改良汽车的配电架构

度足以拒绝现状，则需要大幅减少现有替代产品的排放量。如今，某些OEM仍然需要启动必要的设计活动来完成本次变革。

　　系统分析：继电器

　　与机械式版本相比，固态继电器具备多种差异化特性和优势。表2显示了对各项已知特征进行比较的结果。

　　机械式继电器更为人熟知的问题之一即是触点反弹。如图2所示，触点反弹或回弹可以产生高达300V/µs的dV/dt值。淘汰所有机械式继电器之后，可以减少集线器内的电机干扰（EMI）噪音。

　　推动实施机械式继电器更换的一个诱因就是有一项安全法规要求执行防夹诊断/保护。7要使机械式继电器满足这项法规要求，将需要许多额外的组件，这会大幅增加机械式设计的成本。这些昂贵的元件为提高系统要求增加了更多理由（例如，由于停止-启动系统的任务增大和质量相关问题，需要加大继电器，以应对浪涌电流）。采用48V电源之后，机械式继电器将面临严峻的兼容性挑战。

　　系统分析：保险丝

　　现代化的高端汽车可以轻松配备100根保险丝和4个保险丝盒，方便进行维修和更换保险丝。这个空间和入口都在车厢之中，其代价非常高昂，因为它会降低乘客的舒适感。在发生短路之后，固态受保护设备（电子器件或电子保险丝）不需要进行更换，因此可以将其放置在不容易接触的地方。这种配置能够简化车辆设计，还能够提供更多车厢空间。

　　相比采用单值设计、不能编程的机械式保险丝，电子保险丝可以设置为10、15、20等值，或者所需要的任意安培值。电子保险丝的这种灵活性使它能够完全兼容大型平台车辆的设计。

　　机械式保险丝，尤其是当今生产的机械式保险丝，它们的最小值和最大值都不准确，因此需要使用大号电线，确保在所有极端条件下也能提供足够的安全裕量。为满足超尺寸要求、规避不安全的操作条件，以及确保保险丝能在所有操作条件下保护电线，通用的售后更换保险丝发挥了重大作用。图3显示了在现今机械式保险丝不够准确的情况下，电线尺寸必须具备更高安全裕量的原因。

　　图3.不准确是机械式保险丝本身存在的一个重大问题，也是规定过大电线尺寸的原因。

　　机械式保险丝还具有其他缺点。机械式保险丝不提供诊断和监测安全功能，而电子保险丝能够时常报告合乎互联汽车趋势的动态操作状态。电子保险丝还能够通过自身提供的诊断和健康监测功能，提升集线器的安全等级。这层额外的保护已经可见于部分汽车制造商的座椅和车门应用中以及数量有限的车辆中。

　　表3显示的是传统保险丝和电子保险丝之间的比较结果。在总共8个方面的比较中，电子保险丝在其中7个方面都比机械式保险丝更具优势。图表中没有显示可靠性这一项。由于人为干预，有些保险丝会熔断，这不会对保险丝要保护的电子设备构成威胁。不同于机械式保险丝，电子保险丝在遭遇人为事件之后可以复位，不会给车主带来后续成本或麻烦。

　　表3.电子保险丝相比机械式保险丝的优势

　　然而，人们现在仍在大量使用继电器和保险丝，尤其是在更大型的负载中，这是因为它们的性价比一直较高。因此，时至今日，通过电子解决方案淘汰接线盒甚至减少接线盒数量的举措并未获得显著进展。

　　目前，对电子更换起主要推动作用的是汽车制造商，而不是半导体行业。OEM了解这种变革的价值，要求汽车实现电气化。虽然芯片解决方案价格更高，但汽车制造商在计算之后得出结论，从系统和车辆层面来看，他们可以实现成本节省。

　　电气化可利用电子断路器/开关来降低集线器和汽车架构的复杂性。如图4所示，一辆典型中档车的电池和交流发电机最多能提供200A电流，绝不会超过250A（25%保护频带）。但是，对集线器和保护集线器的每根保险丝实施分析的结果显示，集线器中的电流容量水平可以达到950A。类似情况也发生在室内布线应用中。汽车机械工程师应了解这种容量过剩所具备的重要意义，以及改变这种状况所需采取的措施。

　　图4.现今规格过高、成本高昂的接线容量

　　预期或可能的变革

　　对车辆配电架构作何种更改，取决于用于更换机械式继电器和保险丝的解决方案的可购性。因此，这种电气化预计会经历多个步骤或阶段。第一步可能发生于2018至2022期间。在这个阶段，机械组件会实现电气化，但其架构保持不变。电子继电器和电子保险丝将简单地取代机械式继电器和保险丝。

之后，在2020年至2030年期间，会开始向互联智能接线盒和智能保险丝盒转变，充分利用电气化带来的所有优势，包括回到该架构以优化集线器的尺寸，使其与电源容量相匹配，并利用完全安全的容错架构，准备迎接自动驾驶汽车的到来。恩智浦