ST先進SiC牽引電機逆變器解決方案

據中國汽車工業協會發布的7月份汽車行業產銷數據顯示，2021年7月份新能源汽車市場產銷環比和同比持續增長，雙雙創下歷史新高。1-7月新能源汽車滲透率已達10%，傳統汽車向新能源汽車轉變的趨勢越發明顯。中國在最近發布的十四五規劃中提出要突破新能源汽車高安全動力電池、高效驅動電機、高性能動力系統等關鍵技術。

那么如何實現這些技術的突破呢？

在高效驅動電機方面，采用第三代寬禁帶功率半導體（SiC）有望大幅提升驅動效率。意法半導體（ST）作為全球領先的汽車半導體供應商之一，多年前就開始布局新能源汽車領域，在2019年正式成立新能源車技術創新中心，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標準流程開發，滿足ASIL D等級。基于AutoSAR的軟件架構和模型化的軟件算法，為客戶前期方案評估和后續開發提供了便利，大大縮短了整個研發周期。

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還支持網絡安全，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推出了新一代超強性能的驅動芯片L9502E。該款驅動芯片同樣支持ASIL D系統，且驅動電流能力最小可達10A。L9502E內置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，可有效降低系統的成本。

ST推出的汽車級高性能SiC系列產品，可滿足客戶不同功率和電壓規格的需求。