Der heute führende Ansatz: Backup-Blei-Säure-Batterie + 12V/12V DC/DC-Wandler
Einige Level-3-Fahrzeuge auf dem Markt begegnen der ASIL-D-Herausforderung mit einer Backup-Blei-Säure-Batterie, die über einen 12-V/12-V-Abwärts-/Aufwärtswandler an ein sekundäres oder Backup-Bordnetz angeschlossen ist. Der Abwärts-/Aufwärtswandler erfüllt zwei wichtige Funktionen: Erstens liefert er unabhängig von der Spannung der Backup-Batterie eine stabile Ausgangsspannung und stellt so sicher, dass die sicherheitskritischen Verbraucher eine Nennspannung erhalten. Zweitens stellt er sicher, dass die Backup-Blei-Säure-Batterie ausreichend geladen ist und über genügend gespeicherte Energie (einschließlich einer Sicherheitsreserve) verfügt, um im Falle eines Ausfalls des primären Bordnetzes die Anforderungen des Einsatzprofils zu erfüllen.
Ein zusätzlicher Stromverteilungsschalter steuert bei Bedarf den Stromfluss vom primären zum sekundären Bordnetz und umgekehrt. Der Schalter selbst muss ebenfalls gemäß den Anforderungen der funktionalen Sicherheit nach ASIL-D ausgelegt sein.
Eine maßgeschneiderte Lösung: HV/LV-Backup-DC/DC-Wandler
Eine alternative Lösung, die in der Automobilbranche zunehmend an Bedeutung gewinnt, um die funktionalen Sicherheitsanforderungen von Niedervolt-Bordnetzen zu erfüllen – insbesondere bei PHEVs und BEVs, bei denen ein zusätzlicher Energiespeicher auf der HV-Seite bereits vorhanden ist – ist die Verwendung eines Hochvolt-Niedervolt-Backup-DC/DC-Wandlers, der direkt an den Hauptakkumulator angeschlossen ist. Diese Konfiguration verfügt zusätzlich über ein sekundäres Backup-Bordnetz mit eigenem Stromverteilungsnetz und Leistungsschaltern.
Diese Lösung überwindet die Einschränkungen des zuvor diskutierten Ansatzes und bietet gleichzeitig mehrere entscheidende Vorteile. Ihr größter Vorteil ist die verlängerte Betriebslebensdauer von bis zu 15 Jahren im Vergleich zur 3–5-jährigen Lebensdauer von Blei-Säure-Batterien. Dadurch eignet sie sich hervorragend für sicherheitskritische Systeme, die langfristige Zuverlässigkeit erfordern. Darüber hinaus ist ihre Leistung im Allgemeinen unabhängig von Umgebungstemperatur und Ladezustand – Faktoren, die bei batteriebasierten Lösungen oft eine Herausforderung darstellen.
Effektives Wärmemanagement bei Spitzenlast
Die höhere Leistungsdichte des Backup-DC/DC-Wandlers führt zu einer kompakten Größe und einem geringen Gewicht und bietet OEMs mehr Flexibilität bei der Entscheidung, wo das Modul im Fahrzeug platziert werden soll.
Förderung von Innovationen in der Leistungselektronik mit STMicroelectronics
Das Tempo des Wandels in der Automobilindustrie, angetrieben durch die rasanten Fortschritte bei der Elektrifizierung und bei softwaredefinierten Fahrzeugen, erfordert ein zunehmend kollaboratives Umfeld, in dem Automobilhersteller und ihre Zulieferernetzwerke ihre jeweiligen Stärken einbringen, um der zunehmenden technologischen Komplexität zu begegnen und Innovationen zu beschleunigen.
Flex arbeitet mit einem globalen Halbleiterunternehmen zusammen STMicroelectronics an der nächsten Generation von Leistungselektronik für BEVs. Dazu gehört die Nutzung von STMicroelectronics-Produkten zur Stromversorgung der Hochspannungs-Kombieinheiten (HV) des Flex. Diese kombinieren einen primären DC/DC-Wandler und ein integriertes Ladegerät zu einer Komplettlösung für die Stromumwandlung von BEVs.
Flex nutzt außerdem die SiC-MOSFET-Technologie von ST und Hervorragende Mikrocontroller für die Automobilindustrie — beides ist für den effizienten und sicheren Betrieb von Stromrichtern von entscheidender Bedeutung — in unserem Backup-DC/DC-Wandler.
In Kombination mit den fortschrittlichen Fertigungsmöglichkeiten von Flex sollen die HV-Kombieinheiten und Backup-DC/DC-Wandler es den Automobilherstellern ermöglichen, die Entwicklung von Elektrofahrzeugen zu beschleunigen.