ST先進(jìn)SiC牽引電機(jī)逆變器解決方案

據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會發(fā)布的7月份汽車行業(yè)產(chǎn)銷數(shù)據(jù)顯示，2021年7月份新能源汽車市場產(chǎn)銷環(huán)比和同比持續(xù)增長，雙雙創(chuàng)下歷史新高。1-7月新能源汽車滲透率已達(dá)10%，傳統(tǒng)汽車向新能源汽車轉(zhuǎn)變的趨勢越發(fā)明顯。中國在最近發(fā)布的十四五規(guī)劃中提出要突破新能源汽車高安全動力電池、高效驅(qū)動電機(jī)、高性能動力系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)。

那么如何實現(xiàn)這些技術(shù)的突破呢？

在高效驅(qū)動電機(jī)方面，采用第三代寬禁帶功率半導(dǎo)體（SiC）有望大幅提升驅(qū)動效率。意法半導(dǎo)體（ST）作為全球領(lǐng)先的汽車半導(dǎo)體供應(yīng)商之一，多年前就開始布局新能源汽車領(lǐng)域，在2019年正式成立新能源車技術(shù)創(chuàng)新中心，推出了SiC牽引電機(jī)逆變器的整體解決方案。該方案按照功能安全I(xiàn)S026262標(biāo)準(zhǔn)流程開發(fā)，滿足ASIL D等級。基于AutoSAR的軟件架構(gòu)和模型化的軟件算法，為客戶前期方案評估和后續(xù)開發(fā)提供了便利，大大縮短了整個研發(fā)周期。

Gen2 SiC牽引電機(jī)逆變器Demo（左）

SiC牽引電機(jī)逆變器系統(tǒng)框圖（右）

ST的SiC牽引電機(jī)逆變器采用高可靠性、高性能且支持功能安全ASIL D等級的PowerPC架構(gòu)MCU: SPC58NN84。該MCU有3個主頻200MHz的核（其中2個帶鎖步功能），6Mbyte Flash, 第三代GTM模塊，豐富的外設(shè)資源CAN FD/SPI/Ethernet，6個高精度∑-?ADC（可支持兩路軟解碼）。SPC58NN84還支持網(wǎng)絡(luò)安全，具有硬件加密模塊。

為達(dá)到ASIL D等級系統(tǒng)，必不可少的系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片（SBC）L9396。L9396具有5路電源輸出：最高1A的可配置電壓輸出(0.8-5V)的微控制器供電，獨立的3.3V/5V 外設(shè)IO供電，250mA的外設(shè)和ADC供電，獨立的多通道傳感器供電。為滿足功能安全，L9396還具備問答式和窗口式雙重看門狗，安全狀態(tài)輸出且所有的電源軌都帶診斷功能。

為匹配不同類型的IGBT和SiC，ST推出了新一代超強(qiáng)性能的驅(qū)動芯片L9502E。該款驅(qū)動芯片同樣支持ASIL D系統(tǒng)，且驅(qū)動電流能力最小可達(dá)10A。L9502E內(nèi)置flyback控制器，一個10位隔離ADC，5MHz SPI通信，冗余的故障報警硬線及一系列可靠的診斷保護(hù)功能。除此之外，L9502E還集成了獨特的母線電壓主動放電功能，使用該功能，可有效降低系統(tǒng)的成本。

ST推出的汽車級高性能SiC系列產(chǎn)品，可滿足客戶不同功率和電壓規(guī)格的需求。