电动压缩机设计-ASPM模块篇压缩机是汽车空调的一部分，它通过将制冷剂压缩成高温高压的气体，再流经冷凝器，节流阀和蒸发器换热，实现车内外的冷热交换。传统燃油车以发动机为动力，通过皮带带动压缩机转动。而新能源汽车脱离了发动机，以电池为动力，通过逆变电路驱动无刷直流电机，从而带动压缩机转动，实现空调的冷热交换功能。
电动压缩机是电动汽车热管理的核心部件，除了可以提高车厢内的环境舒适度（制冷，制热）以外，对电驱动系统的温度控制发挥着重要作用，对电池的使用寿命、充电速度和续航里程都至关重要。
电动压缩机需要满足不断增加的需求，包括低成本、更小尺寸、更少振动和噪声、更高功率级别和更高能效。这些需求离不开压缩机驱动电路的设计和优秀器件的选型。
电动压缩机功能包括：驱动电机（逆变电路：包括ASPM模块或者分立器件搭载门极驱动，电压/电流/温度检测及保护，电源转换），与主机通讯（CAN或者LIN ,接收启停和转速信号，发送运行状态和故障信号）等，安森美(onsemi)在每个电路中都有相应的解决方案（图1）PG电子官方网站。本文重点探讨逆变电路ASPM模块方案。
汽车级智能功率模块（Automotive Smart Power Module，ASPM）是一种集成了功率半导体器件、驱动电路和控制电路的模块化解决方案，旨在提供高效、可靠、紧凑的电力转换和控制。
ASPM模块功率芯片和 IC 芯片被直接焊接到铜质的引脚框架上，接着用陶瓷覆盖引脚框架，最后放到环氧树脂中浇铸成型。相比分立方案来说大大减小了寄生电感，减少了整体设计的器件的数量和PCB 板所需的面积，提供高绝缘耐压并能维持良好散热性能。
在成本上如果单独比较ASPM模块和分立器件的器件成本，模块的成本会更高。但从整个系统成本来说，考虑到PCB、机械安装、质量和性能成本，系统功率越高，使用ASPM模块会更有优势。
在电动压缩机的设计中，散热特性是一个关键因素，它直接影响到模块的电流承载能力。因此，封装的散热特性在决定其性能表现时至关重要。在散热特性、封装尺寸以及隔离特性之间存在着权衡关系。优秀的封装技术的关键在于，优化封装尺寸，同时保持卓越的散热性能，而不牺牲隔离等级。
以650V ASPM27系列为例，这些模块采用了DBC（覆铜板）基板技术，带来了良好的散热性能。功率芯片直接贴装在DBC基板上，使得热量能够更有效地从芯片传导至外部，从而提高了散热效率和可靠性，这对于维持功率模块在大电流工作下的长期稳定性和延长使用寿命至关重要。
因为温度直接影响产品的性能、可靠性和寿命，所以大多数设计者都希望精确了解功率芯片的温度。然而，由于封装内部的功率芯片（如IGBT、FRD）是在高压条件下工作的，直接测量其温度变得较为困难。过去，由于成本和技术原因，设计者往往不是直接测量功率芯片的温度，而是采用外置的NTC热敏电阻去检测模块或散热器的温度，这种方法虽然简单，但并不能准确反映功率组件本身的温度情况。而在1200V ASPM34系列中，设计上的一大创新点就是将NTC热敏电阻与功率芯片集成在同一陶瓷基板上，实现在模块内部进行温度采样。这样一来，就能够更加准确地反映出功率芯片的实际温度状况，让开发人员清楚的知道模块内部温度裕量，并在系统控制中做相应的措施，比如在低转速时，系统散热不好导致模块温度过高，可以适当提高频率，加强散热；或者在高频大功率时适当降低频率或者做过温停机保护。安森美的ASPM模块的开关频率设计高达20kHz以上（ASPM27-V3可达40kHz,FS4的IGBT开关速度更快,开关损耗更低），可以轻松应对现有电动压缩机15000转/分钟以下的转速采样要求。
ASPM相比分立IGBT方案极大程度的降低了线路电感，无需考虑分立器件间的电气安全距离；引脚与散热面间高达2500V的绝缘，无需像IGBT那样必须额外增加绝缘垫片。且安装方便，可靠性高。
ASPM模块集成了优化的保护电路和与IGBT 开关特征相匹配的驱动，可以为开发者极大的缩短电路匹配和开发时间。通过集成欠压保护功能和短路保护功能，系统可靠性得到了很大程度的提高。内置高速 HVIC 具备抵抗dv/dt 和负压的能力，提供了一种无需光耦隔离的 IGBT 驱动能力。集成的 HVIC 允许使用无需负电源的单电源驱动的拓扑。
要实现更高的可靠性，可以尽量减小不同材料间CTE的mismatch。安森美的ASPM模块通过AEC-Q和AQG324认证，分立器件是按照AECQ100/101进行认证的。我们也可以考虑根据客户特定的要求进行一些特殊的可靠性测试。
