研究人員開發(fā)新電子模塊幫助自動駕駛汽車規(guī)避電氣系統(tǒng)故障的影響

2020-12-04 09:08:00來源：蓋世汽車網(wǎng) Ramy 關鍵詞：自動駕駛汽車自動駕駛產業(yè)閱讀量：23687

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(fā)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(guī)12伏電池。因此，可以將對安全性至關重要的系統(tǒng)(例如剎車系統(tǒng)和轉向系統(tǒng))連接到這兩種動力來源。但是，當其中一個出現(xiàn)故障(例如短路)時會發(fā)生什么呢？

　　據(jù)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(fā)出一種電子斷開裝置，能夠隔離車輛電氣系統(tǒng)中的任何此類故障。據(jù)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(fā)生緊急情況，自動系統(tǒng)是否仍然可靠？如果由于短路傳播而發(fā)生故障，會發(fā)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(tǒng)架構中，標準做法是通過過載保護系統(tǒng)將受故障影響的區(qū)域隔離開。這種設置意味著在發(fā)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(tǒng)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(tǒng)的情況下。

　　然而，這是很昂貴的，同時也增加了重量并占據(jù)了空間，特別是對于車載電氣系統(tǒng)來說。在HiBord項目中，來自弗勞恩霍夫IZM的研究人員與行業(yè)合作伙伴和弗勞恩霍夫集成系統(tǒng)和設備技術研究所IISB合作開發(fā)了一種斷開裝置，可在切斷電氣系統(tǒng)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(tǒng)。

　　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(guī)系統(tǒng)中，行駛中發(fā)生的任何欠壓都可能觸發(fā)整個車載電子系統(tǒng)(包括制動系統(tǒng)和轉向系統(tǒng))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(tǒng)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(fā)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(fā)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(tǒng)解決方案長得多。

　　在研究人員故意觸發(fā)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(fā)生任何初始短路的傳播。與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，在切換速度方面也有明顯的優(yōu)勢。傳統(tǒng)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(tǒng)突然出現(xiàn)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(fā)新電子模塊幫助自動駕駛汽車規(guī)避電氣系統(tǒng)故障的影響)

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