特斯拉智能Efuse的前世今生

2020年10月28日 评论 324 2352字

Efuse其实就是替代传统保险丝盒的一种产物,什么是保险丝盒?保险丝盒是用于优化车辆电源分配和回路保护系统容量和功能的单元,初学者也可以简单的理解成家里的配电盒,但是实际上是存在差异的。

Efuse的前世——传统保险丝盒

传统电气化架构

特斯拉智能Efuse的前世今生

传统保险丝盒布局图

特斯拉智能Efuse的前世今生

一般传统保险丝盒分为UEC(欧洲也称为EJB), IEC(PJB),PFB(BEC), REC(一般使用比较少,由于现在电子功能比较多加的盒子,或者考虑到其他盒子用线比较长的情况)

特斯拉智能Efuse的前世今生

特斯拉智能Efuse的前世今生

Efuse的今身——智能型保险丝盒(主要使用Mosfet, Efuse,Eswitch, Lin等为主) 

特斯拉智能盒子拆解图

特斯拉智能Efuse的前世今生

简述保险丝盒的发展过程

硬线式——冲压片式——绕线式(被市场逐渐淘汰)——PCB式(特斯拉Efuse的前身,德尔福为特斯拉设计的第一代保险丝盒,后特斯拉自主设计Efuse替代)——智能型(如使用Mosfet,efuse, eswitch等智能盒子Efuse的今身)

简述各类保险丝盒的优缺点

硬线式保险丝盒是随着车辆用电器的发展而出现,用来实现电源切换并通过保护设备来保证车辆安全。

硬线式保险丝盒的优势:集成的,低成本的技术方案,能为未来的扩展功能提供模块式设计。

局限性:

1.有限的电路分流/接点,基于端子/汇流条不利于电路设计更改

2.所有工作由线束完成,较高的成本,插入式电气设备

冲压式保险丝盒是随着更多复杂子系统功能的出现,需要有能提供更多复杂的电路设计和电路分流的产品
冲压片式的优势:电路分流数量超出了端子方案

局限性:

1.不利于电路设计更改
2.金属/塑料层的变更需要模具发生巨大的更改
3.较高的成本,插入式电气设备

绕线式保险丝盒是冲压片式不利于设计变更的局限性推动了新技术的出现

绕线式的优势:

1.固定的冲压片,满足高电流负载
2.安装在塑料板中易弯曲的金属绕线,满足低电流负载
3.电路分离和接点方面可变性强

局限性:
1.不可变的高电流分配
2.较高的成本,插入式电气设备

PCB式保险丝盒是拥有灵活的高电流排布&低成本的同时还为支持整体电气电子构架的优化而增加的新技术产品(特斯拉Efuse的前身)

PCB式的优势:

1.可变的高/低电流电路设计
2.更新电路设计方便,不会影响模具
3.电路分流和接点方面可变性强
4.可用低成本的电源切换设备
5.支持集成电子原件

局限性:

1.成本略高
2.对设计团队的全面性要求高

智能型保险丝盒随着传统的fuse box逐渐被E-fuse, E-Switch,Mosfet等产品所代替,在未来的12V配电管理上将会逐渐使用智能型保险丝盒,这也是集中化配电系统慢慢转化为基于Zone Gateway配电模式的一种体现

智能型电气中心的优势:

1.包含PCB型所有的优势
2.部分达到可恢复,可实现熔丝更换的难题,达到免维护的效果
3.具备反向电流和反极性保护,使12V电源上更干净,降低整体ECU防护的成本
4.减少或取消使用线束和连接器系统
5.重量与体积更小

局限性:

1.暂时技术不成熟,成本高
2.对设计团队要求高

现阶段市场主流产品

由于成本及市场需求等各类因素,现阶段市场主流产品主要为硬线式保险丝盒,PCB式保险丝盒,各类智能型保险丝盒(特斯拉汽车主流产品)。

外企主流供应商:TE,APTIV, LEONI, LEAR, YAZAKI, SUMITOMO等

国内企业主流供应商:致威,沪工,天海等

各类主流保险丝盒的结构

1.硬线式保险丝盒

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据使用环境、实验要求及客户要求等因素可以配用上下盖

2.PCB式保险丝盒(特斯拉智能盒子的前身)

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3.PFB/BDU

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4.智能型保险丝盒(简单举接触过的几例介绍,主要使用Mosfet, Efuse,Eswitch, Lin等为主)

1.FBCM From Tesla(Efuse技术Model3/S/X上有使用)

Bilibili上有拆解视频,有兴趣的可以去看一下

产品电气特性:

1.在VC front 中和LBCM、RBCM进行分配使用实现功能
2.使用了HSD高边开关配合采样逻辑完成电源的保护功能
3.56颗Mosfet+采样电流逻辑实现E-fuse的功能
4.达到熔丝可恢复,可实现熔丝更换的难题,达到免维护的效果
5.具备反向电流和反极性保护,使得12V电源上更干净,降低整体ECU防护的成本

特斯拉智能Efuse的前世今生

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2. Intelligent Power Distribution Switch  (From LEONI 网站)

产品电气特性:

1.最高300A的负载输入/输出能力
2.采用Mosfet,Micro Computer实现开关功能
3.集成化及通用化的LIN/CAN接口

特斯拉智能Efuse的前世今生

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3.iPDM电子式保险丝盒——Mosfet的应用拓展  (From LEONI 网站)

产品电气特性:
1.最高150A的负载输入/输出能力
2.对电源失效快速诊断&反应(集成芯片及电流传感器对电源回路实时诊断和控制)
3.体积小型化(省去传统的保险丝,继电器及配套结构)
4.智能化(带芯片控制,接口更智能化)
5.完备的LIN/CAN通讯接口,高度的系统集成化(省去继电器的电源及控制接线,控制信号总线化,集成化)

特斯拉智能Efuse的前世今生

特斯拉智能Efuse的前世今生

随想

传统的低压UEC/IEC现阶段一般还是以硬线式、PCB式为主,但是不管是local,合资主机厂还是国内外的Tierone供应商都在尝试开发和使用智能型保险丝盒,这是一个趋势,以新能源汽车的动力总成而言,在电机驱动器、电池系统和充电部件里是着实需要就近整合一个区域中心控制器出来把相关的部件链接起来,对分电和配电而言是件非常有价值的事情,这也是集中化配电系统慢慢转化为基于Zone Gateway配电模式的一种体现。特斯拉从零起步做到开始引领这场技术革命,确实令我们值得学习。

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