为高压环境下的电动压缩机选择功率器件时需要考虑到裕量的概念，以确保有足够的安全余地应对各种条件下的电压波动和瞬态事件。
1.稳态电压裕量：在正常工作状态下，考虑到电压波动、负载变化等因素，设计时通常会让实际工作电压低于功率器件标称耐压值，比如如果电池系统最高电压为400V，则650V耐压的器件提供了250V的电压裕量。
2.瞬态电压裕量：在开关操作或电网异常等情况下，可能会出现瞬间的电压尖峰，此时裕量用来保证在这些短暂但强烈的电压冲击下，器件不会被击穿。
3.可靠性裕量：长期运行过程中，功率器件的耐压性能可能会因为温度、老化等因素逐渐下降，因此提供足够的电压裕量有助于延长器件寿命，提升整个系统的可靠性。
650V耐压的功率器件在应用于峰值电压接近其额定值的系统时，设计者需要仔细评估电压裕量是否足够，确保在所有预期的操作条件下，功率器件都能安全稳定地工作。随着电动汽车技术的发展，电池电压平台不断上升，有些车企的400V平台的峰值电压达到了500V以上，当原有的650V ASPM模块在新的应用场合下裕量不足时，就会推动市场和技术向更高耐压等级如750V的ASPM模块发展。
在800V平台，由于乘用车压缩机尺寸比较小，选用1200V 模块时PCB设计难度相对较大，因为小型化的压缩机内部空间有限，设计高电压等级的PCB布局时需要确保关键元器件之间有足够的电气安全距离，这对于高密度封装的功率模块来说是一项挑战。模块在高电压下工作时产生的损耗更大，需要高效的散热方案，而小型化设计可能限制了散热面积和散热路径的设计，增加了热管理设计的复杂度。高电压等级意味着更高的电磁干扰风险，需要更加细致的PCB走线设计和屏蔽措施，以符合相关电磁兼容标准。还需确保在高电压水平下，PCB的绝缘性能达标，防止爬电、击穿等问题的发生。高电压和大电流传输所需的线路宽度、间距以及层数都可能增加，同时也需要考虑降低寄生参数的影响，如电感和电阻，以优化开关性能和减少损耗。针对这些挑战和需求，安森美即将推出下一代更小尺寸的1200V模块，内部集成最新的FS7 IGBT，解决上述挑战，实现更优化的性能，面积缩小了36%，并且还提高了绝缘耐压特性，为电动压缩机的设计带来更多提升。
1.设计时建议功率地和数字地单点接地，接地线.采样电阻距离Nu，Nv，Nw引脚应该尽量的短，减少走线.Csc保护RC的走线应该尽量的短，且滤波电容的地最好接到控制地而非功率地；
5.自举电容和稳压管放置在距离模块引脚最近的地方，每一路之间应考虑电气间隙和爬电距离要求；自举电容的充放电让其本身成为一个干扰源，应注意他与其他易被干扰的弱电电路之间的距离；
7.输入控制信号Vin的RC都应靠近模块引脚，而非mcu，确保输入到模块内部的信号是干净的。
ASPM模块是汽车电动压缩机、水泵等电机控制中理想的件；但随着汽车电池往更高的电压发展（比如电池最高电压达到900V以上），且效率要求越来越高，使用IGBT作为功率器件的ASPM面临一定的局限性。相同耐压规格的SiC器件本身耐压远高于IGBT，且其开关损耗远低于IGBT器件，可以适应更高转速，更高效率的要求。
电动助力转向系统其本身是一个比较复杂的非线性随动系统，这就决定了获取系统精确的数学模型的有很大困难。另外系统本身受到诸如车速、扭矩测量装置精度与灵敏度、路况等因素产生的系统扰动等变数的影响，事实上对系统对精确度要求不是非常高，而对系统的实时性要求比较高。而糊不依赖系统的精确数学模型，对系统参数变化不很敏感，具有很强的鲁棒性和控制稳定性。很适合汽车这一类快速动态统。 针对转向系统的“轻”与“灵”的矛盾（车转向系统的转向轻便性与路感相互制约的现象）提出一种能获得理想助力特性的策略，并根据此策略确定了一种双模糊表的模糊自调整PD。很好地解决了“轻”与“灵”的矛盾，并在提高轻便性的同时保证驾驶员可以获得充分的路感。 1
电动汽车充电是电动汽车使用过程中必不可少的环节，充电快慢影响着电动汽车用户出行的规律。根据电动车电池组的技术特性和使用性质，存在着不同的充电设施，不同的充电模式，不同的充电方法。电动汽车充电主要有三种方法：一是公共的交、直流充电桩；二是私用的交流充电桩；三是便携式充电器。 现阶段使用公共充电桩充电，车主需要面对寻找充电桩麻烦、找到充电桩却无法充电等问题；而在小区里物业对私用充电桩的安装等方面要求很苛刻，常常会把很多人挡在门外，显然充电困难问题无疑还是最大的用车问题。然而，便携式充电器在现阶段让该问题从一定程度上得到缓解，只要能找到符合要求的家用插座的地方就可以用它给电动汽车充电。满足这种需求的便携式充电器就是电动汽车模式2
汽车模式2充电的装置 /
