新能源汽车的底层建筑：汽车电子元器件

赛博疯子

新能源汽车的底层建筑：汽车电子元器件
: ]. b! a4 O0 b

Blah

新能源汽车的需求攀升催生专用的汽车级功率电子器件

7 P# p9 `6 _5 D3 f" ?. T当前汽车的功率半导体是从工业电子器件演化而来，经过汽车级认证后的电子元器件（车厂默认的准入条件）作为车规级产品有着更好、更可靠性的性能，而工业通用功率电子器件已经跟不上日新月异的新能源汽车的发展需求了。可以说，汽车芯片设计已经走过了初期的“将就用”的阶段，进入了精细化设计时期。

ESCAPE

功率电子设计需要与汽车平台化设计需求相结合
* P  J# ^* x. \0 E
0 c; Y: E9 [1 I* ^- G2 c! h汽车电子系统开发耗时一般要2到3年，如果后续有更新的需求，在整个设计周期内是没办法推倒重新开发的，这就使得任何折衷的开发过程都是不可取的，因为这样不仅牺牲性能，也需要消耗大量开发成本和时间：
2 I" _8 V1 V7 T! z3 j5 r: ]' q
3 @8 b) s, k; o7 Z7 f功率电子器件在慢慢与需求同步发展和改变，这样可以明显降低开发成本和周期。针对宽功率平台，前期开发可以使用一个版本的高性能产品，做到100~150Kw；
后续往下分解低功率版本（60Kw~100Kw）需求，只需要把功率模块更换为低性能版本，在电路层级和软件层级进行有限的调整即可；
$ v& L+ a- M* V7 F0 ~9 j. D9 z面对未来前驱和四驱版本的不同需求，还有特斯拉等的“疯狂模式”，功率层级也要做出相应的调整。

land

能化和功能安全设计要求的渗入

. G) e: c( t' _$ {/ ?功率电子一般而言是被动执行的功率器件，在前段通过栅极驱动器，接收指令后进行开关动作，随着智能化发展和功能安全的要求，需要额外增加逻辑判断和保护功能：
5 C1 N' b" V4 @% W+ k
在IGBT内部增加温度传感器，当系统可能出故障时，能够做出初步判断，再结合应用可以快速反馈给处理器，尝试降低车辆输出扭矩和速度，形成诊断的闭环；
: U0 a$ f' g8 T5 ~随着车辆的需求能量越来越大，电池电压往往处在临界偏高的状态，这个时候需要降低功率器件开关速度，保护开关电路安全，在电池电压处在合适范围时，功率器件能做最高效的开关动作
在功率电子拓扑定型的情况下，整个功率电子的设计过程中，最核心的工作是选择和匹配功率开关管和功率二极管的特性，这些主要器件特性包括：导通损耗（或导通电阻）、开关损耗、反向漏电流和反向恢复时间、反向耐压、温度特性。
- ?( O5 |6 ]: O6 o, c, F5 Z) f在相应的功能特性协同方面，功率开关管和功率二极管的导通损耗和开关损耗越小、反向漏电流和反向恢复时间越小，开关频率就可以做的越高，反向耐压越高，工作电压选择就可以越高，功率效率也就越高。