Protección contra fallas eléctricas para vehículos autónomos

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Imagínese esto: viaja en un vehículo autónomo, sin volante. ¡Es el futuro! Puede sentarse en la parte de atrás y dormir, trabajar, ver una película o pasar tiempo con sus seres queridos. La computadora del automóvil se encarga de todo, pero al igual que nosotros, las computadoras tienen necesidades. La computadora de respaldo de la computadora también tiene las mismas necesidades. El más grande es la electricidad. No fluyen electrones, e incluso las mejores computadoras son simplemente pisapapeles. Con su vida en juego, no querrá que esa computadora pierda energía de repente.

BMW i3, imagen de Zachary Shahan.

Hoy en día, un problema eléctrico grave en el vehículo probablemente no lo matará. Incluso si pierde completamente la energía, puede deslizar el automóvil hacia el arcén o hacia un estacionamiento para esperar con seguridad un camión de dos en la mayoría de los casos. Pero eso solo es posible porque su cerebro sigue funcionando y puede conducir el automóvil a un lugar seguro, aplicar los frenos y detenerse de manera segura.

¿Ordenadores conduciendo? No tanto. Un cortocircuito dejaría el automóvil no solo sin energía, sino al 100% fuera de control.

Es por eso que investigadores del Instituto Fraunhofer de Confiabilidad y Microintegración IZM se han unido a socios en el proyecto HiBord. ¿La meta? Desarrollar un dispositivo de desconexión electrónica que sea capaz de aislar averías eléctricas y de forma rápida. Este módulo ya ha sido probado con éxito en un BMW i3.

Phillip Arnold, investigador asociado de Fraunhofer IZM, explica: “En los sistemas convencionales, cualquier subtensión en la carretera puede provocar una falla repentina e incontrolada de toda la electrónica de a bordo, incluidos los sistemas de frenado y dirección. Esto presenta un riesgo inaceptable, especialmente cuando se viaja a altas velocidades. Pero con nuestro nuevo módulo, parte del sistema eléctrico a bordo continúa funcionando como antes, de modo que un vehículo completamente automatizado aún tendría tiempo suficiente para llevar a los pasajeros a un lugar seguro, al carril de emergencia de la autopista, por ejemplo, o al estacionamiento. . “

Una forma posible de aislar todas las fallas eléctricas sería brindar a los sistemas críticos un sistema eléctrico completamente independiente y redundante, con un disyuntor, relé y / o fusible listo para cambiar las fuentes de energía si alguna falla. El problema con ese enfoque no es solo el costo, sino el espacio que ocuparía una batería adicional de 12v (o tres) y todo el resto del cableado asociado. Los investigadores trabajaron para encontrar mejores métodos.

El nuevo dispositivo de protección utiliza una serie de MOSFET, componentes de conmutación eléctrica, para permitir o bloquear de forma segura los circuitos de alimentación en un área con falla. Si parte del sistema eléctrico del automóvil falla, la falla se aísla cuando las necesidades de energía exceden lo que permite el MOSFET. Este aislamiento permite que los sistemas críticos sigan funcionando, dando energía a la computadora del automóvil durante el tiempo suficiente para deslizarse de manera segura (mientras se conduce) para llevar el automóvil y los pasajeros a un lugar seguro.

El uso de MOSFET de alta capacidad tiene otro beneficio: la longevidad. Los circuitos de conmutación pueden manejar 300 amperios, lo que está muy por encima de lo que jamás vería que necesita una computadora de 12v. Al estar muy por debajo de lo que pueden manejar los circuitos, tendrán una larga vida útil antes de fallas.

Aún mejor, los MOSFET son rápidos. Mientras que un fusible convencional tarda alrededor de 20 milisegundos en dispararse, el dispositivo de desconexión construido por los investigadores detecta una falla en 10 microsegundos y solo requiere otros 300 microsegundos antes de dispararse. Esto lo hace más de 60 veces más rápido que los sistemas de fusibles actuales. Los resultados también mostraron que el módulo es capaz de aislar de manera confiable una corriente de hasta 700 amperios sin propagación del cortocircuito inicial.

El módulo ya se ha probado con éxito en un vehículo de demostración BMW i3, por lo que sabemos que puede funcionar en un vehículo eléctrico. Los investigadores dicen que está diseñado de tal manera que, en teoría, puede usarse en cualquier vehículo eléctrico.

Con este desarrollo, los futuros vehículos eléctricos autónomos serán mucho más seguros de lo que serían de otra manera. Incluso las colisiones menores pueden crear cortocircuitos eléctricos que apagarían todo el sistema eléctrico de 12v, junto con muchas otras fallas. Con la capacidad de aislar rápidamente fallas, los vehículos autónomos podrán mantener sus cerebros electrónicos funcionando al menos un poco más sin sistemas de respaldo costosos y voluminosos que también pueden fallar.

Esto hará que sea mucho más fácil para nosotros confiar cosas importantes como nuestras vidas, las vidas de nuestros seres queridos y nuestra propiedad a estos sistemas.

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Y eso es todo por ahora, me despido hasta la próxima noticia. ¡Hasta la vista!

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