随着整车电气负载的增加、 电气架构的发展、 新型能源的涌现， 电源系统设计也随之变革和优化， 从开始的保障电网用电平衡、 用电安全， 逐步发展到电网的智能、 绿色。电源系统设计已从电源部件的组合， 转型为电源网络的系统设计和电源网络的控制设计。

1 MOSFET 和 HSD 芯片的运用

在汽车电子领域配电方面， 随着 MOSFET 和 HSD 芯片的迅速发展， 目前已经可以做到使用单一芯片取代诸如继电器、 保险丝、 继电器驱动器等众多组件了。

从芯片的角度来看，MOSFET 寿命更长， 因此配置与组装组件时具有更多弹性。

传统保险丝和继电器都属于机电件， 属于材料和机械电气结合的领域， 而基于半导体技术的 MOSFET 和 HSD 芯片则是电子器件， 二者是有本质的区别的。智能配电技术就是采用 MOSFET 等芯片类产品取代传统的继电器保险， 对相应的设备进行供电， 并通过信号采集对设备用电进行智能监控和用电管理。

基于半导体器件的智能配电方案根据应用场景主要有如下两种：

1. 驱动芯片加 MOSFET 分立方案。这种方案的复杂度很高， 突出表现在：电流检测难度大， 电路保护复杂， 诊断功能复杂， 保护功能少， 保护速度慢， 保护策略复杂。该方案的综合成本较高， 适用于大电流场合。目前车载应用较少， 车载大电流应用还是以保险丝+继电器为主。

2.HSD 智能高边开关集成方案。单芯片集成了驱动、 MOSFET、 电流检测、 热保护、电压保护、 EMC、 各种诊断等功能。此方案十年前已开始普及， 至今仍限于小电流负载应用。至今仍限于小电流负载应用（<25A），成本低，可靠性高。

以特斯拉为例， 其 FBCM（前车身控制模块） 中大量使用低 RDS_ON（即低导通阻抗， 大电流） 的 MOSFET 用于电源分配， 总数在 50 颗以上；小电流采用了英飞凌的 HSD 芯片， 而作为二级配电的 LBCM（左车身控制模块） 中则只用了 20 颗左右的 MOSFET。

可见特斯拉是根据情况，大电流采用方案1，小电流采用方案2。

2 智能配电技术的优势

相较于传统配电方式， 智能配电技术存在较大的优势：

第一， 能源管理。根据用户场景进行智能化精准配电， 减少不必要的电力浪费， 让电力得到最优化的利用，可以智能化管理设备休眠与唤醒， 降低整车功耗。

第二， 独立控制和模块化管理。采用可编程的半导体器件分别控制每个回路后， 可实现整车复杂的 VMM（Vehicle Model Management， 车辆模块管理） ， 并且当需要设计变更时，还可支持 OTA 升级。

第三， 智能配电具备明显的安全优势。采用智能配电方式， 发生短路故障时， 可实现微妙（µS） 级保护， 瞬间切断故障回路， 保证重要设备的正常使用。如下表所示， 除了短路保护之外， 基于 MOSFET 的智能配电在过流保护、 过压保护、 过温保护以及相关异常检测方面都有传统配电所不具备的天然优势

第四， 采用智能配电方式， 可以有效避免线束冗余设计， 降低线径、 成本和重量。

为什么配电架构能够减少线束长度呢？我们看一下两者的架构就明白了。话不多说，上图。

智能配电盒对线束优化的对比

电子化后的智能配电盒，在设计上做到了极大的优化，配电融合了控制，配电盒变成了ECU，ACC、KL15等信号也可以省掉，负载到蓄电池只经过了一个半导体器件控制，线束回路得到了极大的简化，配电盒继电器控制回路和ECU继电器的保险丝回路也省掉了。

再来看线束重量，回路优化带来的线束长度节省当然会减轻线束重量，另一方面，智能配电盒带来的导线线径变小也是功不可没。保险丝因其保护不精确，导致线束裕量很大，而半导体器件因其精确的电流检测性能，可以准确识别线路过载及短路故障，做到可靠保护，进而降低对线径裕量的要求。

话不多说，我们上对比表，先看保险丝的设计匹配：

再看用半导体技术的设计匹配：

从上面的对比表我们可以看出来，同样的负载电流，线径可以降一档，如果负载是电机类负载，那就可以降两挡甚至更多。

第五，采用智能配电方式可靠程度更高

双供电的可靠性，包括双电源输入和双电源输出。

传统配电盒架构

特斯拉Model 3配电盒架构

传统配电盒实现双电源与特斯拉的差异如下：

（1）针对单路开路故障，两者基本等效，任意一个电源失效，都不影响供电。

（2）针对单路短路故障：

① 传统设计是双电源并联输入配电盒，电源输入就一个接线柱，短路可能导致供电失效；而特斯拉是两个电源接线柱，可靠性明显更高。

② 传统供电即使双线进入配电盒，并加双保险，因保险保护速度问题，电源可能会瞬时被拉低到欠压，导致供电故障。自动驾驶Tier 1大多要求供电支路故障快速关断，隔离时间在100µs左右，保险丝显然无法做到，而半导体的保护动作速度可以快至10µs级别。

③ 特斯拉采用双电源经MOSFET隔离后并联设计，是可以实现故障隔离的。针对输出单路短路故障，特斯拉的方案隔离时间可以更短。

Model 3全新的电子电气架构中，其电源分配架构及负载控制全部采用半导体器件，电源分配架构充分考虑了目前高度自动驾驶辅助系统供电及控制功能安全所需要的电源冗余要求。例如其12V电池的电源（BATT+）和高压DC/DC模块输出的12V电源（DC/DC IN）组成电源输入冗余，EPS输出也有冗余（EPS1和EPS2） 。

3 理想与现实的差距

智能配电技术方面，国内目前的应用受限于整车架构设计、用户使用场景的识别难度以及网络管理的复杂程度。在分布式电子电气架构下，如果实现智能配电，只能依托于复杂的网络管理，实现代价较大，且收益较小；在域集中式电子电气架构下，相对容易实现，但分场景的智能配电，国内整车企业经验不足。智能配电需要结合半导体类元器件，实现可编程、可监控、可诊断、温度检测、电流检测、过压检测、欠压检测等一系列功能。

当前， 对于汽车电子而言， 智能配电的应用还存在一定的技术难度， 特别是在软件控制策略、 保护机制、 容错管理、 线束老化检测等方面存在一些挑战， 这也是影响着车端智能配电技术广泛应用的主要因素。不过， 随着软硬件技术的不断成熟， 智能配电在车控领域的应用会逐步扩大。