2021年6月18日

www.yabo2014.com-S12ZVM-EFP燃油泵方案简介

一、介绍S12ZVM-EFP计划

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该方案承载S12ZVML128,S12ZVM系列是NXP推出的汽车级电机控制单片集成方案,集成微处理器、电源、驱动器和多种模拟外围设备,最大限度地节省PCB大小,集成度高,稳定,同时具备单电阻方案和双电阻方案。该计划的主要特点是:

1)支持12V电源输入,最高支持250瓦电动机控制系统

2)支持FOC控制,包括双电阻采样和单电阻采样。

3)从静止速度到额定速度的严格启动时间为150毫秒;能够可靠快速地启动,满足要求。

4)为了成功启动,电流闭环I/F启动和初始位置检测算法

5)燃油泵系统通过了电源电压突变、负荷突变、速度命令跳跃和温升测试,可靠性高。

6)多种诊断和保护支持,包括UV(体压)、OV(超压)、OT(过热)、OC(过流)、短路、失速检测等。

7)支持LIN/PWM控制速度;

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上图是为燃油泵制作的demo板,使客户能够快速完成开发验证。

二、重要要点详细介绍

1.亮点1:集成度高

该方案之所以整合度高,是因为S12ZVM系列产品整合度高。上图是S12ZVM芯片资源框图,将16bit S12Z内核和高压模拟组件合并到一个芯片中。包括电源调节器LDO、电荷泵、高底驱动、运算、LIN的物理层等。MCU时钟速度最高可达100MHz,总线速度最高可达50MHz,耐压最高可达40V,允许用户将高压信号和电源直接连接到MCU。闪存容量从16KB到256KB,整个EEPROM、闪存和RAM都有ECC校验和保护,功能安全。ISO26262,环境温度为150C(GRADE 0),连接温度达到175C。

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基于S12ZVM的功能,可以将PCB控制在更小的尺寸!

亮点2:适当的保护机制

失速检测

拥有专利US20170126153A1,可以检测到非速度情况。该专利使用BEMF一致性检测方法检测。主要原则是检查两个BEMF的一致性。如果观测器输出Eq与电动机旋转速度不是线性的,则观测器不能正常工作,表明电动机处于失速状态。

保护OC、OV、UV、OT

过电流保护,两种检测方法之一是使用GDU比较器生成OC事件。另一种方法是通过软件检查。

电压检测,电源超出正常范围时,GDU会生成OV和UV事件。

过热检测,芯片内部有温度传感器,可以采样S12ZVM的温度。有效监控ECU温度,并在温度太高时触发OT事件。

3.亮点3:快速稳定的引导方法

电流闭环的I-F启动(切换到Q轴的D轴启动方法)和初始位置检测(IPD)算法可确保启动的稳定性。

经过测试,S12ZVM-EFP demo运行时最高8000 rpm为107.6毫秒,满足燃油泵的核心困难要求!

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4.亮点4:软件编写方式灵活简单

软件框架如上图所示,底部是硬件驱动程序层,其次是LLD和中间件,其中包括主要的电动机控制外围设备,如CPMU、ADC、GDU、PMF和PTU。最上面的是应用软件,包括用户APP、通信堆栈(LIN和PWM)和电机控制。用户可以使用电动机控制API将自己的代码添加到驱动油泵或其他BLDC/PMSM的应用层。

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