​Новый электронный модуль для защиты самоходных транспортных средств от полного отказа бортовых электрических систем

-
12:30
82
​Новый электронный модуль для защиты самоходных транспортных средств от полного отказа бортовых электрических систем

Автономные электромобили питаются от двух источников: высоковольтной аккумуляторной батареи и, дополнительно, обычной 12-вольтовой батареи, которая питает автомобиль на холостом ходу или в условиях высокой нагрузки во время движения. Таким образом, к двум источникам питания можно подключить такие системы, имеющие критическое значение для безопасности, как тормоза и рулевое управление. Но что происходит, когда один из них имеет неисправность — например, короткое замыкание?

Для защиты от полного отказа и, следовательно, потенциально опасной ситуации, исследователи из Института надежности и микроинтеграции IZM Фраунгофера совместно с партнерами по проекту HiBord разработали электронное устройство отключения, которое способно изолировать любые подобные сбои в автомобильных электрических системах. Этот модуль уже был успешно протестирован в BMW i3.

В оптимистичной оценке немецкая автомобильная организация ADAC прогнозирует, что к 2050 году до 70 % всех новых автомобилей будут оснащены технологией, которая освободит водителей для выполнения других задач во время езды по шоссе. Однако критиков беспокоит ряд нерешенных вопросов. Останется ли автоматическая система надежной в случае чрезвычайной ситуации, и что произойдет, если она выйдет из строя из-за распространения короткого замыкания?

В современных архитектурах электрических систем для автоматизированных и полностью автоматизированных транспортных средств стандартной практикой является изоляция областей, пострадавших в результате аварии, с помощью системы защиты от перегрузки. Такая настройка означает, что пораженный компонент полностью отключается в случае неисправности.

Для автоматизированных и полностью автоматизированных транспортных средств такой подход является жизнеспособным только при условии резервирования всех компонентов и бортовой электросистемы; т.е. они присутствуют в дубликате. Однако это сопряжено с большими расходами, а также увеличивает вес и занимает много места, особенно в случае бортовой электросистемы.

В проекте HiBord исследователи из Fraunhofer IZM совместно с партнерами из промышленности и Институтом интегрированных систем и технологий устройств Fraunhofer IISB разработали разъединительное устройство, которое отключает неисправные компоненты бортовой электросистемы, обеспечивая при этом электроснабжение критически важных для безопасности компонентов. Это гарантирует безопасное вождение без необходимости установки дубликата бортовой электросистемы.

Несмотря на то, что это звучит как мера экономии, такой подход фактически представляет собой значительное улучшение с точки зрения безопасности для автономного вождения.

В области силовой электроники инженеры используют транзисторы с МОП-транзисторами с полевым эффектом для переключения или блокировки больших электрических токов. Оснащенный 16 МОП-транзисторами, новый разработанный размыкатель способен коммутировать ток до 180 ампер.

При превышении этого порогового значения, например, в случае короткого замыкания, электрический выключатель размыкается и тем самым отключает питание. Кроме того, учитывая, что МОП-переключатели способны работать при токе до 300 ампер и поэтому работают при нагрузке значительно ниже максимально допустимой, они имеют значительно больший срок службы, чем обычные решения.

В ходе испытаний, в ходе которых исследователи преднамеренно инициировали короткое замыкание, результаты показали, что модуль способен надежно изолировать ток до 700 ампер без распространения начального короткого замыкания.

Существуют также явные преимущества по сравнению с обычными системами в отношении скорости переключения. В то время как обычный предохранитель срабатывает примерно за 20 миллисекунд, размыкающее устройство обнаруживает неисправность в течение 10 микросекунд и требует всего 300 микросекунд до срабатывания. Это делает его более чем в 60 раз быстрее, чем токовые системы предохранителей.

Модуль уже успешно прошел испытания в демонстрационном автомобиле BMW i3 с электрическим приводом и сконструирован таким образом, что в принципе может использоваться в любом электромобиле.

RSS
Нет комментариев. Ваш будет первым!
Загрузка...