汽车电气化如何影响电气系统设计.docx

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车辆电气化对电气系统

设计的影响

汽车

DanScott

集成电气系统部,Mentor产品套件

/mentor

白皮书|车辆电气化对电气系统设计的影响

车辆电气化的影响

简介电气化程度的提高

电气分配系统(EDS)是在更广泛的多领域范围内设计传统观点认为,在过去的一二十年里,全球汽车行业经

的。鉴于车辆电气化和自动驾驶的加速发展趋势,汽车历了一轮比一轮剧烈的颠覆。首先是中国作为主要汽车

制造商和供应商正在重新审视其EDS流程和工具。不仅市场(目前在需求和供应方面均为世界最大市场)的崛

仅是成熟的业内企业对EDS供应商提出了更多要求。最起,其次是主流混合动力电动汽车的推出,最后是自动

近的统计表明,约有300家公司正在研发电动汽车和轻型驾驶和移动服务的兴起。

卡车,其中近100家公司已宣布自动驾驶计划。这些公司

中有许多是汽车行业的新进入者,正在努力颠覆现状。

下面的图片说明了为什么最终是自动驾驶对EDS的影响

最大。左边的第一幅图片是ChevyBoltEV低压线束的

自动驾驶和电气化要求对车内电气和电子架构进行重大照片,这款车于2016年推出,备受好评,部分原因是

变革。其部分原因是电气化引入的高电压,更多安全考其一次充电可行驶近400公里。现在考虑右边的第二幅

量,以及显著减轻车重以使行驶距离最大化,以及自动图片,其为Bolt的自动驾驶版本,目前尚未量产。自动

驾驶引入的“失效运行”的设计,大大增加的数据网络负载驾驶对EDS的影响是显而易见的。实际上,在2017年

和虚拟验证要求。电气化自动驾驶汽车竞赛已拉开帷幕。11月给通用投资者所作的演示中,该公司介绍,与非自

本文将考察自动驾驶和电气化的一些启示,然后深入探

讨高压电气化对电气系统设计方式的技术影响。

动驾驶版本相比,其新增40个传感器,新硬件内容增

加40%。1

图1:ChevyBoltEV的低压线束。图2:自动驾驶版Bolt的线束。

图片由SamAbuelsamid提供,。图片由SamAbuelsamid提供,。

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白皮书|车辆电气化对电气系统设计的影响

图3:电动汽车迅猛发展的证据(包括免费充电站)在全球各城市显而易见。

不过,自动驾驶距离大众仍有数年时间,尤其是L4/L5工作。大小公司以及从国家到城镇的各级政府,不断公

级几乎完全无需干预的驾驶。尽管充斥着市场营销的嘈布电气化计划。大量这种匆忙进入市场的情况,以及后

杂和大量新闻报道,但大多数人预期自动驾驶将进入一续的产品开发时间压力,都是由于害怕落后而不是试图

个众所周知的“幻觉破灭期”——Gartner如是说。事实成为先行者所造成的。此类活动的结果是,设计组织需

上,最近的自动驾驶故事似乎将重点放在更朴实的应用要适当的流程和工具来帮助他们快速响应变化。旧的交

上,例如以相对较低的速度在有地理围栏的区域中运行互式流程不足以满足现在尽快行动的需要,导致企业组

的班车。织投资于高水平的设计自动化和虚拟验证。

但在电气化方面,情况并非如此,电气化发展正在加那么,高压电气化的一些具体启示会对EDS设计人员产

速,从而也影响到产品开发时间,包括EDS设计团队的生什么影响?他们需要设计工具提供什么样的特性?

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图4:安装线束的复杂性刺激了对管理大量设计规则和检查的设计工具的需

求,Mentor的Capital套件就是这样的工具。Capital自动生成电路以优化

长度和布线,并检查电路完整性。

多领域设计和安全高压电气系统设计的一个必要方面,同时也是主要方面

电动汽车需要更多地关注真正的多领域系统级设计。一是确保存在防止触电的安全机制(采用良好的专业工程

个简单例子是再生制动。大功率电动机、动力电子设实践,并且满足UNECEReg100第5部分要求)。高压电

备和高容量蓄电池组的加入,意味着制动系统现在必动车辆设计中引入高压互锁回路(HVIL),以在车辆故障

须考虑大功率电子器件的动态特性、电动机特性、电池排查或纠正时移除高压连接器等情况下保障电气安全。

电气安全性以及电池化学特性,以便了解和管理制动能最好在设计阶段就验证HVIL保护。必须确认HVIL电路设

量的捕获。它不再仅仅被作为摩擦制动产生的热量而排计中没有意外遗漏高压连接器和元器件。此外,我们还

出,而且还能通过电池储能再次转换成有用的能量。

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