【技术】汽车电力布线系统的演变

时间： 2022-11-23 来源：LEONI官网

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先进的自动驾驶提示新的安全要求

汽车行业的发展目前正在快速发展。二氧化碳排放要求等相关法律法规正在发生变化；正在添加新的驾驶和舒适功能；现有的功能中，有一些仍然是机械的，正在被扩展并日益电气化。作为中央基础设施元件，布线系统是车辆的骨干。这使得它在进一步的汽车开发中值得特别关注。

新车辆功能的创建和改进导致了对布线系统的重新评估。正在淘汰现有组件并添加新组件（例如，现代电池技术或采用DC-DC转换器代替传统发电机）。

用于实现新客户功能的电气传感器示例图

这引起了人们对如何处理布线系统变化的兴趣。当前有效的“已使用证明”论点是否仍然适用？新实施的布线系统架构和目前正在开发的布线系统架构将如何影响现有需求？需要哪些机制来满足变化后的要求？只有通过详细的分析和对整个系统的良好理解，才能成功地解决这些问题和许多其他问题。

对布线系统的影响包括布线的复杂性增加，以及使用新的配电组件，使系统能够响应变化的（安全）要求。在这个层面上也需要新的或重新评估的安全概念。实现功能安全要求的能力是布线系统发展和改进的决定性因素。

现代车辆对电源可用性已提出一定要求的功能。如今，例如，车灯、雨刷器、制动器或转向辅助都被归类为与安全相关。ISO 26262：2018标准是确保安全功能的基础。该标准还对安全相关驾驶功能的定义和实施提出了明确的要求。除其他事项外，它规定非安全相关驾驶功能不得对安全相关功能产生任何影响。如果不能完全防止负面影响，则必须提供机制以确保没有意外影响。

如果我们现在考虑自动驾驶功能，车辆相应的SAE级别和应用（操作设计领域）会导致某些功能的可用性要求显着提高。例如，即使在初始故障发生后，有时也需要安全操作。根据架构和整体概念，这些要求可以或必须转移到电源布线系统中。

VDA 450项目组“高度自动驾驶的电源布线系统”由OEM和供应商组成，旨在对即将到来的挑战和必须满足的新要求达成共识。目的是开发一个通用的安全概念，派生安全需求，并将其分配给系统元素。

常规布线系统架构。问题：这能否实现车辆中的所有新驾驶功能？

例如，如下所示，用于派生需求并将其分配给布线系统的共享资源的分层过程。

从样品需求推导到电力布线系统的组件

布线系统中的每个有源和无源组件都必须满足这些要求。因此，安全考虑必须考虑这些组件中随机和系统故障的故障模式。

为了防止系统性故障，必须满足ISO 26262：2018的要求，并且必须可验证地识别和包含设计，产品开发和制造过程中的故障模式。

可能对其他安全要求产生直接影响的众所周知的故障之一是电线或部件对车辆接地的电气短路。这会在一定时间内在整个布线系统中产生临界欠压，从而导致所有安全相关部件的功能故障。许多车辆都配有最先进的保险丝，以保护线路免受火灾或类似后果的影响。然而，如果保险丝熔断得不够快，或者如果布线系统没有适当设计以防止临界电压降，则可能会出现问题。如果这种情况发生在能量密集型驾驶机动过程中，一个极端的结果可能是车辆电气系统完全故障，并产生相应的严重后果。这种情况是否会发生取决于许多因素，必须根据车辆架构进行评估。

用于表示12V接线系统中组件工作极限的时间/电压图

一些汽车制造商安装的半导体可以在发生这种众所周知的故障时防止能量在几毫秒内流向短路，从而保持车辆电气系统的稳定性。诸如此类的其他机制使实施区域架构变得更加容易，因为它们可以在局部防止与安全相关的组件相互影响，也可以防止与安全相关的组件影响与安全相关的组件。然而，这些额外的机制增加了费用，并需要重新评估现有的“经使用中证明”的论点。问题是这种机制是否必要，或者传统的解决方案是否可以继续可靠地执行这项任务。

LEONI还作为客户的系统合作伙伴，解决与布线系统发展相关的问题，并提供从概念阶段到批量生产的宝贵支持。

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TE Connectivity（泰科）M8/M12连接器系统选型指南（中文）

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