混合动力电动型汽车电池中的电子组件是提高性能和安全性的关键。在集成电路设计领域的新技术使电池组设计师能进一步提高锂离子电池的性能。更高的测量准确度、更坚固的数据链路和电池容量的主动电荷平衡都帮助实现了更低的成本、更长的行驶周期和更快的充电。 典型的电池组方框图 (图 1) 由几组串联连接的锂离子电池组成，它们的测量和平衡由高压模拟集成电路完成。这些模拟前端 (AFE) IC 执行艰难的测量每节电池电压、电流和温度的任务，并向控制电路传递数据。运用电池数据计算电池组的电荷状态和健康状态。可能命令前端 IC 给某些电池充电或放电，以在电池组内保持平衡的电荷状态。 图 1：电池组方框图 BATTERY PACK：电
新能源电动车的“三电”技术，相信很多朋友都能说出“电池、电机、电控”，不仅仅是消费者把“电池”排在第一位，厂家在宣传时也经常把“电池技术”拿来展示，那为什么消费者和厂家，最先提及的都是电池技术，而不是电机技术呢？咱们从两个方面来解释这个问题。 电动汽车的续航和安全问题，才是消费者和厂家关注 电动汽车目前相对燃油车来说，受目前整体的基础设施布局影响，消费者最关心的就是续航问题，而续航首先涉及到的就是电池容量、充电速度（两者其实是同类问题）还有电池衰减。消费者可能会觉得，提高续航就是把电池容量做大，把能量密度做高就可以了，但是落实到工程师，需要综合考虑各方面并且达到相对平衡，所以就涉及到了电池的放电倍率和热控制，也就引申出了
车的“三电”技术 /
致力实现智能、安全，以及互连世界的半导体技术领先供应商─美高森美公司(Microsemi Corporation，纽约纳斯达克交易所代号：MSCC)宣布与电力线通信开发商Ariane Controls公司合作，为业界首个支持主要新兴电动汽车充电和相关智能电网标准的开发平台提供FPGA技术。 Ariane Controls的AC-CPM1 AutoGrade J2931评测和开发板充分利用Microsemi ProASIC®3快闪FPGA的性能和灵活性，加快电动汽车和电动汽车供电设备之间的J2931汽车标准通信系统的开发速度。Microsemi ProASIC3 FPGA是行业内唯一能够满足结温要求达135C的
引言： 电动汽车仪表盘是一种集 LED 、 LCD 显示技术、步进电机控制技术于一体，适应电动汽车电子化、数字化、信息化发展的高新技术产品，它是驾驶员与汽车进行信息交流的窗口，是一个多信息显示平台，显示电机状态、电池组状态、行驶信息、底盘信息、指示报警等信息。 Freescale 的 S12HY32 是汽车仪表盘设计专用 16 位 MCU ，笔者以 S12HY32 为核心设计了一款电动汽车仪表盘，它采用步进电机进行指针的指示，具有很好的数据控制特性，并能及时反映汽车加减速、电压电流上升与下降等各种工况，提高了整个系统的平稳性和定位精度，同时保留了机械指针指示的直观、有动感、符合驾驶员习惯等优点。采用 LED 显示转向灯、远
随着低速电动车产业规模的不断扩大，市场反响也愈加强烈。巨大的市场需求让这个产业迅速成长，从而受到汽车行业前所未有的关注，也因此成为了众矢之的。曾有业内人士如此表示，低速电动车就是一个跋涉在生死边缘的产业，有人叫好，也有人唱悲。虽然我们不知道低速电动车的最后结局是“悲”还是“喜”，但记者通过对那些关注低速电动车的业界老领导、老专家们的采访来看，大部分的呼声还是希望低速电动车这个惠民利民的产业得到相关部门的认可，给予正名。 原机械工业部副部长沈烈初表示，对低速电动车不能一棍子打死，应当由市场来评判这个产业的“白与黑”。而原机械工业部电工局局长、现任中国电工技术学会名誉理事长、亚太电动车协会执行委员周鹤良老先生与沈烈初对低速电动车该
业界对大容量电容器的期待日益高涨。目前，作为蓄电器件开发锂离子充电电池的企业比较多，但因用途的不同，输出特性和充放电循环寿命存在极限。安全方面也有人表示担忧。 在电容器中，开发历史较长的是双电层电容器（EDLC）。日前记者就EDLC的行业动向，采访了曾经在松下从事过EDLC开发，现任电容器企业咨询顾问的西野敦（西野工程师事务所所长）。 ——请介绍一下大容量EDLC受到关注的原因。 主要原因在于最近几年频繁发生的各种充电电池起火事故。例如，从2011年开始，多次听到配备中国产锂离子充电电池的纯电动汽车（EV）起火的新闻——乘用车和巴士配备的锂离子充电电池突然起火，在路上就烧起来了。 这些火灾事故虽然少不了
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