智能驾驶提升安全要求，高性能e-Fuse具备应用价值
智能驾驶持续进阶，低压系统安全痛点重待解决
乘用车车柄拉制系统基于低压电气系统，汽丰有能化快速发展的背景下，低压电气的安全设计的冗余和诊断功能对车柄安全性极为重要。燃油车和电动车的差异在动力来源，而车辆的控制均基于低压电气系统，也就是一般乘用车的12V或者特斯拉的48V系统。在装配自动驾驶系统时，车辆的自动驾驶功能也基于低压电气系统。这也就表明，一旦值压供电网路出现故障，包抬自动驾驶系能在内的整车电气贞载将无法正常工作，车辆存在失去控制的风险，需要及时提示驾驶员并请求驾驶员接管处理。因此，在高级别自动驾驶中，车辆低压电气系就的安全设计首先需要增加冗余以尽量雌持电气负载正常工作，比如来用双电源供电或者双执行机构方案；其次，在出现故障时，低压电气系统需要及时诊断故障并对驾驶员做出提示。
传统的低压电气系统依赖维电器和保险丝进行控制和保护规路，保险性熔断后无法自动复位，且难以监控和诊断，难以达到高级别自动驾驶的安企要求。低压电气系统根据使用要求定义了不同的电源接通状态，一般按照点火开关档位(OFF、ACC、ON、START)划分，比如没到ON档时车窗不能调节，但是普乐可以播放。这种开关逻辑的类现在传就电气蛇构中是依精继电器控制的，ECU向继电器输出控制信号、通过继电器控制负载工作。而电路的安全依赖保险丝(也叫熔断器),出于安全考虑，每一个ECU、每一个负载都有独立保险丝，在电路发生过载或短路导致电流急剧增加、超过额定电流时，保险丝中的金属丝熔断从而切断电路，保护电路免受损坏。在这一原理下，保险丝的保护功能是“一次性的”,当保险丝发生熔断或断路，需要誉换保险丝才能再次进通、正常工作。另外需要注意的是，在侍就配电金中，雄电器和保险丝都是地电气性质的元件，没有电于元件、不可编程，也无法道信、无法监控和诊断。也就是说，安全要求中“及时诊断故障并对驾驶员做出提示”这一点在传统低压电气系统中是难以达成的。
图来1:传就使压电气系能简图
保险丝
保险丝盒
伴险
KL30_1
KL30_2
发电机
DC-Dc
铅酸电池
继电
保险
白动驾
驶负载
控制信号
自动驾驶
控制系统
九章智驾
青料来源：九章智写(20220219干肆保险世和维电器，自动驾融才能更安金》、华奉研究
传统保险丝存在可靠性风险，潜在故障诊断功能和故障率难以达到高级别安全要求。
ISO 26262中的ASIL(AutomotiveSafety Integrity Level,汽车安全完整性等级)是衡量汽车电子和电气系统安全性的重要标准，尽管仍不是全球强制性标准，但随着智能驾驶对功能安全的重视程度日益提高，已获得汽车界广泛认可。保险丝和维电器由于为电气元件、无法自检，潜在故障诊断覆盖率(PMHF)很难达到D版的99%检出要求：即便诊断覆盖率达到99%,其寿命较短，每十亿小时故障次数(FIT)也难以达到D级的要求——根据九章智驾测算，近光灯保险丝和维电器的FIT值的为2055次和1027次，远超D级要求的10次以内。而实际应用场景中，保险丝可能在无故障的情况下发生“异常熔断”,寿命可能更短，更难满足安全要求。
e-Fuse安全性能优越，特斯拉智能配电方案在行业率先推出
随着安全要求进一步抚高，传统的墟电器+保险丝满足乘用车低压电气系统安全设计需求的成本提高。特斯拉在Model 3上来用的电子保险丝为电气设计提供了解法。
图表2:特斯拉开地从Model 3来用E-Fuse普代传能的幢电器+保险益
Switched From Fuse &Relay toElectronic Fuses
HTmie
FU+LAY
FUSE+AELAYS
FAULrBEACTiON TiHE
SHEeHe
4IHIuWGORD
Hevis pARTs
LAY
Ne bieTAT Ta
ELEGTRONIC FUSE⁵
cORTROL DAGAOstics
coARS
GFAA
FiRWA RFTI⁴MLI
W
资料来源：排晰拉2023年3月投资者自发事会，华奉研究
电于保险丝(e-Fuso)又称半导体保险丝，可以简单理解为用芯片+功率半导体开关替代传统端电器+保险丝。e-Fuse中的芯片可以集成功率半导体，也可以外挂功率半导体。e-Fuse的运行原理是：负载电流通过功率半导体MOSFET(或者IGBT等其它可以作为开关的半导体元件)和一个检测电阻器，并通过该检测电阻器上的电压进行监控，当该电压超过预设值时，控制逻辑会断开MOSFET并切断电流路径。o-Fuse所用芯片的算力要求并不高，一般道用的16位MCU就可以，供应商包括英飞凌、德州仅器、思智浦、东芝半导体等：MOSFET则需要具备低导通损耗、恒定电流耐受力、关断时一次性放电的能量承受力，可以通过外采意法半导体等半导体厂商的车规级MOSFET获得。o-Fuse和传统地电气方案的本质区别就在于，e-Fuse的核心功能依靠内部功率MOSFET实现，基于半导体技术，是电子元件，这意味着o-Fuse可以借功芯片支持编程控制，同时可监拉、可诊断。
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