继电器触点弹跳波形(来源:英飞凌)
由于商用车线束普遍更长,这个影响就更大了,而且商用车还有一些其他问题,我们会在下篇文章“自动驾驶商用车需要什么样的电气架构?”里面具体讨论。
4.可靠程度更高
关于可靠性,参见“干掉保险丝和继电器,自动驾驶才能更安全”这篇文章,这里不再赘述。
关于双供电的可靠性,包括双电源输入和双电源输出,这一点大家比较关注,我们再多讲一下。
传统配电盒架构
特斯拉Model 3配电盒架构
传统配电盒实现双电源与特斯拉的差异如下:
(1)针对单路开路故障,两者基本等效,任意一个电源失效,都不影响供电。
(2)针对单路短路故障:
① 传统设计是双电源并联输入配电盒,电源输入就一个接线柱,短路可能导致供电失效;而特斯拉是两个电源接线柱,可靠性明显更高。
② 传统供电即使双线进入配电盒,并加双保险,因保险保护速度问题,电源可能会瞬时被拉低到欠压,导致供电故障。自动驾驶Tier 1大多要求供电支路故障快速关断,隔离时间在100µs左右,保险丝显然无法做到,而半导体的保护动作速度可以快至10µs级别。
③ 特斯拉采用双电源经MOSFET隔离后并联设计,是可以实现故障隔离的。针对输出单路短路故障,特斯拉的方案隔离时间可以更短。
Model 3全新的电子电气架构中,其电源分配架构及负载控制全部采用半导体器件,电源分配架构充分考虑了目前高度自动驾驶辅助系统供电及控制功能安全所需要的电源冗余要求。例如其12V电池的电源(BATT )和高压DC/DC模块输出的12V电源(DC/DC IN)组成电源输入冗余,EPS输出也有冗余(EPS1和EPS2) 。
5.可编程
上面我们分析特斯拉架构时提到了,HSD实现了保护和控制的融合,保护即控制,控制即保护,这将带来两大优势:
①配电盒将不再是配电盒,原来大部分的配电功能,现在全部升级成可控功能,那就是说,配电盒可以作为控制器来用了,配电和控制也融合了。
②每路单独可控就表示每条线路都支持单独编程控制了,这个意义极其重大,这就是“软硬件解耦”,加上OTA就是实现SDV的基础啊,而这个基础,Model 3已经打下来了。
6.长寿命,免维护
长寿命这一块儿我们在上篇文章里讲可靠性时专门讲过,不再赘述。正是因为半导体器件的这种特性,特斯拉的三个BCM全部都是全密封设计的,没有工具你是打不开,也就是说,非专业人士是无法进行维护的,普通人打开了你也看不懂,修车的也根本修不了。
基于半导体技术配电盒的免维护特性
加上纯电车相比燃油车无需更换机油机滤等,保养周期本来就更长,这下连保险盒都免维护了,所以特斯拉连4S店都省了。
免维护带来的另一个好处是配电盒不需要“易接近设计”了,这对整车设计来讲更友好了,从另一个角度来讲就是,整车设计更简单了,零部件布置更灵活了,效率更高了,速度更快了,成本更低了。
你看,是不是很“马斯克”?处处透露着“第一性原理”的“效率”和“成本”。没在车厂呆过的小伙伴们可能不了解,作为布置工程师,每天不是正在和别的部门“撕”,就是在去“撕”的路上,设计限制少了,他们头发就能少掉几根。
7.防护等级提高,更安全
上面讲到了免维护,这会带来另一个好处就是:配电盒的设计可以做到全密封设计,防护等级更高。比如原来配电盒就是一个塑料盒,一个塑料盖子盖上,几个卡扣,防护可能只到IP54,现在我就全密封,一下就到IP67或IP69了,这样即使发动机舱进水都没问题,可以保证整车供电安全,对电车来讲这一点尤其重要。对用户来讲就是涉水后配电盒不会坏了,这就降低了维修成本。
8.节能化、小型化、轻量化
性能对比里面我们提到了能耗、重量和体积,但没有具体给出对比,在此我们详细讲一下。
我们先来看一下器件级的功耗对比,可以看到,同等条件下,单个智能开关功耗基本上可以降低2W左右,一辆车按10个计算,功耗就在20W左右了。