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自動(dòng)駕駛電動(dòng)汽車的動(dòng)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(duì)安全性至關(guān)重要的系統(tǒng)(例如剎車系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng))連接到這兩種動(dòng)力來源。但是，當(dāng)其中一個(gè)出現(xiàn)故障(例如短路)時(shí)會(huì)發(fā)生什么呢？
據(jù)外媒報(bào)道，為了防止完全故障并避免潛在危險(xiǎn)，弗勞恩霍夫可靠性和微集成研究所IZM的研究人員與HiBord項(xiàng)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(jìn)行了測(cè)試。
德國汽車組織ADAC(全德汽車俱樂部)樂觀地預(yù)測(cè)，到2050年，多達(dá)70%的新車將配備相關(guān)技術(shù)，使駕駛員在高速公路駕駛時(shí)能夠騰出時(shí)間來做其他事情。然而，批評(píng)人士對(duì)一些懸而未決的問題仍感到擔(dān)憂。如果發(fā)生緊急情況，自動(dòng)系統(tǒng)是否仍然可靠？如果由于短路傳播而發(fā)生故障，會(huì)發(fā)生什么情況呢？
在當(dāng)今用于自動(dòng)化車輛和全自動(dòng)駕駛車輛的電氣系統(tǒng)架構(gòu)中，標(biāo)準(zhǔn)做法是通過過載保護(hù)系統(tǒng)將受故障影響的區(qū)域隔離開。這種設(shè)置意味著在發(fā)生故障時(shí)，受影響的組件將被完全關(guān)閉。對(duì)于自動(dòng)化車輛和全自動(dòng)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(shí)也增加了重量并占據(jù)了空間，特別是對(duì)于車載電氣系統(tǒng)來說。在HiBord項(xiàng)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(shè)備技術(shù)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(shí)仍可確保安全關(guān)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(jīng)濟(jì)措施，但這種方法實(shí)際上代表了自動(dòng)駕駛安全性方面的重大改進(jìn)。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(gè)車載電子系統(tǒng)(包括制動(dòng)系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng))的突然失控，帶來不可接受的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是在高速行駛時(shí)。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(yùn)行，因此，全自動(dòng)車輛仍將有足夠的時(shí)間將乘客運(yùn)送到安全地點(diǎn)，例如高速公路的應(yīng)急車道或停車場(chǎng)。”
在動(dòng)力電子設(shè)備領(lǐng)域，工程師使用所謂的MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管)切換或阻斷大電流。新開發(fā)的斷開裝置配備了16個(gè)MOSFET開關(guān)，能夠切換高達(dá)180安培的電流。如果超過該閾值(例如在發(fā)生短路時(shí))，電氣開關(guān)將斷開，從而切斷電源。此外，由于MOSFET開關(guān)能夠處理高達(dá)300安培的電流，因此在其大允許負(fù)載下仍能正常運(yùn)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(cè)試中，其結(jié)果表明該模塊能夠可靠地隔離高達(dá)700安培的電流，而不會(huì)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(shì)。傳統(tǒng)保險(xiǎn)絲大約需要20毫秒才能跳閘，而斷開裝置能在10微秒內(nèi)檢測(cè)到故障并在300微秒內(nèi)跳閘，比目前的熔斷器快了60倍以上。
該模塊已在一輛電動(dòng)寶馬i3演示車上成功地進(jìn)行了測(cè)試，其設(shè)計(jì)方式從原理上來說可用于任何電動(dòng)汽車。通過防止車載電氣系統(tǒng)突然出現(xiàn)問題而導(dǎo)致完全故障，這項(xiàng)新成果標(biāo)志著在安全可靠的自動(dòng)駕駛方面邁出了突破性的一步。
(原標(biāo)題：研究人員開發(fā)新電子模塊 幫助自動(dòng)駕駛汽車規(guī)避電氣系統(tǒng)故障的影響)
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