基于NXP S12ZVM的汽车Cooling Fan 项目方案设计
发布时间:2019-03-05


项目描述:本项目专为新能源乘用车发动机CoolingFan设计,主芯片为NXP高集成度S12ZVM,使用无感方波(ADC采样)算法控制BLDC 电机。整个系统为12V,功率约400W。启动算法中加入了顺逆风启动和初始位置检测。

关键字:BLDC无刷电机,无感方波,汽车冷却风扇,顺逆风启动,初始位置检测

1.引言

直流无刷(BLDC)电机具有其体积小、重量轻、节能高效、长寿命和控制灵活等优点,逐步代替了传统有刷电机,在汽车中使用越来越广泛,特别是新能源汽车中的水泵油泵及冷却风扇等基本上都采用了BLDC电机。

作为汽车冷却风扇,已由简单的继电器控制发展到了高集成度MCU加高级软件算法控制。与传统方案比较,这些方案具有较高的功率密度、体积小及控制精度高等特征,更完美地匹配低功耗,低排放和新能源的汽车发展趋势。。

S12ZVM是NXP基于汽车绿色需求开发出来的一款高集成度的BLDC驱动芯片,它已被多家车厂应用于最新电子水泵、燃油泵、冷却风扇等。S12ZVM集成电源管理、LIN/CAN/HV_PWM PHY,支持无感方波算法和单/双电阻采样FOC算法,汽车级设计,最适合用于汽车低压BLDC驱动。

2.NXP  S12ZVM电机驱动方案的特点

汽车级电机控制专用芯片NXP  S12ZVM

1). Core:16Bit 50MHZ,32KB至256KB闪存(带ECC)
2). 高集成度:集成多种电机控制专用外设
3). 内置汽车稳压器,可在3.5V至40V之间运行
4). 内置LIN物理层符合汽车OEM规格,满足LIN一致性和EMC要求
5). 可选内置物理层的CAN、HV-PWM通信接口
6). 带充电泵的内置栅极驱动器(GDU)
7). 内置运放和两个ADC
8). 高达512字节 EEPROM(带ECC)
9). Auto Grade 0, 150°C

3.方案特点

1). Core:16Bit 50MHZ,32KB至256KB闪存(带ECC)
2). 高集成度:集成多种电机控制专用外设
3). 内置汽车稳压器,可在3.5V至40V之间运行
4). 内置LIN物理层符合汽车OEM规格,满足LIN一致性和EMC要求
5). 可选内置物理层的CAN、HV-PWM通信接口
6). 带充电泵的内置栅极驱动器(GDU)
7). 内置运放和两个ADC
8). 高达512字节 EEPROM(带ECC)
9). Auto Grade 0, 150°C
1).Cooling Fan方案采用ADC采样无感方波控制,应用成熟
•   顺风/逆风启动、初始位置检测算法
•   恒转速控制,功率限制
•   PWM通信控制,可扩展LIN通信
•   Uart  Bootload
2).    加入了完善的故障检测机制及保护
•   过欠压/过温保护
•   缺相/堵转保护
•   过流保护等
3).    系统集成度高,减小PCB面积,方便安装到电机内部
4).     宽电压工作:9-18Vdc,额定功率400W

4.小结

随着新能源汽车的崛起,现代汽车中使用的电机趋向多样化、高效率、紧凑结构,开发一种高集成度、软件调整灵活的驱动系统,有着巨大的市场需求。而S12ZVM将MCU、MOSFET栅极驱动单元、电压调节器和汽车常用通信网络(LIN/CAN/HVPWM)物理层这四个系统元素结合到一个单芯片解决方案中,使印刷电路板面积大大减少了。同时可减轻汽车重量和降低功耗,提高控制效率。软件上可提供无感方波、单/双电阻FOC算法支持,是冷却风扇、空调风机、燃油泵和水泵等应用开发真正的平台解决方案。 

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