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e-Fuse：下一代整车架构电路保护的核心

2024-03-25 09:39:01·  来源：芝能汽车  
　

随着汽车技术的不断进步和智能化程度的提升，电子保险丝（e-Fuse）作为整车架构电路保护的关键部件，正逐渐取代传统的保险丝，成为汽车电气系统中的重要组成部分。


e-Fuse相较于传统的保险丝具有诸多优势，如寿命长、反应速度快、自恢复、体积小、功能丰富、维修成本低等，使其在自动驾驶迭代、低压系统升级以及E/E架构提升等方面得到了广泛的应用。



Part 1  优势比较


e-Fuse vs 传统保险丝



e-Fuse作为可编程、可升级、可诊断的电子保险丝，通过芯片与功率半导体开关替代了传统的继电器与保险丝。相比之下，它具有以下优势：


● 寿命长： 由于没有触点，e-Fuse的使用寿命较传统继电器更长。


● 反应速度快： e-Fuse能够实现快速的短路保护，关断速度远远快于传统保险丝，有效控制瞬态跌落电压和大电流问题。



● 自恢复： 在短路事件结束后，e-Fuse能够自动恢复，而传统保险丝则需要手动更换。

● 体积小： e-Fuse的体积相对较小，有助于整车布局的优化。

● 功能丰富： e-Fuse具有可编程、可诊断的特性，能够满足不同的需求，并与车辆的智能化系统进行良好的兼容。

● 维修成本低： 由于e-Fuse具有自恢复的特性，维修成本相对较低。


Part 2  技术原理及应用场景


e-Fuse的工作原理是利用功率半导体MOSFET（或者IGBT等）和一个检测电阻器，通过监控电压实现对电路的保护。它可以与16位MCU等芯片配合，实现编程控制、监控和诊断功能。在电路发生过载或短路时，e-Fuse能够快速切断电流路径，保护电路免受损坏。



e-Fuse的应用场景涵盖了整车电气系统的各个方面，特别是在自动驾驶、低压系统升级和E/E架构提升等领域，其作用尤为突出。


随着汽车行业的发展，对电气系统安全性的要求越来越高，而e-Fuse的优越性能使其成为满足这一需求的理想选择。 e-Fuse不仅可以适用于低电流工作设计，还可以在很低的个位数电压下正常工作，而传统热保险丝在低电流和低电压水平下往往无法应用，因为无法获得熔断所需的自热电流。



传统集中式配电架构需要将电能从电池分配到各个负载系统，而智能配电系统采用分布式架构，减少了线束回路长度。e-Fuse的电流监测关断特性能够降低线径裕量的要求，进一步节省了线束成本。



e-Fuse的制造有两种主要路线：分立式和集成方案。分立式方案由几个场效应晶体管、一个电阻器和一个电感器构成，而集成电路方案则将这些部分或全部功能集成在一个芯片中。


在未来的发展趋势中，集成电路方案将更加受到关注。随着智能汽车的普及，对e-Fuse的性能和可靠性要求将不断提高，集成电路方案能够更好地满足这些要求，并且有望成为未来汽车电气系统中的主流解决方案。


预计未来几年，e-Fuse市场规模将持续扩大。特斯拉等领先厂商已经开始采用e-Fuse技术，而国内车企也在积极跟进。据预测，中国e-Fuse市场规模将在未来几年达到数十亿元级别，而长期来看，市场规模将进一步扩大。


汽车电子集成厂商将成为主要力量。相较于传统的半导体厂商和保险丝厂商，汽车电子集成厂商更具备与主机厂共同开发整车架构的能力，有望在e-Fuse领域占据重要地位。


小结


e-Fuse作为下一代整车架构电路保护的关键部件，将在未来汽车行业中发挥越来越重要的作用。其优越的性能和广阔的应用前景将为整个行业带来新的发展机遇。

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