智能驾驶车辆供电系统研究
整车市场预计在2021年后将会逐步推出满足L3及更高等级的乘用车产品。同时，伴随着目前电动化的趋势，后期的整车电源系统也将分别基于12 V、48 V、350 V电压等级完善针对智能驾驶的需求。相较于传统的整车电源系统架构，为了满足大部分与智能驾驶相关模块较高的功能安全等级需求，L3及以上等级所适配的电源系统，需要具备冗余的供电节点，并通过诊断、控制其在故障时的供电通道切换，以消除传统整车电源系统中的单点失效情况。
1. L0无自动驾驶功能车型电源系统架构简介
整车电源系统根据目前的主功率蓄电池电压等级主要 可以分为传统燃油车12 V等级系统、微混车型的48 V等级系统、混动／纯电动车型的350 V等级系统。
传统燃油车12 V等级系统的供电架构如图1所示，其中由12 V蓄电池和12 V发电机通过旁路开关为整车电子模块供电，当起动机工作时，由DC ／DC模块将跌落的电源升压至稳定的12 V为后级负载提供输出。
图12 备用电源模块(全平台)
图13 备用电源模块(48 V独立平台)
图14 备用电源模块（350 V独立平台）
图15 EPS供电拓扑对比
同样以EPS模块为例，如图15所示，EPS供电节点增加的同时，相应的线束节点和熔断丝也会增加。另一方面，乘客能够通过仪表及 指示灯得到智能驾驶工况下由于备用供电模块运行带来的交互信息，其对照列表见表2。
表2备用电源模块交互信息
具体的诊断信息也可通过Onstar等数据收集模块上传到云端， 方便后台定位故障车辆并对车主提供 相应的援助。
4. 智能驾驶适配冗余供电方案对比
全平台冗余供电方案只需开发一款备用供电模块，且内部DC／DC为12 V等级，其功率元器件耐压要求较低， 硬件成本较有优势。但其独立供电源需要在原本的电源架构中新增一块12 V的蓄电池，其对整车而言会增加一定的布置体积、质量和成本。同时新增的蓄电池要求备用电源模块内部的DC ／DC具备双向升降压的功能，即正常工况下实时监控备用蓄电 池状态，由常规12 V蓄电池降压后为备用12 V蓄电池充电；常规12 V供电节点失效后，由备用12 V蓄电池升压后为冗余供电网络中的负载模块供电。该功能将增加模块软件的复 杂度，同时对备用12 V蓄电池的维护提出了额外的要求。
独立冗余供电方案在混动和纯电的车型上借助原有的48 V／ 350 V蓄电池作为冗余供电网络的备用电源，节省了额外电源的成本及整车布置体积、质量。其备用供电模块的内部DC ／DC在工作时只需处于单向降压模式，即在常规12 V供电节点失效后由48 V／ 350 V蓄电池降压后为冗余供电网络的负载模块供电。其功能实现较为简单，且软件和硬件能 够较大程度地复用常规供电网络的48 V（350 V） 转12 V DC ／DC模块的设计方 案。但相对于全平台冗余供电方案， 其备用供电模块内部的DC ／DC由于需要适配48 V和350 V的电压等级，硬件成本相较12 V等级的DC ／DC模块及隔 离开关模块会有所增加。且满足高压350 V的隔离开关技术尚未成熟，迅速开关所导致的电压应力、EMC等问题仍有待解决。而为了开发3种电压等级的独立备用供电模块，该方案的前期开发投入也会较高。
5. 结论
对于目前的市场而言，传统12V燃油车型、48V微混车型、350V混动／纯电车型市场占比尚未明确。在这样的环境下开发一款短期内能够同时适用于大多车型且满足智能驾驶需求的冗余供电架构，能够以较小的前期投入迅速取得市场的先机。而随着后期不同电压等级智能驾驶车型市场的占比逐渐明朗，高压隔离开关技术趋于成熟，半导体器件成本进一步降低，针对某一款主流电压等级的智能驾驶车型重新开发一款独立平台的整车冗余供电架构，则可有效降低成本以及整车布置体积和质量。