具備功能安全的DC-DC系統(tǒng)，助力滿足未來(lái)車輛用電需求-上

當(dāng)今，不管是傳統(tǒng)汽車還是新能源汽車，所提供的功能隨著功率提升耗電量越來(lái)越大，如自動(dòng)駕駛中的ADAS域控制器，座艙應(yīng)用中的座椅加熱等，導(dǎo)致DCDC輸出端電流越來(lái)越大， 線纜本身無(wú)法滿足未來(lái)輸出需求。

為解決這個(gè)問(wèn)題，有車廠提出48V低壓系統(tǒng)化，通過(guò)提供±48V電源，降低低壓DCDC輸出電流，同時(shí)降低車輛低壓系統(tǒng)線纜的成本。

未來(lái)，高階自動(dòng)駕駛對(duì)算力需求增大，相關(guān)組件的耗電量會(huì)進(jìn)一步提升，去低壓系統(tǒng)電池化對(duì)于低壓供電系統(tǒng)提出了更高的挑戰(zhàn)，包括系統(tǒng)安全性和線纜成本等。同時(shí)，自動(dòng)駕駛對(duì)于功能安全有更高的要求，需要保證過(guò)程中電源的穩(wěn)定性，也需要冗余的電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)。當(dāng)然，不斷融合的EE架構(gòu)會(huì)將一些問(wèn)題進(jìn)一步放大，低壓電源系統(tǒng)需要順應(yīng)趨勢(shì)、滿足需求。

DCDC，在電動(dòng)汽車中起到了至關(guān)重要的作用，它可以將高電壓直流電轉(zhuǎn)換成低電壓直流電，為不同的設(shè)備提供不同的電壓和電流，滿足車輛上各種電氣設(shè)備的供電需求。

隨著車輛智能化提升，目前所有的重要感知、處理和執(zhí)行部分，都需要實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵任務(wù)系統(tǒng)（包括電源）的冗余。在功率電子中，驅(qū)動(dòng)汽車逆變器和給12V網(wǎng)絡(luò)供電的DCDC變得更加關(guān)鍵。

目前，這些涉及安全的設(shè)備如何處理電源的問(wèn)題是電動(dòng)汽車發(fā)展中的難題，高壓轉(zhuǎn)低壓DCDC需要具備的功能安全冗余受到越來(lái)越多重視。DCDC的功能安全包含電源可用性AV-PDS、可用性監(jiān)控、過(guò)電壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、紋波電壓保護(hù)等各種安全冗余措施。

目前市面上電動(dòng)車設(shè)計(jì)都在強(qiáng)調(diào)功能安全，為什么要引入功能安全？

汽車功能安全針對(duì)的是解決電子電氣系統(tǒng)硬件隨機(jī)性失效和系統(tǒng)性失效的問(wèn)題，為什么在新能源汽車設(shè)計(jì)之初，就一直在強(qiáng)調(diào)功能安全呢？主要是因?yàn)樾履茉雌嚨脑O(shè)計(jì)更注重電動(dòng)化、智能化、集成化的程度，由此帶來(lái)的整車電子電氣架構(gòu)革新，引入的電子電氣元件和和軟件代碼數(shù)量，相比傳統(tǒng)汽車都有著巨大的不同，同時(shí)整個(gè)車輛能提供的功能也更復(fù)雜和多元化，因此電子電氣系統(tǒng)的功能安全在新能源整車開發(fā)及驗(yàn)證過(guò)程中成為了不可忽視和必須保證的技術(shù)指標(biāo)。

當(dāng)前，DCDC在功能安全設(shè)計(jì)上有哪些考量點(diǎn)，注意事項(xiàng)？

現(xiàn)在主流的DCDC轉(zhuǎn)換器的職能是利用高壓直流電變壓后給低壓蓄電池充電并作為電源為車上大量的電子元件和控制系統(tǒng)供電，其中也包括了安全相關(guān)負(fù)載的供電。從功能安全的角度，意味著DC/DC整個(gè)系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)需求上要考慮輸入過(guò)電壓、欠電壓保護(hù)，輸出過(guò)電壓、欠電壓保護(hù)，輸出過(guò)載、短路保護(hù)，過(guò)溫保護(hù)等功能。這些相關(guān)的安全需求如何在系統(tǒng)內(nèi)部實(shí)施呢？首先從系統(tǒng)架構(gòu)上要保證DC/DC內(nèi)部的高壓部分和低壓部分隔離開來(lái)，而DC/DC系統(tǒng)安全需求本質(zhì)上是對(duì)輸入輸出的監(jiān)控，并能夠在識(shí)別到系統(tǒng)組件失效后進(jìn)行安全狀態(tài)的切換，這意味著在系統(tǒng)組件傳感，控制，驅(qū)動(dòng)，通訊，供電的各部分，都應(yīng)該部署匹配相關(guān)功能的診斷和安全狀態(tài)切換功能。

具備功能安全的DCDC如何做到性能冗余？又如何進(jìn)一步融入冗余的電源系統(tǒng)？英飛凌會(huì)提供怎樣的配套開發(fā)資源？

對(duì)應(yīng)DC/DC的應(yīng)用，英飛凌能提供主要功能器件的完整解決方案，并且各個(gè)功能器件都帶有相應(yīng)的診斷功能，并且控制和驅(qū)動(dòng)器件都有獨(dú)立的安全關(guān)斷路徑設(shè)計(jì)來(lái)保證系統(tǒng)級(jí)安全狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。

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