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线束未来-汽车线束的未来

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展望下一代整车配电电源设计

2023-5-20 12:10| 发布者: 413254967| 查看: 2083| 评论: 0

摘要: 在之前看整车EE架构变革过程:随着Body Computer、座舱和自动驾驶核心计算平台的导入,高速通信的问题可以由PCI-e或者以太网解决;但是如何在HEV、PHEV和BEV三种长期存在的动力架构下,

在之前看整车EE架构变革过程:随着Body Computer、座舱和自动驾驶核心计算平台的导入,高速通信的问题可以由PCI-e或者以太网解决;但是如何在HEV、PHEV和BEV三种长期存在的动力架构下,满足计算平台的功率需求,满足驱动车辆线控电动化的转向、制动的电源安全和冗余,特别是在较高的功率下,降低整个配电网络 (PDN) 的损耗。

在这个领域里面,做电源模块的Vicor的想法还是很有意思的。

新知达人, 展望下一代整车配电电源设计

▲图1.英飞凌所探讨的机遇12V下的冗余配电架构

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▲图2.Vicor提出来48V Buffer和分布式电源供电

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Part 1

配电和Zonal Controller

在Zonal控制器下,这个通信单元其实也是作为配电枢纽,Zonal控制器配置了大量智能熔断器,通过这个给所有的执行器和负载供电,通过半导体智能开关替代继电器中和传统熔断保险丝,有效的实现了智能电源管理,集中管理整个车辆的保险丝。

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▲图3. 智能配电单元

而供电的架构就比较有意思了,Zonal控制器的供电如果往48V电气架构迁移,是简化了整体的电源拓扑。目前的车辆存在多个电池:

48V: 一般是一个48V电池+一个12V电池

HEV: 一般是一个200-300V电池+一个12V电池

PHEV: 一般是350V电池+一个12V电池

BEV: 400V和800V能量电池和12V电池

也就是说,我们能看到导入的Zonal架构,要在上面这一堆产品序列里面做兼容,我要考虑如何才能配置更好。我的理解全球来看,48V是最低配置,如果使用Zonal架构,在系统中围绕60V安全电压一下提供48V电压并将该电力分配给Zonal控制器。然后Zonal控制器配置电压转换模块向12VLoad和48V Load。

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▲图4.Zonal的电源配电功能

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▲图5.给Zonal配置一个48V的输入和模块化电源

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Part 2

功率模块和成本核算

在这个里面的做法,类似特斯拉在BMS控制器做的隔离反激电源模块。

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▲图6.特斯拉的电源模块

备注:如果Zonal用48V供电,可以不用做隔离。

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▲图7.电源模块

特斯拉的电源拓扑是一个Flyback结构,变压器有四路绕组 (输入占其一) ,三路隔离输出中有一路输出用作辅助反馈,另外两路是给BMU的进行供电作用的。主要的器件包括整流二极管 (ON-MBRS1100 BAT46W ) 、NMOS (ST-STD2N95K5) 、芯片 (TI-UCC28730) 和保险丝800mA和隔离变压器XFMRS-1078124-00-B 。主要的电源输出连接到了整个电池管理的供电12V处,即使外部的12V断开了,这块BMU也能持续工作。

我前段时间和不少朋友在聊,我们不管看DCDC的发展演变或者OBC的发展演变,随着这样的标准发展在走,一体化的功率电子发展到后期确实有瓶颈。

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▲图8.功率模块

小结:我的理解,下一代的汽车计算平台和Zonal的电源模块,设计选择应该是挺大一块的。在原有芯片化的方案中,如果把输出摸清楚,封装成功率模块快速去导入市场,这个玩法还是可以做下去的,特别是车企目前在迭代这些控制器的时候,确实需要外部供应商做器件层面的优化设计。


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