特斯拉,作为电动汽车和自动驾驶技术的领导者,一直在寻求技术创新。从Model 3开始,特斯拉在整车低压电气部分彻底取消了传统的保险丝和继电器,这一举措不仅代表了电气架构的一次重大变革,也开启了汽车安全升级的新篇章。
传统保险丝和继电器的局限性
传统的保险丝和继电器在汽车电气系统中扮演着重要的角色,但它们也存在一些局限性。首先,保险丝在保护电路时会被熔断或破坏,这会导致过流和短路保护速度慢,线束和用电器在长时间大电流情形下会加速老化。其次,保险丝作为传统的电器件,无法实现诊断功能,而继电器的理想寿命有限,限制了其在汽车电气系统中的应用。
特斯拉的电子电气架构创新
特斯拉的电子电气架构设计是其取消保险丝和继电器的基础。特斯拉的架构演变遵循了车辆电子电气架构的演变趋势,但量产速度更快。从Model S到Model 3,特斯拉的电子电气架构经历了明显的域划分,包括动力域、底盘域、车身域,以及ADAS模块和中央计算平台。
特斯拉Model 3作为全球第一款引入了区域架构的量产车型,其电子电气架构与传统的分离式网络架构截然不同。它不再区分域,而是跨域融合、跨网段融合,采用中央计算机集中控制。这种设计使得特斯拉能够采用基于半导体器件的配电技术,从而取代了传统的保险丝和继电器。
电子化智能配电的优势
特斯拉的电子化智能配电系统具有以下优势:
- 高可靠性:基于半导体器件的双供电设计,对于单路短路故障,半导体器件的保护动作速度远高于保险丝,因此更安全。
- 控制和执行的融合:淡化了配电盒的物理概念,将配电盒的功能与ECU(电子控制单元)融合,实现直接控制任意负载。
- 保护和控制的融合:基于半导体器件的配电使得线路保护和控制融合,保护即控制,控制即保护。
- 诊断功能:基于半导体器件的配电使得每条线路都可以独立控制,可以针对每条线路单独编程控制,同时实现电路的闭环监控和诊断。
E-Fuse的应用
特斯拉在Model 3中大量采用E-Fuse(智能保险丝)替代传统的保险丝和继电器进行配电。E-Fuse具有以下优势:
- 可监测:能实现电流、电压检测等功能。
- 过压保护:能限制向后级的输出电压。
- 过流保护:能够在电路大幅超过限制电流时,迅速切断回路。
- 热保护:过流、过压情况下会产生大量热量,当温度超过一定值时,E-Fuse会关闭不输出,从而保护E-Fuse。
- 反向电流阻断:对于反接,感性负载产生的反向电压导致的反向电流进行阻断。
总结
特斯拉取消保险丝和继电器,采用基于半导体器件的电子化智能配电系统,不仅代表了电气架构的一次重大变革,也开启了汽车安全升级的新篇章。这一创新设计不仅提高了汽车的电气系统可靠性,也为其未来的自动驾驶技术提供了坚实的基础。随着电动汽车和自动驾驶技术的不断发展,我们可以预见,这种电子化智能配电系统将成为汽车电气系统的新趋势。