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ST主驅(qū)逆變器解決方案
2023-01-12 829次

  Traction Inverter(主驅(qū)逆變器)是電動(dòng)汽車動(dòng)力執(zhí)行單元的核心部件,它來(lái)自于電動(dòng)汽車動(dòng)力執(zhí)行單元的核心部件。VCU(車輛控制器)獲得扭距指令,從高壓電池組獲得電能,逆變器控制電機(jī)工作,為車輛提供驅(qū)動(dòng)扭矩和制動(dòng)扭矩,確保車輛的正常駕駛功能。目前,電動(dòng)汽車主驅(qū)逆變器中的功率器件是硅原料(以下簡(jiǎn)稱硅原料)Si)加工而成IGBT但由于材料的限制,傳統(tǒng)的半導(dǎo)體功率器件Si基功率器件在許多方面逐漸接近甚至達(dá)到了其材料的本征極限。碳化硅(以下簡(jiǎn)稱碳化硅)SiC)與第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料相比,Si材料具有高頻、高效、耐高壓、耐高溫等特點(diǎn)。根據(jù)相關(guān)檢測(cè)結(jié)果分析,選擇SiC選擇主驅(qū)逆變器IGBT逆變器體積可減少1/5,重量可減輕35%,功耗可減少20%至5%,效率可達(dá)99%以上,全車?yán)m(xù)航里程可提高5%以上,社會(huì)效益非常明顯。


ST主驅(qū)逆變器解決方案

  ▲ ST 系統(tǒng)框圖


  意法半導(dǎo)體基于汽車級(jí)的芯片:SiC 功率模塊(ADP60075W3),MCU(SPC58NN84),SBC(L9396),Gate Driver(L9502),模擬芯片以及邏輯保護(hù)芯片等,推出了滿足功能安全ASIL C的SiC主驅(qū)逆變器系統(tǒng)解決方案。


ST主驅(qū)逆變器解決方案

  ▲ ST 主驅(qū)逆變器Demo


  該主驅(qū)逆變器的控制部分主要由MCU(SPC58NN84)和SBC(L9396)組成,并且采用了旋轉(zhuǎn)變壓器軟件解碼進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)子位置實(shí)時(shí)檢測(cè)。


  MCU SPC58NN84:

  ●三個(gè)核@200MHz(兩對(duì)鎖步核)滿足ISO26262功能安全ASIL D需求

  GTM344滿足FOC控制需求

  SAR ADC支持高精度高速采樣,滿足電流,電壓,溫度模擬量采樣的需求

  SDADC支持差分采樣,滿足旋轉(zhuǎn)變壓器軟件解碼功能的需求

  Flash 6MB,滿足整車OTA功能需求

  可配置的功能安全模塊(Lockstep, ECC, CMU, FCCU, MEMU, LBIST, MBIST…)

  8路 SPI,8路CANFD,以太網(wǎng)等


  SBC L9396:

  電源管理:自帶Boost、Buck電路支持冷啟動(dòng),1路LDO 5V供電,1路LDO 3.3V、5V可配的供電,1路0.8-5V可配的供電,2路對(duì)板外供電的線性穩(wěn)壓器

  問(wèn)答式窗口看門(mén)狗

  PWM看門(mén)狗配合SPC58NN84的FCCU out

  Fail Safe Negative 輸出功能

  可配置故障狀態(tài)下的Reset輸出功能

  故障診斷寄存器

  支持ASIL D應(yīng)用

  SiC模塊的驅(qū)動(dòng)芯片為L(zhǎng)9502,具備強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)能力,能快速檢測(cè)過(guò)壓、欠壓、短路等故障,內(nèi)部集成原邊和副邊的通訊機(jī)制,用戶可以靈活地對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行配置。L9502不僅可驅(qū)動(dòng)SiC模塊,也適配IGBT模塊。


  隔離驅(qū)動(dòng)芯片L9502:

  具備最小10A拉電流和灌電流

  5MHz SPI

  集成DCM反激控制器

  支持在原邊和副邊實(shí)現(xiàn)ASC(主動(dòng)短路功能)和FreeWheel(關(guān)管)

  副邊NTC溫度檢測(cè)和母線電壓檢測(cè)

  集成過(guò)流保護(hù),混合關(guān)斷, DESAT,Vce/Vds有源鉗位,米勒鉗位等功能

  支持母線電壓快速放電功能

  支持功能安全ASIL D系統(tǒng)


  ST能夠?yàn)榭蛻籼峁┱椎腟iC主驅(qū)逆變器的參考設(shè)計(jì):

  系統(tǒng)設(shè)計(jì):

