摘要：燃油泵是汽車內非常重要的一個部件，目前絕大部分的電動燃油泵都是采用直流有刷電機來控制的，但基于無刷直流電機的電動燃油泵越來越受歡迎，特別是在高端品牌汽車。本方案可以滿足這個開發(fā)需求。
一、S12ZVM-EFP方案介紹
本方案以S12ZVML128為主控，S12ZVM系列產品是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、驅動及各種模擬外設集成在一起，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系列產品集成度較高，上圖是S12ZVM芯片資源框圖，將16bit S12Z內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，用戶能夠將高電壓信號和電源直接連接到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)，結溫可達175℃。
基于S12ZVM的特性，可以將PCB控制在較小的尺寸內!
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與電機轉速不成線性關系，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會產生OV和UV事件;
· 過溫檢測，芯片內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，最底層是硬件驅動層，其次是LLD和中間件，其中包括關鍵的電機控制外圍驅動，如CPMU、ADC、GDU、PMF和PTU。最上層是應用軟件，包括用戶APP、通信棧(LIN和PWM)和電機控制。用戶可以在應用程序層中添加自己的代碼，通過使用電機控制API來驅動油泵或其他BLDC/PMSM。
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