S12ZVM-EFP燃油泵方案介紹

一、S12ZVM-EFP方案介紹

本方案以S12ZVML128為主控，S12ZVM系列產(chǎn)品是NXP推出的汽車級電機控制單芯片集成方案，其將微處理器、電源、驅(qū)動及各種模擬外設(shè)集成在一起，最大化節(jié)省PCB尺寸，集成度非常高，穩(wěn)定可靠，既有單電阻方案、也有雙電阻方案，是EFP(電動燃油泵)、冷卻風扇、暖通風機等PMSM/BLDC電機應(yīng)用的絕佳選擇。本方案主要特點如下：

1）支持12V電源輸入，支持功率高達250W電機控制系統(tǒng)；

2）支持FOC控制，包括雙電阻采樣和單電阻采樣；

3）可穩(wěn)定快速啟動，從靜止到額定速度滿足嚴格的啟動時間<150ms；

4）電流閉環(huán)I/F啟動和初始位置檢測算法以保證成功啟動；

5）燃油泵系統(tǒng)通過了電源電壓突變、負載突變、速度指令跳變和溫升試驗，可靠性高；

6）支持多種診斷和保護，包括UV(欠壓)、OV(過壓)、OT(過溫)、OC(過流)、短路、失速檢測等；

7）支持LIN/PWM的控制轉(zhuǎn)速；

上圖是本方案的demo板，本方案是為燃油泵量身打造，其中包含四大亮點，可以讓客戶快速完成開發(fā)驗證！

二、重要亮點詳細介紹

1.   亮點1：集成度高

本方案集成度較高，主要原因是S12ZVM系列產(chǎn)品集成度較高，上圖是S12ZVM芯片資源框圖，將16bit S12Z內(nèi)核與高電壓模擬組件集成在一顆芯片上，包括一個電源穩(wěn)壓器LDO、電荷泵、高低邊驅(qū)動、運放和LIN的物理層等。MCU主頻最高可到100MHz、總線速率最高可達50MHz，耐壓高達40V，用戶能夠?qū)⒏唠妷盒盘柡碗娫粗苯舆B接到MCU上。Flash 容量從16KB到256KB，整個EEPROM、Flash、RAM都有帶ECC校驗和保護，可以做到功能安全ISO26262，環(huán)境溫度可達150℃(Grade 0)，結(jié)溫可達175℃。

基于S12ZVM的特性，可以將PCB控制在較小的尺寸內(nèi)！

2.   亮點2：保護機制充足

失速檢測

擁有專利US20170126153A1來檢測失速情況，該專利采用BEMF一致性檢測方法來檢測，主要原理是檢查兩個BEMF的一致性。如果觀測器輸出Eq與電機轉(zhuǎn)速不成線性關(guān)系，說明觀測器工作不正常，表明電機處于失速狀態(tài)。

OC, OV, UV, OT保護

●   過流保護，有兩種檢測方法，一種是使用GDU的比較器生成OC事件;另一種方法是通過軟件檢查；

●   電壓檢測，如果電源超出正常范圍，GDU會產(chǎn)生OV和UV事件；

●   過溫檢測，芯片內(nèi)部有溫度傳感器可對S12ZVM進行溫度采樣。它可以有效監(jiān)控ECU的溫度，當溫度過高時觸發(fā)OT事件。

3.   亮點3：啟動方式快速、可靠

電流閉環(huán)的I-F啟動（一種過渡到q軸的d軸啟動方法）和初始位置檢測（IPD）算法確保啟動的穩(wěn)定性。

經(jīng)測試，S12ZVM-EFP demo啟動高達8000 rpm，時間為107.6 ms，滿足燃油泵的核心難點需求！

4.   亮點4：軟件編寫方式靈活、簡單

軟件框架如上圖所示，最底層是硬件驅(qū)動層，其次是LLD和中間件，其中包括關(guān)鍵的電機控制外圍驅(qū)動，如CPMU、ADC、GDU、PMF和PTU。最上層是應(yīng)用軟件，包括用戶APP、通信棧(LIN和PWM)和電機控制。用戶可以在應(yīng)用程序?qū)又刑砑幼约旱拇a，通過使用電機控制API來驅(qū)動油泵或其他BLDC/PMSM。