电力系统被重构的。
上升电子在汽车将更加注重汽车的内容功率输出网络(生产)。安全问题意味着彻底的电源设计和验证,以及新型电源隔离技术,需要在工具层面,涉及电气和机械方面的考虑。
电子收购的比例可以测量电子元件构成汽车的总成本,预计将上升到2030年高达50%,根据Statista。有成百上千的cpu分散在汽车,电子元件数量的增加,所以有电压,以及电压域的数量。
权力分析在董事会层面是司空见惯,每个ECU可以相应的验证。但必须注意从董事会层面系统级,和汽车越来越复杂的电子系统。全新的架构被设计来处理日益复杂的电力需求,同时最大化可用的练习场全电动汽车。
新寻找汽车和汽车制造商
传统遗留汽车oem是第一个尝试电动车(电动汽车)。主任Doug Burcicki IESD汽车市场发展导师,西门子业务指出,第一代电动车主要住在旧汽车架构,螺栓在尽他们可能电器元件,没有优化。新球员像特斯拉已经开始与期望,他们将所有的电器,所以他们战略设计系统从上到下,给他们一个长期的优势。而年长的oem厂商正在迎头赶上,他们仍然倾向于各筒仓操作,而不是整合机电学科各汽车品牌和类别。
为未来设计,新旧汽车制造商重新定义汽车架构,包括电力内部处理的方式。将会有多个电压,其中一些远高于任何出现在传统内燃机汽车。“随着电压的增加,得到更高的电流,这意味着更高的IR降肯·威利斯说:“产品工程建筑师的信号完整性节奏。
Burcicki所描述的两个主要的电压域:
图1:一个简化的例子,两个主要的电压域,高电压驱动动力传动系统和低电压驱动其他汽车电子系统,以及超级电容器可以协助动力传动系统。在ecu画他们的权力架构可能会有所不同。来源:布来安梅奥/半导体工程
power体系结构也搬到多个区域内的车辆。这可以提供更好的隔离,所以如果有一个问题一个区域并不一定影响他人。它还有助于减少布线,因为今天线束可能会重达300磅,根据Burcicki。
集中式ecu也可能是分布式提供更好的故障安全操作和进一步减少布线。虽然可能会自然一些ecu, ecu它创建一个挑战,目前管理单位分布在车里,像相机和天线。
融合的所有数据
相机和天线出现在许多或所有的车辆。他们是由中央管理的ecu,然后分发或从各单位收集数据。以相机为例,多个图像必须来自所有摄像机融合成一个单一的图像或其他格式提供快速、清晰、统一信息司机或一个自治系统。
这将创建一个二级配电因为ECU的接收功率,然后重新分配到不同的相机。ECU的电缆运行摄像机可能受损,可能降低所有的相机在车里。“现在,如果10 v供应覆盖八个摄像头,如果其中一个短裤,它杀死所有八,“说Chintan帕里克说,主任马克西姆集成的汽车单位。
马克西姆集成的方法,这涉及到一个ASIL-B-D相机电源保护装置,隔离每个相机电力电缆。“与隔离,只有一个是禁用的,”他说。设备检查是否有线电源电池做空,做空地面,或携带过多的电流,它关闭的单位问题。如果一个下降,其他人保持活跃。”一位甚至可以重试,如果权力踢出去,”他说,确认是否只是一个暂时的问题。
图2:权力相机(和其他类似的分布式组件)交付第一个中央摄像头ECU,从单个摄像机。一个额外的设备可以用来隔离不同的相机。来源:布来安梅奥/半导体工程
但是如果这个ECU分布,每个区域的汽车都有自己的ECU对本地摄像头?相机电源隔离可以在本地发生在各自的区域内,但所有的图像融合成一个单一的形象仍然需要一个集中的ECU。
Burcicki建议融合元素,它是一个正在工作的更大的挑战,如果汽车制造商搬到可以简化基于事件的相机——所谓的动态视觉传感器(dv)。大多数领域的观点不会改变迅速,因此可以大大减少计算负担使用相机只报告事件代表变化,而不是重复每一帧的整个视野。
的情况更加明显自主geo-fenced车辆。这些传动路线有限,所以风景很少变化显著。什么是这样的一个系统要关注不寻常的变化,如行人在路上或一只狗跑在街的对面。这些构成偏离传统视图,它们需要行动。通过图像处理只关注那些不同寻常的元素会影响车辆重要决定,处理负担减少。这可以缩小中央ECU的范围,增加一个分布式架构的可行性路线本地块为融合中心ECU。
电力系统的设计和验证
而传统的汽车实践导致有限的汽车品牌和类之间的共性,一些制造商已经就创建一个新的平台上可以建立电动汽车。称为“滑板”底盘,它开始调整元素动力系统和车轮,然后可以工作到电气和权力架构。
图3:一个滑板底盘由Rivian。来源:Rivian
Burcicki提醒,然而,“创业在西海岸认为机械是简单,他们专注于电气和软件。但这是反过来的。机械不科学。这是一个艺术。”
传统的oem厂商可能仍然是组织上电气和机械之间的孤立,这是一个潜在的问题,但他们的机械的经验是有价值的。也就是说,一个适当的平衡是必要的。“机械零件不做任何事情如果没有通电,”他说。
所描述的威利斯、子系统设计和验证涉及数据拼凑起来从各种角度的工具用于设计的不同方面。一些实证数据,来自测试构建。这种方法很难在设计时的最后期限临近,由于制造是制造汽车排队,没有很多时间的迭代设计。
节奏的威利斯说,汽车设计需要从董事会层面,个体ECU验证集中的地方,在系统级别就越高。他看到三个层次需要执行的动力分析。第一个在任何董事会之前已经提出。连接器会有多少?电缆是多长时间?ir降预算是为每个部分的车辆吗?
第二个是在设计。在这一点上,每一个设计师都知道自己的权力和ir降预算,给他们一个坚实的验证目标。第三阶段是在签署阶段,当整个系统整合。威利斯进一步指出,组件需要验证在电压和温度条件,必须通过保证金。
这里的挑战是,工具必须能够满足整个汽车生产。因为验证都集中在董事会直到现在,这些工具已经电董事会层面的工具。“如果你看看系统设计总体而言,这是进化在董事会层面之外,“威利斯说。“这是一个滚动移动系统。“扩展工具的范围不仅仅是董事会带来所需的工具和方法,在系统层面的运作方式。因为系统由多个板相互连接的电缆,验证工具必须有机械和电气的想法。
Burcicki说,在这些情况下仍然控制的机械工具,与电气信息导入到混合。这个联合仿真变得越来越普遍,但需要时间。所有这些挑战的结果是汽车电力系统接收增加设计和验证的焦点。
“权力的事情之一是忽视了很多,“威利斯说。“这就像一个房子的基础。你必须把它正确的或以后你会为此付出代价。”
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