新能源汽车里面的配电系统和E-Fuse

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新能源汽车配电系统升级

传统车的配电系统，ECU主要通过保险丝和继电器完成车载电器的电源控制，包括钥匙开关继电器、灯光继电器、喇叭继电器等，还有一些常供电的负载直接通过保险丝接蓄电池正极，如下图

传统保险丝或者继电器/熔断器有如下劣势

传统的保险丝在保护时会被熔断或者破坏

过流和短路保护速度慢，线束和用电器长时间大电流情形下会加速老化

保险丝作为传统的电器件，无法实现诊断功能

继电器的理想寿命是10万次，有限制

随着汽车智能化，电气化的不断升级，更小、更轻、更智能、更容易安装的智能电器盒出现了，特斯拉率先在MODEL 3中采用E-Fuse替代保险丝和继电器进行配电；

E-Fuse有什么优势呢？

重复使用：通断操作通过打开和关闭MOSFET来实现的

可监测：能实现电流、电压检测等功能

过压保护：能限制向后级的输出电压

过流保护：E-Fuse能够在电路大幅超过限制电流时，迅速切断回路，时间仅150us

热保护：过流、过压情况下都会产生大量的热量，当温度超过一定值时，E-Fuse关闭不输出，从而保护E-Fuse。

反向电流阻断：对于反接，感性负载产生的反向电压导致的反向电流进行阻断

那么，采用E-Fuse的系统，有什么优势呢？

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什么是E-Fuse

E-Fuse，和之前MCU文章介绍的E-Fuse不一样，这里的E-Fuse，是一种基于半导体实现的，可以提供用电安全保护的电路，一般由MOSFET作为开关，并配置驱动，采样，保护等电路形成 如下是TI基于高低边开关，或者驱动器+MOSFET实现的E-Fuse方案

如下是集成MOSFET的高边开关 TPS1HA08的框图

如下是基于驱动DRV8106+外置MOSFET实现的高边E-Fuse示意图

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E-Fuse的工作逻辑

小二理解，E-Fuse最重要的一点，是利用了MOSFET的SOA的特性，结合电压检测，电流检测，温度检测等，对MOSFET继续开关；

SOA如下图

A线  是由导通电阻RDS（on）max[ID=VDS/RDS（on）]限制的区域。该区域一般与ASO区域分开讨论。

B线 是受最大额定电流IDC（稳态直流）、ID（pulse）（脉冲）max限制的区域。即：Ids能够承载最大电流限制的线。

C线 是受通道损耗（Channel dissipation或者Channel loss，ID流经DS这是主要功率产生的功耗）限制的区域，电流和电压的乘积的最大值，即额定功耗限制的线路。

D线 是Vds的额定电压相关，受耐压VDSsmax限制的区域。

E线 是二次击穿限制， 与双极晶体管中的二次击穿区域类型相同，该区域在连续运行或以相对较长的脉冲宽度（几毫秒或更长）打开的条件下出现。

审核编辑：刘清