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    • Part 1、Power Integrations所做的InnoSwitch™3-AQ
    • Part 2 、12V供電架構(gòu)的改變
    • 小結(jié):
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如何看待三電域控制器架構(gòu)的應(yīng)急12V電源?

2021/11/30
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周末我其實做了不少事情,一方面進(jìn)行一對一的交流;另一方面和朋友坐在一起聊了技術(shù)問題,回顧下一步OBC和DCDC的技術(shù)發(fā)展,在這個領(lǐng)域大家還是有共識的。

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(yīng)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(shè)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(shè)計所擔(dān)心的問題,一般會通過一個額外的放電電阻來進(jìn)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(jìn)行工作,可以讓單片機(jī)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(shè)計了一個通過AECQ汽車認(rèn)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(shè)計原理圖

 

▲圖6.PI的PCBA設(shè)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。

Part 2 、12V供電架構(gòu)的改變

從大的邏輯來看,后面整車的功能是分安全等級的,需要針對不同的安全需求來配置冗余。比如說,在給一些重要的單元——例如將來的核心執(zhí)行器(剎車和轉(zhuǎn)向),配置單獨(dú)的12V電源系統(tǒng),形成2個電池和2個DCDC轉(zhuǎn)換器和配電線路的設(shè)計。

▲圖7.這套電壓配電的架構(gòu)該如何動?

 

▲圖8.面向未來的分解,雙12V架構(gòu)

當(dāng)然這么折騰,可能并不一定合乎情理,從集中式的角度來看,直接分兩種雙DCDC單電池+雙電池和單DC-DC不同的模式。

▲圖9.如果再節(jié)約一下,要么雙DCDC、要么雙電池

當(dāng)然我們再腦洞大一些,就是在高度集成化的基礎(chǔ)上,直接再配置一套獨(dú)立的計算電源路徑,給計算平臺高壓的供電路徑,把DCDC模塊給做到類似PI所設(shè)想的那樣,這可能是一條更為直接的辦法。

我之前聽到的,有一個很有趣的例子是用一大一小兩塊高壓電池,徹底取代原有的12V電池實現(xiàn)在供電體系上面的永不斷電的概念,其實就是準(zhǔn)備有兩路高壓的配置輸入,使得低壓永遠(yuǎn)不缺,這樣高壓DCDC模塊分布式來做,也是一條路。

小結(jié):

我個人理解,所有的超算平臺是就近配置高算力匹配的電源架構(gòu)的,我想如果把高壓直接給將來的超算平臺做類似的DCDC(400/800 -48/12V)供電設(shè)計可能是更合理的。

12V給供,可能從整體來看并不合理,因為路徑太長。

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電子產(chǎn)業(yè)圖譜

筆者 朱玉龍,一名汽車行業(yè)的工程師,2008年入行,做的是讓人看不透的新能源汽車行業(yè)。我學(xué)的是測試和電路,從汽車電子硬件開始起步,現(xiàn)在在做子系統(tǒng)和產(chǎn)品方面的工作。汽車產(chǎn)業(yè)雖然已經(jīng)被人視為夕陽產(chǎn)業(yè),不過我相信未來衣食住行中的行,汽車仍是實現(xiàn)個人自由的不二工具,愿在汽車電子電氣的工程方面耕耘和努力,更愿與同行和感興趣的朋友分享見解。