來源：新能源高壓架構(gòu)與安全；作者：臥虎藏龍

理想汽車自研的LPM（Li Power Module）高壓碳化硅（SiC）功率模塊是其純電戰(zhàn)略的核心技術(shù)之一，于2025年6月首次公開，搭載于旗艦純電車型理想i8及后續(xù)全系純電平臺。

該模塊通過取消傳統(tǒng)外露功率端子和螺栓連接，首創(chuàng)模塊本體“內(nèi)部開窗”設(shè)計，使電容和銅排可直接嵌套在模塊內(nèi)部。這一創(chuàng)新使模塊占地面積縮減50%，Y向尺寸減小40mm，為后排乘客釋放出寶貴的頭部與腿部空間。

并且理想通過優(yōu)化電流傳輸路徑、減小寄生參數(shù)，提升了模塊效率與可靠性，同時縮減體積、降低成本，突破了傳統(tǒng)半橋結(jié)構(gòu)在高功率場景下的散熱、空間限制，為新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)提供了更高效、緊湊的核心部件方案。

本期我們就來重點解析理想i8上應(yīng)用的LPM（Li Power Module）功率模塊的設(shè)計方案：

1、LPM功率模塊的主要設(shè)計指標(biāo)及亮點

2、LPM功率模塊的組成及工作原理

3、LPM模塊的內(nèi)部關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計解析

LPM模塊設(shè)計指標(biāo)及亮點

1、技術(shù)指標(biāo)

塑封尺寸：69.5mm x 43.0mm x 4.9mm

電流能力：350~500Arms

系統(tǒng)電感：10nH（統(tǒng)籌電容、模塊與互聯(lián)優(yōu)化的結(jié)果）

2、技術(shù)方案

核心工藝：芯片銀燒結(jié)、銅夾互連技術(shù)；塑封模塊、氣相焊、封閉銅冷板；基板直連技術(shù)、疊層銅排（大幅降低寄生電感）。

結(jié)構(gòu)設(shè)計：無功率端子設(shè)計（簡化 AMB 走線，降低端子寄生電感，絕緣距離擴大 5 倍）；高對稱電氣布局（銅夾補償空間不對稱，電壓均衡線抑制振蕩，左右獨立控制引腳）。

組裝優(yōu)化：封閉銅冷板全橋?qū)崿F(xiàn)極簡電控設(shè)計（消除泄露風(fēng)險，取消密封圈與壓塊）；一級零件數(shù)量降低 50%，組裝工序降低 40%。

3、核心優(yōu)勢

空間提升：打通模塊、電控、電驅(qū)與整車協(xié)同設(shè)計，將模塊面積優(yōu)勢轉(zhuǎn)換為整車空間優(yōu)勢，使整車關(guān)鍵空間參數(shù)增加24 毫米。

續(xù)航提升：系統(tǒng)電感達10nH（優(yōu)于對比模塊 A），帶來續(xù)航額外提升1%。

可靠性與質(zhì)量：通過 10 倍可靠性驗證，包括 > 10000 套全橋開發(fā)樣品、>1800 只全橋樣品的壽命極限與建模；全鏈條質(zhì)量管控（100% 自動化組裝工藝、4× 獨立 AOI 光學(xué)檢測、多層級老化與驗證等），實現(xiàn) 30 萬公里快速可靠性覆蓋。

LPM模塊設(shè)計方案

1、半橋式功率模塊的基本組成：

絕緣基板：作為整個模塊的基礎(chǔ)承載結(jié)構(gòu)，用于承載第一覆層、第二覆層和第三覆層，起到絕緣和支撐的作用。

上橋臂：由多個第一上開關(guān)管和多個第二上開關(guān)管組成，這些開關(guān)管均設(shè)置在第一覆層上，是電流從電源正極流向第二覆層的關(guān)鍵通路，通過開關(guān)管的導(dǎo)通與斷開控制電流的傳輸。

下橋臂：由多個第一下開關(guān)管和多個第二下開關(guān)管組成，這些開關(guān)管均設(shè)置在第二覆層上，是電流從第二覆層流向電源負(fù)極的關(guān)鍵通路，同樣通過開關(guān)管的導(dǎo)通與斷開控制電流的傳輸。

第一覆層：作為導(dǎo)電載體，一端連接電源正極，為上橋臂的開關(guān)管提供電流輸入；同時，其上承載著上橋臂的第一上開關(guān)管和第二上開關(guān)管，是上橋臂開關(guān)管的安裝基礎(chǔ)和電連接載體。

