gòu)方面，到底怎么做，我想借著Power Integrations做的一個應急電源的方案具體展開下。
同時電源分配架構(gòu)，也充分考慮了電源冗余要求。這些都大大減少了布線。
而在Model Y上，線束長度打算直接降到100米，僅有Model S的3%。真是驚人的進步。目前是否真的實現(xiàn)，還有待觀察。這背后跟航空技術(shù)也有關(guān)系。用在火星探測器好奇號的柔性印刷電路FPC技術(shù)，也被使用到Model Y的線束之上。這種從太空借用到地面的技術(shù)，將產(chǎn)生驚人的技術(shù)效果。
