研究院与意法半导体联合推出符合ISO26262 ASIL D的碳化硅主驱电机控制方案

作者:GIICS 发布日期:2021-04-16 阅读量:665

据工信部公布的数据,2019年国内新能源汽车销量占全部汽车的4.7%, 2020年提升至5.4%;而5%被公认为是新能源汽车从导入期迈入成长期的临界点,这说明2020年我国新能源汽车正式跨入成长期。

在2020年慕尼黑南方电子展上,意法半导体(ST)和大湾区集成电路与系统应用研究院(GIICS)联合推出了主驱控制器的系统方案,助力中国新能源汽车发展,其控制板与驱动板的关键器件信息以及相关的双脉冲结果数据都可以在【DEMO】主驱逆变器参考设计找到信息。

随着汽车电气化与智能化的发展,功能安全逐步成为保证车辆安全的基本属性。对于支持辅助驾驶或自动驾驶的车辆,满足相关控制器的功能安全标准ASIL D是量产的必要条件。对于整车动力执行器的主驱控制器而言,在特定恶劣场景下,扭矩的异常输出可能会对人身财产安全造成极大的危害。通过功能安全概念阶段的风险危害分析(HARA)之后,S(Severity)/E(Exposure)/C(Controllability)也达到了ASIL D的最高等级的结果。因此,越来越多的一级供应商和整车厂提出主驱控制器的功能安全等级要符合ASIL D的要求。对于ASIL D的整体设计来说,需要设计更多的安全机制,如异构的扭矩估算的方法,相电流的两相偏差检查,更多的输入信号的高覆盖度的安全机制等等;另外,对于硬件来说,要大幅降低与安全目标相关的随机硬件失效。所以,更多的硬件冗余设计,以及选用高可靠性的元器件成了必不可少的设计思路。

同时,对于SiC高频应用,要设计专门的驱动电路,这对于各种故障的快速保护功能的实现显得尤为重要。

下面我们就目前的系统测试状态给出相应的测试数据及结果。

系统效率测试:


系统效率测试证明, 相较于Si控制器最大提升5.92%,SiC控制器最高效率点高于99%;相同电池容量的情况下,SiC控制器较Si控制器整车续航里程可提升5%;使用SiC电机控制器将在不增加整车三电系统成本的情况下,有效提高整车续航里程。

功能安全测试:


对于功能安全,准确的扭矩估算可在保证安全的同时提升用户驾乘体验,该解决方案同时使用两种不同的扭矩估算方法满足ASIL D功能安全要求;实测数据表明,两种扭矩估算精度均在20Nm以内。

关于上述各类系统测试数据,如需了解更多的细节,请联系我们(联系方式见文末)。

ST与GIICS基于上述ST汽车级芯片及功率模块,联合开发出SiC主驱逆变器应用解决方案,基于AUTOSAR架构,满足功能安全ASIL D要求,同时使用旋变软解码技术进一步降低成本,使用结温估计技术对功率器件芯片进行更加有效的保护,应用抖频控制等抑制谐波技术进一步优化动力系统的NVH性能,达到量产产品的要求。

▲ 台架实验区

▲ 实物图


该SiC主驱逆变器应用解决方案具有高效、高功率密度、高可靠性、高安全性以及成本竞争力强等诸多优点。GIICS可根据合作模式为客户提供如下交付物:


系统软硬件设计

● 系统架构

● 需求分析

● 硬件原理图

● PCB, BOM

● Autosar 应用层软件

● Autosar底层软件

● Autosar复杂驱动

● MCAL


系统测试报告

● 双脉冲测试数据与报告

● 台架测试数据与报告


功能安全ASIL D套件

● 功能安全概念与需求

● 技术安全概念与需求

● 软件安全需求/硬件安全需求

● 安全分析FTA/FMEA/FMEDA/DFA

● 功能安全L2&L3设计参考


除此之外,ST与GIICS还可为客户提供灵活的可定制化的高功率密度SiC控制器。如果希望了解更多SiC主驱逆变器相关信息及系统设计详情,请联系ST NEV应用第三方合作伙伴GIICS技术经理:

卢经理:lumiao@giics.com.cn

(内容来源:意法半导体)


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