第二覆層：作為電流中轉(zhuǎn)和輸出的核心載體，一端通過上橋臂與第一覆層連接，另一端通過下橋臂與第三覆層連接；其主要功能是向外部設(shè)備輸出交流電（AC），同時承載著下橋臂的第一下開關(guān)管和第二下開關(guān)管，為下橋臂開關(guān)管提供安裝基礎(chǔ)和電連接。

第三覆層：作為導(dǎo)電載體，一端連接電源負(fù)極，另一端通過下橋臂與第二覆層連接，是下橋臂開關(guān)管輸出電流的最終通路，將電流導(dǎo)回電源負(fù)極。

2、電流在半橋式功率模塊的流過路徑（DC 正極→AC→DC 負(fù)極）

① DC 正極到第二覆層（AC 輸出）

DC 正極連接第一覆層，電流從第一覆層分別流向其上的第一上開關(guān)管和第二上開關(guān)管（漏極輸入）；

電流經(jīng)第一上開關(guān)管、第二上開關(guān)管的源極流出，通過上橋臂與第二覆層的連接點（如第一連接夾）流入第二覆層，此時第二覆層輸出交流電（AC）至外部設(shè)備。

② 第二覆層（AC 輸出）到 DC 負(fù)極

從外部設(shè)備回流的電流進入第二覆層，流向其上的第一下開關(guān)管和第二下開關(guān)管（漏極輸入）；

電流經(jīng)第一下開關(guān)管、第二下開關(guān)管的源極流出，通過下橋臂與第三覆層的連接點（如第二連接夾）流入第三覆層；

第三覆層連接 DC 負(fù)極，電流最終流回 DC 負(fù)極，形成完整回路。

簡言之，電流路徑為：DC 正極→第一覆層→上橋臂開關(guān)管→第二覆層（AC 輸出）→下橋臂開關(guān)管→第三覆層→DC 負(fù)極，通過上、下橋臂開關(guān)管的交替導(dǎo)通 / 斷開，實現(xiàn) DC 到 AC 的轉(zhuǎn)換。

關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、覆層的作用

覆層（第一覆層、第二覆層、第三覆層）是附著在絕緣基板上的導(dǎo)電層（如金屬層），主要作用包括：

導(dǎo)電載體：第一覆層連接電源正極，作為上橋臂開關(guān)管的電流輸入載體；第二覆層負(fù)責(zé)向外部設(shè)備輸出交流電（AC），是上橋臂與下橋臂的電流中轉(zhuǎn)載體；第三覆層連接電源負(fù)極，作為下橋臂開關(guān)管的電流輸出載體。

承載開關(guān)管：上橋臂的第一上開關(guān)管、第二上開關(guān)管設(shè)置在第一覆層上，下橋臂的第一下開關(guān)管、第二下開關(guān)管設(shè)置在第二覆層上，覆層為開關(guān)管提供安裝基礎(chǔ)并實現(xiàn)電連接。

2、子覆層的作用

子覆層是第一覆層的細(xì)分結(jié)構(gòu)，包括第一子覆層和第二子覆層，具體作用如下：

隔離與獨立供電：第一子覆層上設(shè)置多個第一上開關(guān)管，第二子覆層上設(shè)置多個第二上開關(guān)管。

兩者物理分隔，可避免兩組上開關(guān)管的供電電壓（如 V1 + 和 V2+）相互干擾，防止電壓直接串流（例如避免 V1 + 直接流向第二上開關(guān)管，或 V2 + 直接流向第一上開關(guān)管），確保上橋臂中兩組開關(guān)管的電流路徑獨立且穩(wěn)定。

優(yōu)化電流分布：通過子覆層的分隔，可針對性地為第一上開關(guān)管和第二上開關(guān)管分配電流路徑，結(jié)合第一互聯(lián)線（連接兩子覆層）進一步平衡兩組開關(guān)管的電感和電壓，提升上橋臂的均流特性。

3、互聯(lián)線：

互連線包括第一互聯(lián)線和第二互聯(lián)線，均為導(dǎo)電連接線（如金屬線、鍵合線），作用如下：

第一互聯(lián)線：連接第一覆層的第一子覆層和第二子覆層（第一子覆層承載第一上開關(guān)管，第二子覆層承載第二上開關(guān)管），用于平衡兩子覆層的電壓 / 電流，減少兩組上開關(guān)管之間的干擾，降低漏極電感，提升上橋臂的穩(wěn)態(tài)均流性能。

