作者:朱玉龙
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。
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。
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:
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48V:一般是一个 48V 电池 + 一个 12V 电池
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HEV:一般是一个 200-300V 电池 + 一个 12V 电池
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PHEV:一般是 350V 电池 + 一个 12V 电池
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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。
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。
备注:如果 Zonal 用 48V 供电,可以不用做隔离。
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。
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。