具備功能安全的DC-DC系統，助力滿(mǎn)足未來(lái)車(chē)輛用電需求-上

當今，不管是傳統汽車(chē)還是新能源汽車(chē)，所提供的功能隨著(zhù)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，座艙應用中的座椅加熱等，導致DCDC輸出端電流越來(lái)越大， 線(xiàn)纜本身無(wú)法滿(mǎn)足未來(lái)輸出需求。

為解決這個(gè)問(wèn)題，有車(chē)廠(chǎng)提出48V低壓系統化，通過(guò)提供±48V電源，降低低壓DCDC輸出電流，同時(shí)降低車(chē)輛低壓系統線(xiàn)纜的成本。

未來(lái)，高階自動(dòng)駕駛對算力需求增大，相關(guān)組件的耗電量會(huì )進(jìn)一步提升，去低壓系統電池化對于低壓供電系統提出了更高的挑戰，包括系統安全性和線(xiàn)纜成本等。同時(shí)，自動(dòng)駕駛對于功能安全有更高的要求，需要保證過(guò)程中電源的穩定性，也需要冗余的電源系統設計。當然，不斷融合的EE架構會(huì )將一些問(wèn)題進(jìn)一步放大，低壓電源系統需要順應趨勢、滿(mǎn)足需求。

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

隨著(zhù)車(chē)輛智能化提升，目前所有的重要感知、處理和執行部分，都需要實(shí)現關(guān)鍵任務(wù)系統（包括電源）的冗余。在功率電子中，驅動(dòng)汽車(chē)逆變器和給12V網(wǎng)絡(luò )供電的DCDC變得更加關(guān)鍵。

目前，這些涉及安全的設備如何處理電源的問(wèn)題是電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展中的難題，高壓轉低壓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、可用性監控、過(guò)電壓保護、欠壓保護、紋波電壓保護等各種安全冗余措施。

目前市面上電動(dòng)車(chē)設計都在強調功能安全，為什么要引入功能安全？

汽車(chē)功能安全針對的是解決電子電氣系統硬件隨機性失效和系統性失效的問(wèn)題，為什么在新能源汽車(chē)設計之初，就一直在強調功能安全呢？主要是因為新能源汽車(chē)的設計更注重電動(dòng)化、智能化、集成化的程度，由此帶來(lái)的整車(chē)電子電氣架構革新，引入的電子電氣元件和和軟件代碼數量，相比傳統汽車(chē)都有著(zhù)巨大的不同，同時(shí)整個(gè)車(chē)輛能提供的功能也更復雜和多元化，因此電子電氣系統的功能安全在新能源整車(chē)開(kāi)發(fā)及驗證過(guò)程中成為了不可忽視和必須保證的技術(shù)指標。

當前，DCDC在功能安全設計上有哪些考量點(diǎn)，注意事項？

現在主流的DCDC轉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(chē)上大量的電子元件和控制系統供電，其中也包括了安全相關(guān)負載的供電。從功能安全的角度，意味著(zhù)DC/DC整個(gè)系統的安全設計需求上要考慮輸入過(guò)電壓、欠電壓保護，輸出過(guò)電壓、欠電壓保護，輸出過(guò)載、短路保護，過(guò)溫保護等功能。這些相關(guān)的安全需求如何在系統內部實(shí)施呢？首先從系統架構上要保證DC/DC內部的高壓部分和低壓部分隔離開(kāi)來(lái)，而DC/DC系統安全需求本質(zhì)上是對輸入輸出的監控，并能夠在識別到系統組件失效后進(jìn)行安全狀態(tài)的切換，這意味著(zhù)在系統組件傳感，控制，驅動(dòng)，通訊，供電的各部分，都應該部署匹配相關(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？英飛凌會(huì )提供怎樣的配套開(kāi)發(fā)資源？

對應DC/DC的應用，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的診斷功能，并且控制和驅動(dòng)器件都有獨立的安全關(guān)斷路徑設計來(lái)保證系統級安全狀態(tài)的轉換。

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