研究人员开发了新的电子模块,以帮助自动驾驶车避免电气系统故障的影响

2020-12-04 20:04:49  来源:石家庄热线
  

自动驾驶电动汽车有两种动力来源:一种是高压电池,另一种是传统的12伏特电池。因此,对安全至关重要的系统,如制动和转向系统,可以连接到这两种电源上。但如果其中一台发生故障(比如短路),会发生什么情况?

据外国媒体报道,为了防止完全故障和避免潜在危险,Fraunhoff可靠性和微集成研究所IZM的研究人员和hibord项目的合作伙伴开发了一种电子断开装置,可以隔离车辆电气系统中的任何此类故障。据外国媒体报道,该模块已在宝马i3成功测试。

新型电子断开装置;图片来源:Fraunhoff

德国汽车集团阿达克(Adac)乐观地认为,到2050年,多达70%的新车将配备技术,让司机在高速公路上开车时有时间做其他事情。然而,批评人士仍对一些悬而未决的问题感到担忧。如果出现紧急情况,自动系统是否仍然可靠?如果由于短路传播而发生故障,会发生什么?

在今天自动化和全自动驾驶车辆的电气系统架构中,标准做法是通过过载保护系统隔离受故障影响的区域。这种设置意味着,一旦发生故障,受影响的部件将完全关闭。对于自动车辆和完全自动驾驶的车辆,这种方法只有在所有部件和车载电气系统都是冗余的情况下才可行,即当车辆配备了上述两个系统时。

然而,这是很昂贵的,同时也增加了重量并占据了空间,特别是对于车载电气系统来说。在hibord项目中,来自弗劳恩霍夫izm的研究人员与行业合作伙伴和弗劳恩霍夫集成系统和设备技术研究所iisb合作开发了一种断开装置,可在切断电气系统中故障组件的同时仍可确保安全关键组件的供电。这样可确保安全行驶,而无需安装双套的车载电气系统。

虽然这听起来像是一项经济措施,但它实际上代表着自动驾驶仪安全性的一大进步。正如FraunhoffIZM的研究助理菲利帕诺德(Philliparnold)所解释的:在传统系统中,驾驶过程中的任何电压过低都会引发包括刹车和转向系统在内的整个车载电子系统的突然失控,这会带来不可接受的风险,尤其是在高速下。然而,在我们的新模块的帮助下,一些车载电力系统仍然可以像以前一样运行,因此完全自动化的车辆仍有足够的时间将乘客运送到安全的地方,如紧急车道或高速公路上的停车场。

在电力电子设备领域,工程师们使用所谓的MOSFET(金属氧化物半导体场效应管)来开关或阻断大电流。新开发的断开装置配备了16个MOSFET开关,可以开关到180A电流。如果超过这个阈值(例如,在短路时),电气开关将被断开,从而切断电源。此外,由于MOSFET开关可以处理高达300A的电流,它们仍然在其最大允许负载下正常工作,其使用寿命比传统的解决方案长得多。-

在研究人员故意触发短路的测试中,结果表明,该模块可以可靠地隔离高达700安培的电流,无需任何初始短路传播。与传统系统相比,该模块在开关速度方面也有明显的优势。传统熔断器需要20毫秒左右的时间才能跳闸,而断开设备可以在10微秒内检测故障,300微秒内跳闸,比电流熔断器快60倍以上。

该模块已在一辆电动宝马i3演示车上成功测试,其设计原则上可用于任何电动汽车。这一新成果标志着在安全可靠的自动驾驶仪方面取得了突破,防止了车载电气系统中突然出现的问题导致完全故障。

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