研究人员开发新电子模块 帮助自动驾驶汽车规避电气系统故障的影响

自动驾驶电动汽车有两种电源：一种是高压电池，另一种是传统的12伏电池。因此，对安全至关重要的系统可以连接到这两个电源。但是当其中一个发生故障时会发生什么呢？据外媒报道，为了防止完全故障并避免潜在危险，弗劳恩霍夫可靠性与微集成研究所（IZM）的研究人员和HiBird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。据了解，该模块已在宝马i3上成功测试。

新型电子断开装置；图片来源：Fraunhofer德国汽车组织ADAC乐观地预测，到2050年，高达70%的新车将配备相关技术，让驾驶员在高速公路上驾驶时腾出时间做其他事情。然而，批评者仍然对一些尚未解决的问题感到担忧。如果发生紧急情况，自动系统是否仍然可靠？如果短路传播导致故障发生，会发生什么？在当今自动化和全自动驾驶汽车的电气系统架构中，标准做法是通过过载保护系统隔离受故障影响的区域。此设置意味着在发生故障时，受影响的组件将完全关闭。对于自动驾驶汽车和全自动驾驶汽车，只有当所有部件和车载电气系统都具有冗余时，即当车辆配备了两套上述系统时，这种方法才可行。然而，这是非常昂贵的，并且还会增加重量和占用空间，尤其是对于车内电气系统。在HiBird项目中，Fraunhofer IZM的研究人员与行业合作伙伴和FraunhoferInstitute of Integrated Systems and Equipment Technology IISB合作开发了一种断开装置，该装置可以切断电气系统中的故障部件，同时仍能确保安全关键部件的供电。这确保了安全驾驶，而无需安装双车载电气系统。尽管这听起来像是一项经济措施，但实际上代表着自动驾驶安全性的显著提高。正如Fraunhofer IZM的研究助理Phillip Arnold所解释的那样：在传统系统中，驾驶过程中发生的任何欠压都可能导致整个车载电子系统突然失控，从而带来不可接受的风险，尤其是在高速行驶时。然而，有了我们的新模块，一些车载电气系统仍然可以像以前一样运行，因此全自动车辆仍有足够的时间将乘客运送到安全的地方，例如紧急车道或高速公路上的停车场。在电力电子领域，工程师们使用所谓的MOSFET来切换或阻断大电流。新开发的隔离装置配备了16个MOSFET开关，可切换高达180安培的电流。如果超过阈值，电气开关将断开，从而切断电源。此外，由于MOSFET开关能够处理高达300安培的电流，它们仍然可以在其最大允许负载下正常工作，并且它们的使用寿命比传统解决方案长得多。在研究人员有意触发短路的测试中，结果表明，该模块能够可靠地隔离高达700安培的电流，而不会传播任何初始短路。与传统系统相比，它在切换速度方面也具有显著优势。传统的熔断器需要大约20毫秒才能跳闸，而断开装置可以在10微秒内检测到故障，并在300微秒内跳闸，这比电流熔断器快60多倍。该模块已在宝马i3电动示范车上成功测试，其设计原则上可用于任何电动汽车。这一新成就标志着在安全可靠的自动驾驶方面取得了突破，防止了车载电气系统的突然问题导致完全故障。

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