研究人員開發新電子模塊幫助自動駕駛汽車規避電氣系統故障的影響

2020-12-04 09:08:00來源：蓋世汽車網 Ramy 關鍵詞：自動駕駛汽車自動駕駛產業閱讀量：23698

導讀：在動力電子設備領域，工程師使用所謂的MOSFET(金屬氧化物半導體場效應管)切換或阻斷大電流。新開發的斷開裝置配備了16個MOSFET開關，能夠切換高達180安培的電流。

　　自動駕駛電動汽車的動力來源有兩種：一種是高壓電池，另一種是常規12伏電池。因此，可以將對安全性至關重要的系統(例如剎車系統和轉向系統)連接到這兩種動力來源。但是，當其中一個出現故障(例如短路)時會發生什么呢？

　　據外媒報道，為了防止完全故障并避免潛在危險，弗勞恩霍夫可靠性和微集成研究所IZM的研究人員與HiBord項目的合作伙伴開發出一種電子斷開裝置，能夠隔離車輛電氣系統中的任何此類故障。據了解，此模塊已在寶馬i3中成功地進行了測試。

　　德國汽車組織ADAC(全德汽車俱樂部)樂觀地預測，到2050年，多達70%的新車將配備相關技術，使駕駛員在高速公路駕駛時能夠騰出時間來做其他事情。然而，批評人士對一些懸而未決的問題仍感到擔憂。如果發生緊急情況，自動系統是否仍然可靠？如果由于短路傳播而發生故障，會發生什么情況呢？

　　在當今用于自動化車輛和全自動駕駛車輛的電氣系統架構中，標準做法是通過過載保護系統將受故障影響的區域隔離開。這種設置意味著在發生故障時，受影響的組件將被完全關閉。對于自動化車輛和全自動駕駛車輛，這種方法僅在所有組件和車載電氣系統都具有冗余的情況下才可行，也就是車輛在配備雙套上述系統的情況下。

　　然而，這是很昂貴的，同時也增加了重量并占據了空間，特別是對于車載電氣系統來說。在HiBord項目中，來自弗勞恩霍夫IZM的研究人員與行業合作伙伴和弗勞恩霍夫集成系統和設備技術研究所IISB合作開發了一種斷開裝置，可在切斷電氣系統中故障組件的同時仍可確保安全關鍵組件的供電。這樣可確保安全行駛，而無需安裝雙套的車載電氣系統。

　　盡管這聽起來像是一種經濟措施，但這種方法實際上代表了自動駕駛安全性方面的重大改進。正如弗勞恩霍夫IZM的研究助理Phillip Arnold解釋的那樣：“在常規系統中，行駛中發生的任何欠壓都可能觸發整個車載電子系統(包括制動系統和轉向系統)的突然失控，帶來不可接受的風險，尤其是在高速行駛時。但是，借助我們的新模塊，部分車載電氣系統仍可以像以前那樣運行，因此，全自動車輛仍將有足夠的時間將乘客運送到安全地點，例如高速公路的應急車道或停車場。”

　　在動力電子設備領域，工程師使用所謂的MOSFET(金屬氧化物半導體場效應管)切換或阻斷大電流。新開發的斷開裝置配備了16個MOSFET開關，能夠切換高達180安培的電流。如果超過該閾值(例如在發生短路時)，電氣開關將斷開，從而切斷電源。此外，由于MOSFET開關能夠處理高達300安培的電流，因此在其大允許負載下仍能正常運行，并且它們的使用壽命比傳統解決方案長得多。

　　在研究人員故意觸發短路的測試中，其結果表明該模塊能夠可靠地隔離高達700安培的電流，而不會發生任何初始短路的傳播。與傳統系統相比，在切換速度方面也有明顯的優勢。傳統保險絲大約需要20毫秒才能跳閘，而斷開裝置能在10微秒內檢測到故障并在300微秒內跳閘，比目前的熔斷器快了60倍以上。

　　該模塊已在一輛電動寶馬i3演示車上成功地進行了測試，其設計方式從原理上來說可用于任何電動汽車。通過防止車載電氣系統突然出現問題而導致完全故障，這項新成果標志著在安全可靠的自動駕駛方面邁出了突破性的一步。

　　(原標題：研究人員開發新電子模塊幫助自動駕駛汽車規避電氣系統故障的影響)

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