  系統(tǒng)架構(gòu)

  需求分析

  硬件原理圖

  PCB, BOM

  軟件算法庫(kù)

  L9396 CDD

  L9502 CDD

  旋變軟解碼包


  系統(tǒng)測(cè)試報(bào)告

  雙脈沖測(cè)試數(shù)據(jù)與報(bào)告

  臺(tái)架測(cè)試數(shù)據(jù)與報(bào)告

  功能安全ASIL C套件

  功能安全概念與需求

  技術(shù)安全概念與需求

  軟件安全需求/硬件安全需求

  安全分析FTA/FMEA/FMEDA/DFA

  在開(kāi)發(fā)工具鏈方面,ST能夠提供免費(fèi)的SPC5 Studio集成開(kāi)發(fā)環(huán)境;客戶也可以選擇商業(yè)付費(fèi)的工具, 比如Greenhill/Hightec等編譯器,PLS/Lauterbach等調(diào)試仿真器,以及面向Autosar環(huán)境的各種BSW/ASW工具鏈。

  為幫助客戶快速將產(chǎn)品推向市場(chǎng),ST還聯(lián)合第三方合作伙伴大灣區(qū)集成電路與系統(tǒng)應(yīng)用研究院(以下簡(jiǎn)稱為GIICS),推出了支持功能安全及AutoSAR的量產(chǎn)級(jí)SiC主驅(qū)逆變器的方案,以最大化加速客戶的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。該方案采用旋變軟解碼技術(shù)可有效降低成本,使用結(jié)溫估計(jì)技術(shù)對(duì)功率器件芯片進(jìn)行更加有效的保護(hù),應(yīng)用抖頻控制技術(shù)進(jìn)一步降低電力電子開(kāi)關(guān)控制的EMI幅值。


ST主驅(qū)逆變器解決方案

  ▲ GIICS SiC主驅(qū)逆變器實(shí)物


  基于上述技術(shù)的運(yùn)用,該SiC主驅(qū)逆變器系統(tǒng)解決方案具有高效、高功率密度、高可靠性、高安全性以及成本競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。

  • 意法半導(dǎo)體P-BOX高精度定位解決方案
  • 意法半導(dǎo)體P-BOX以 STA9100 GNSS 功能安全芯片量測(cè)為核心,融合ST ASM330LHB六軸慣性傳感器(IMU)輸出數(shù)據(jù),在處理器STA1385進(jìn)行GNSS/INS高精度組合導(dǎo)航解算,以實(shí)現(xiàn)城市多種復(fù)雜場(chǎng)景的車道級(jí)精準(zhǔn)定位,為高級(jí)別智能駕駛保駕護(hù)航。
    2023-01-13 3623次
  • 新能源汽車車載DCDC解決方案
  • 新能源汽車車載DCDC方案的功能安全支持ASIL-C/D?;A(chǔ)供電芯片(SBC)L9396為系統(tǒng)供電并帶有供電診斷和Watchdog監(jiān)控功能。當(dāng)供電異常時(shí),L9396可以提供硬線PIN,通過(guò)冗余的安全路徑,使系統(tǒng)進(jìn)入安全狀態(tài)。
    2023-01-13 918次
  • 符合ISO26262 ASIL D的碳化硅主驅(qū)電機(jī)控制方案
  • ST與GIICS基于上述ST汽車級(jí)芯片及功率模塊,聯(lián)合開(kāi)發(fā)出SiC主驅(qū)逆變器應(yīng)用解決方案,基于AUTOSAR架構(gòu),滿足功能安全ASIL D要求,同時(shí)使用旋變軟解碼技術(shù)進(jìn)一步降低成本。
    2023-01-12 905次
  • 電動(dòng)汽車VCU解決方案
  • L9788是ST最新一代的U-chip, 集成了多路電源管理、CAN_FD/LIN通信、喚醒、看門(mén)狗、多路高低邊驅(qū)動(dòng)等功能。僅一顆芯片替代傳統(tǒng)VCU的許多分立器件,高度集成化,提高產(chǎn)品的可靠性,降低系統(tǒng)成本以及簡(jiǎn)化客戶系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
    2023-01-12 1246次
  • 安全高效的ST車載智能網(wǎng)關(guān)方案
  • 車載智能網(wǎng)關(guān)是汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的核心控制裝置,負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)不同結(jié)構(gòu)和特征的CAN總線網(wǎng)絡(luò)、車載以太網(wǎng)及其他數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)交換、故障診斷、安全審查和防火墻、在線固件升級(jí)(FOTA)等工作。
    2023-01-12 594次

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