ST先進(jìn)SiC牽引電機逆變器解決方案

據中國汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì )發(fā)布的7月份汽車(chē)行業(yè)產(chǎn)銷(xiāo)數據顯示，2021年7月份新能源汽車(chē)市場(chǎng)產(chǎn)銷(xiāo)環(huán)比和同比持續增長(cháng)，雙雙創(chuàng )下歷史新高。1-7月新能源汽車(chē)滲透率已達10%，傳統汽車(chē)向新能源汽車(chē)轉變的趨勢越發(fā)明顯。中國在最近發(fā)布的十四五規劃中提出要突破新能源汽車(chē)高安全動(dòng)力電池、高效驅動(dòng)電機、高性能動(dòng)力系統等關(guān)鍵技術(shù)。

那么如何實(shí)現這些技術(shù)的突破呢？

在高效驅動(dòng)電機方面，采用第三代寬禁帶功率半導體（SiC）有望大幅提升驅動(dòng)效率。意法半導體（ST）作為全球領(lǐng)先的汽車(chē)半導體供應商之一，多年前就開(kāi)始布局新能源汽車(chē)領(lǐng)域，在2019年正式成立新能源車(chē)技術(shù)創(chuàng )新中心，推出了SiC牽引電機逆變器的整體解決方案。該方案按照功能安全IS026262標準流程開(kāi)發(fā)，滿(mǎn)足ASIL D等級?；贏(yíng)utoSAR的軟件架構和模型化的軟件算法，為客戶(hù)前期方案評估和后續開(kāi)發(fā)提供了便利，大大縮短了整個(gè)研發(fā)周期。

Gen2 SiC牽引電機逆變器Demo（左）

SiC牽引電機逆變器系統框圖（右）

ST的SiC牽引電機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MCU: SPC58NN84。該MCU有3個(gè)主頻200MHz的核（其中2個(gè)帶鎖步功能），6Mbyte Flash, 第三代GTM模塊，豐富的外設資源CAN FD/SPI/Ethernet，6個(gè)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。

為達到ASIL D等級系統，必不可少的系統基礎芯片（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IO供電，250mA的外設和ADC供電，獨立的多通道傳感器供電。為滿(mǎn)足功能安全，L9396還具備問(wèn)答式和窗口式雙重看門(mén)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(lèi)型的IGBT和SiC，ST推出了新一代超強性能的驅動(dòng)芯片L9502E。該款驅動(dòng)芯片同樣支持ASIL D系統，且驅動(dòng)電流能力最小可達10A。L9502E內置flyback控制器，一個(gè)10位隔離ADC，5MHz SPI通信，冗余的故障報警硬線(xiàn)及一系列可靠的診斷保護功能。除此之外，L9502E還集成了獨特的母線(xiàn)電壓主動(dòng)放電功能，使用該功能，可有效降低系統的成本。

ST推出的汽車(chē)級高性能SiC系列產(chǎn)品，可滿(mǎn)足客戶(hù)不同功率和電壓規格的需求。