在過去的二十多年里，我們一直致力于將通用MCU與汽車模擬產(chǎn)品中的特定應用功能相結(jié)合，為電機控制提供高度集成的解決方案。在這期間，我們見證了電子控制在多個方面的演進，比如從8位到16位，再到現(xiàn)在的32位MCU架構(gòu)。如今，隨著功能安全和信息安全在這些系統(tǒng)中的重要程度不斷提高，我們需要再次升級解決方案。

隨著軟件定義汽車的發(fā)展，汽車開發(fā)人員需要從有刷直流電機轉(zhuǎn)向無刷直流電機 (BLDC) 和永磁同步電機 (PMSM)。BLDC和PMSM電機因體積小、重量輕、扭矩高和效率高而聞名，有助于節(jié)約能源和延長電動汽車 (EV) 的續(xù)航里程。然而，這些優(yōu)勢也帶來了一些挑戰(zhàn)：它們的控制往往比較復雜，需要強大的MCU來實施先進的矢量控制 (FOC) 算法，以發(fā)揮它們的潛力。

考慮到這些趨勢和挑戰(zhàn)，恩智浦推出了S32M2系統(tǒng)級封裝 (SiP) 方案，可提供基于成熟S32汽車計算平臺的全面12V電機控制。S32M2系列集成了高壓 (HV) 模擬特性、通信物理層和S32K通用汽車MCU，優(yōu)化了空間利用率，降低了客戶的物料清單 (BoM) 成本和復雜度。S32K強大的Arm Cortex-M4和Cortex-M7內(nèi)核提供了執(zhí)行高級電機控制算法所需的計算能力，這些算法是解決電動汽車中嚴苛的車內(nèi)噪音要求的必要條件。

實現(xiàn)先進的BLDC和PMSM電機控制

S32M2電機控制方案全面滿足現(xiàn)代12V汽車電機控制的各種需求，推動軟件定義電動汽車電機控制邊緣節(jié)點的下一步增長：

• 采用基于平臺的電機控制邊緣節(jié)點設計，幫助OEM和一級供應商減少復雜性，加速產(chǎn)品上市

• 使汽車制造商能夠利用邊緣節(jié)點進行數(shù)據(jù)挖掘，并提高效率

• S32M2中的高性能內(nèi)核支持在邊緣節(jié)點中部署診斷軟件，便于監(jiān)測電機運行狀況

• 簡化無刷電機控制的高級數(shù)學算法的實現(xiàn)

• 降低車內(nèi)噪音，提高乘客舒適度

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S32M2集成方案中集成了什么？

S32M2是一個單封裝的雙芯片方案：一個標準的MCU和一個由穩(wěn)壓器、物理層通信接口(CAN或LIN) 和12V電機控制柵極驅(qū)動器組成的模擬前端。

S32M2宏觀框圖

01

嵌入式S32K1/S32K3 MCU內(nèi)核

• 高性能處理內(nèi)核，用于高效數(shù)學算法計算

• 符合ISO26262 ASIL B功能安全標準

• 著眼未來的安全特性，具有可擴展平臺

• 閃存范圍從128KB到1MB

02

集成的模擬和通信物理接口

• 6通道MOSFET柵極驅(qū)動器，具有壓擺率控制，通過12V電源供電

• 穩(wěn)壓器，能夠直接連接到汽車電池，為S32M2內(nèi)部的所有模塊提供電源

• 豐富的外設集，支持LIN和CAN FD

03

為功能安全和可靠性而設計

• 遵循ISO26262開發(fā)流程，針對獨立于環(huán)境的安全芯片 (SEooC) 組件和真正的ASIL B

• 提供-40°C到150°C環(huán)境溫度范圍的AEC-Q100 0級認證到2級認證

• 功能安全交付物和使能，支持符合ISO 26262

• 滿足汽車和工業(yè)OEM EMC/ESD規(guī)范

軟件的可復用性

S32M2與S32汽車計算平臺的使能工具 (例如軟件、演示代碼、開發(fā)和驗證工具等) 完全兼容。得益于平臺設計方法，這種兼容性增強了在邊緣節(jié)點之間以及到基于S32的區(qū)域和汽車計算域的軟件的可復用性。

S32M2系列還支持無線 (OTA) 更新，為按需更新邊緣節(jié)點提供了便利。

從S32M2芯片到電機控制系統(tǒng)方案

為了將電機控制SiP芯片轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)解決方案，我們不僅提供芯片和底層驅(qū)動程序，還提供完整的軟硬件配套和生態(tài)合作體系。

S32M2是完整的電機控制系統(tǒng)解決方案

本文小結(jié)

隨著汽車架構(gòu)的演進，向著軟件定義、更高性能、更高功能安全和更高信息安全的方向發(fā)展，我們的電機控制集成解決方案組合也隨著S32M2系列的推出而發(fā)展。有了它，我們將繼續(xù)延續(xù)全面的控制系統(tǒng)解決方案的特點，即易于設計。

展望未來，我們期望隨著需求的變化而不斷演進升級，朝著更高的電池電壓和新的通信總線標準發(fā)展，同時保持客戶期望的實施簡便性。

本文作者

Dr. Raghavan Nagarajan，恩智浦半導體集成解決方案產(chǎn)品市場經(jīng)理，負責恩智浦半導體集成電機控制汽車處理器解決方案產(chǎn)品的全球市場營銷。他是電力電子專業(yè)人士，擁有超過20年的工業(yè)經(jīng)驗，涉及電力半導體、電機驅(qū)動和可再生能源領(lǐng)域。他積極參與多個國際工作組的活動，以及多個創(chuàng)新和新產(chǎn)品開發(fā)資助項目的推進。他擁有電氣工程博士學位和通用管理MBA學位。