第二互聯(lián)線：連接同一組開關(guān)管的源極（如各第一上開關(guān)管源極之間、各第二上開關(guān)管源極之間等），用于平衡同一組內(nèi)各開關(guān)管的寄生電感和電壓，減小源極電感差異，避免互聯(lián)電感過大，從而提升均流特性、降低振蕩風(fēng)險。

4、連接夾：

第一連接夾：導(dǎo)電連接件（如金屬夾），通過以下方式實現(xiàn)上橋臂與第二覆層的連接：

① 連接端的分布：

第一連接夾的各第一連接端分別與上橋臂中各第一上開關(guān)管的源極連接；

第一連接夾的各第二連接端分別與上橋臂中各第二上開關(guān)管的源極連接；

第一連接夾的第三連接端與第二覆層物理接觸并電連接（例如卡接或焊接在第二覆層上）。

② 電流傳輸路徑：

上橋臂中，第一上開關(guān)管和第二上開關(guān)管導(dǎo)通時，電流從第一子覆層、第二子覆層分別流入對應(yīng)的開關(guān)管（漏極到源極），再通過第一連接夾的第一、第二連接端匯聚到連接夾本體，最終通過第三連接端流入第二覆層，實現(xiàn)上橋臂與第二覆層的電流傳輸。

第二連接夾：導(dǎo)電連接件（如金屬夾），通過以下方式實現(xiàn)下橋臂與第三覆層的連接：

① 第二連接夾的連接端分布

第二連接夾是導(dǎo)電連接件（如金屬夾），其連接端與下橋臂開關(guān)管、第三覆層的對應(yīng)位置精準(zhǔn)對接：

各第一連接端：分別與下橋臂中各第一下開關(guān)管的源極一一對應(yīng)連接（物理接觸并導(dǎo)電）；

各第二連接端：分別與下橋臂中各第二下開關(guān)管的源極一一對應(yīng)連接（物理接觸并導(dǎo)電）；

第三連接端：直接與第三覆層（連接電源負(fù)極的導(dǎo)電層）連接（如卡接、焊接等方式，確保穩(wěn)定導(dǎo)電）。

② 電流傳輸路徑

當(dāng)下橋臂開關(guān)管導(dǎo)通時，電流從第二覆層（交流電輸出端）流入下橋臂的第一下開關(guān)管和第二下開關(guān)管的漏極，經(jīng)開關(guān)管內(nèi)部從源極流出后，通過以下路徑流向第三覆層：

第一下開關(guān)管的源極電流 → 第二連接夾的第一連接端 → 連接夾本體；

第二下開關(guān)管的源極電流 → 第二連接夾的第二連接端 → 連接夾本體；

最終，匯聚在連接夾本體的電流通過第三連接端流入第三覆層，再由第三覆層傳輸至電源負(fù)極，完成下橋臂到負(fù)極的電流閉環(huán)。

對稱設(shè)置：各第一上開關(guān)管與各第二上開關(guān)管對稱、各第一下開關(guān)管與各第二下開關(guān)管對稱，減小參數(shù)差異。

電流傳輸距離：

上橋臂任一組開關(guān)管與電源正極輸入點的距離，與第一、第二覆層連接點的距離負(fù)相關(guān)。

下橋臂任一組開關(guān)管與第一、第二覆層連接點的距離，與第二、第三覆層連接點的距離負(fù)相關(guān)，以平衡傳輸路徑，降低寄生參數(shù)差異。

總結(jié)

理想LPM功率模塊通過無端子設(shè)計、超低寄生電感優(yōu)化和高精度制造工藝，在能效與空間集成上實現(xiàn)雙重突破，其價值不僅限于技術(shù)參數(shù)提升，更在于：

為行業(yè)提供系統(tǒng)級能效優(yōu)化方法論；

驗證垂直整合與開放授權(quán)并行的產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新模式；

推動SiC成本與可靠性瓶頸的解決進程。

隨著LPM在理想i8的實裝（2025年7月），其技術(shù)紅利將直接轉(zhuǎn)化為用戶端的續(xù)航與空間體驗升級，并可能重塑純電驅(qū)動系統(tǒng)的競爭標(biāo)準(zhǔn)。