芯耀
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引言：有一位朋友在知識(shí)星球里面問(wèn)了有關(guān) E-Fuse 的問(wèn)題，和雁英之前是討論過(guò) E-Fuse 的發(fā)展的，隨著傳統(tǒng)的 Fuse Box 逐漸被不同芯片 Supplier 的 E-fuse，Relay 逐漸被 E-Switch 所代替，我們?cè)谖磥?lái)的 12V 配電管理上將會(huì)逐漸使用這種 E-Fuse，這也是集中化配電系統(tǒng)慢慢轉(zhuǎn)化為基于 Zone Gateway 的配電模式，這個(gè)事情是深以為然的。以整個(gè)電動(dòng)汽車的動(dòng)力總成而言，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電池系統(tǒng)和充電相關(guān)部件里面，是需要就近整合出來(lái)一個(gè) Zone 控制器來(lái)把相關(guān)的部件給鏈接起來(lái)，往里面分電和配電是非常有價(jià)值的事情。
01?Model 3 的 FBCM
特斯拉 Model 3 的功能中，F(xiàn)BCM 叫（Power Distribution, E-Fuse VCFront），這個(gè)電源分配實(shí)際上和 LBCM、RBCM 進(jìn)行分配，它在這里面使用了 HSD 高邊開(kāi)關(guān)配合采樣邏輯完成電源的保護(hù)功能
圖 1 特斯拉在 VC Front 里面的電源分配?
從這里開(kāi)始，就把 Model S/X 的熔絲配電盒給優(yōu)化掉了，通過(guò) HSD 的邏輯控制，在 VC Front 里面做分配然后在另外兩個(gè)做細(xì)化。足夠多的 Power Mosfet+采樣電流邏輯實(shí)現(xiàn)了我們預(yù)想的 E-fuse 的功能。
備注：第二部分會(huì)說(shuō)的，其實(shí)我們希望 eFuse 自己讀取電流內(nèi)部實(shí)現(xiàn)控制是不一樣的?
圖 2 這個(gè)配電的做法使用開(kāi)關(guān)一級(jí)級(jí)分配?
主分電的 MOSFET，采用了安森美的 NVMFS5C426N，N 溝道單通道 40V 235A，1.3 毫歐，數(shù)量是 56 顆。在 LBCM 里面用了 16 顆的 NVMFS5C426N，RBCM 用了一顆。其他還有 NVMFS5C410NL6 顆。?
圖 3 VC Front 的實(shí)物圖?
客觀來(lái)說(shuō)，這種分配方式，有點(diǎn)像我們預(yù)期在未來(lái)的根據(jù)區(qū)域分配的模式。這里的核心缺陷，還是本身的 e Fuse 是不需要 MCU 介入進(jìn)行操作的，也就是上面的 HSD 還需要 MCU 貢獻(xiàn)出相當(dāng)?shù)脑\斷和控制，如果 MCU 出問(wèn)題+外部短路故障同時(shí)發(fā)生，這個(gè)芯片就要進(jìn)入熱中斷的模式，搞不好直接燒掉了。?
圖 4 各個(gè) Zone 的 Gateway 實(shí)現(xiàn)通信、分配電的模式?
02 E-fuse 和高壓管理
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如下圖所示，這個(gè)和我們之前所說(shuō)的爆炸熔絲的觸發(fā)邏輯是相似的，通過(guò)使用 MOSFET 開(kāi)關(guān)+控制邏輯，通過(guò)兩個(gè)電流檢測(cè)單元反饋以后，可以實(shí)現(xiàn)沒(méi)有外部電路的控制。這種設(shè)計(jì)的好處主要包括：?
圖 5 E Fuse 的原理?
1） 這種設(shè)計(jì)融合了開(kāi)關(guān)和熔絲的能力，某種意義上在小電流范圍內(nèi)可以提供很好的保護(hù)?
2） 可恢復(fù)的，可實(shí)現(xiàn)熔絲更換的難題，達(dá)到免維護(hù)的效果 3） 可以根據(jù)電阻網(wǎng)絡(luò)來(lái)調(diào)整熔斷保護(hù)隨時(shí)間的能力，這樣的設(shè)計(jì)在未來(lái)分電的東西比較多，需要高安全等級(jí)的設(shè)計(jì)中是非常有利的?
圖 6 12V 熔絲和線的匹配存在一定的難題?
4） 具備反向電流和反極性保護(hù)，可以使得 12V 電源上更干凈，降低整體 ECU 防護(hù)的成本?
5） 可以做成電源分級(jí)（一級(jí)和二級(jí)配電模式），對(duì)于未來(lái)的自動(dòng)駕駛高電源要求來(lái)說(shuō)可以做成很舒服的電源網(wǎng)絡(luò) 缺點(diǎn)：可用性，其實(shí)目前根據(jù)主要的能量產(chǎn)大規(guī)模使用的 E-Fuse，其實(shí)還沒(méi)有，根據(jù)這份資料來(lái)看，大部分都是在 2021 年左右 SOP，主要的廠家都提供了工程樣品。?
圖 7 目前能用的 E-Fuse?
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小結(jié)：下篇文章，我們重點(diǎn)來(lái)解析一下這些芯片供應(yīng)商的一些構(gòu)想設(shè)計(jì)觀點(diǎn)，還是非常有價(jià)值的。短期內(nèi)我們沒(méi)辦法使用很好的 e Fuse 來(lái)完善我們的設(shè)計(jì)，按照特斯拉的做法我們也要付出相當(dāng)?shù)拇鷥r(jià)才能兼容目前的電源和線束保護(hù)，不過(guò)基本上到 2022 年左右，都需要準(zhǔn)備好在高端車型上做導(dǎo)入和切換了。
