在過(guò)去的二十多年里，我們一直致力于將通用MCU與汽車(chē)模擬產(chǎn)品中的特定應(yīng)用功能相結(jié)合，為電機(jī)控制提供高度集成的解決方案。在這期間，我們見(jiàn)證了電子控制在多個(gè)方面的演進(jìn)，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(jí)解決方案。

隨著軟件定義汽車(chē)的發(fā)展，汽車(chē)開(kāi)發(fā)人員需要從有刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)向無(wú)刷直流電機(jī) (BLDC) 和永磁同步電機(jī) (PMSM)。BLDC和PMSM電機(jī)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(zhǎng)電動(dòng)汽車(chē) (EV) 的續(xù)航里程。然而，這些優(yōu)勢(shì)也帶來(lái)了一些挑戰(zhàn)：它們的控制往往比較復(fù)雜，需要強(qiáng)大的MCU來(lái)實(shí)施先進(jìn)的矢量控制 (FOC) 算法，以發(fā)揮它們的潛力。

考慮到這些趨勢(shì)和挑戰(zhàn)，恩智浦推出了S32M2系統(tǒng)級(jí)封裝 (SiP) 方案，可提供基于成熟S32汽車(chē)計(jì)算平臺(tái)的全面12V電機(jī)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(chē)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(fù)雜度。S32K強(qiáng)大的Arm Cortex-M4和Cortex-M7內(nèi)核提供了執(zhí)行高級(jí)電機(jī)控制算法所需的計(jì)算能力，這些算法是解決電動(dòng)汽車(chē)中嚴(yán)苛的車(chē)內(nèi)噪音要求的必要條件。

實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的BLDC和PMSM電機(jī)控制

S32M2電機(jī)控制方案全面滿足現(xiàn)代12V汽車(chē)電機(jī)控制的各種需求，推動(dòng)軟件定義電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)控制邊緣節(jié)點(diǎn)的下一步增長(zhǎng)：

• 采用基于平臺(tái)的電機(jī)控制邊緣節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，幫助OEM和一級(jí)供應(yīng)商減少?gòu)?fù)雜性，加速產(chǎn)品上市

• 使汽車(chē)制造商能夠利用邊緣節(jié)點(diǎn)進(jìn)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(diǎn)中部署診斷軟件，便于監(jiān)測(cè)電機(jī)運(yùn)行狀況

• 簡(jiǎn)化無(wú)刷電機(jī)控制的高級(jí)數(shù)學(xué)算法的實(shí)現(xiàn)

• 降低車(chē)內(nèi)噪音，提高乘客舒適度

需要升級(jí)電機(jī)控制開(kāi)發(fā)? S32M2系列的優(yōu)勢(shì)特性，速來(lái)了解>>

S32M2集成方案中集成了什么？

S32M2是一個(gè)單封裝的雙芯片方案：一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的MCU和一個(gè)由穩(wěn)壓器、物理層通信接口(CAN或LIN) 和12V電機(jī)控制柵極驅(qū)動(dòng)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(xué)算法計(jì)算

• 符合ISO26262 ASIL B功能安全標(biāo)準(zhǔn)

• 著眼未來(lái)的安全特性，具有可擴(kuò)展平臺(tái)

• 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(dòng)器，具有壓擺率控制，通過(guò)12V電源供電

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

• 豐富的外設(shè)集，支持LIN和CAN FD

03

為功能安全和可靠性而設(shè)計(jì)

• 遵循ISO26262開(kāi)發(fā)流程，針對(duì)獨(dú)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(jí)認(rèn)證到2級(jí)認(rèn)證

• 功能安全交付物和使能，支持符合ISO 26262

• 滿足汽車(chē)和工業(yè)OEM EMC/ESD規(guī)范

軟件的可復(fù)用性

S32M2與S32汽車(chē)計(jì)算平臺(tái)的使能工具 (例如軟件、演示代碼、開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證工具等) 完全兼容。得益于平臺(tái)設(shè)計(jì)方法，這種兼容性增強(qiáng)了在邊緣節(jié)點(diǎn)之間以及到基于S32的區(qū)域和汽車(chē)計(jì)算域的軟件的可復(fù)用性。

S32M2系列還支持無(wú)線 (OTA) 更新，為按需更新邊緣節(jié)點(diǎn)提供了便利。

從S32M2芯片到電機(jī)控制系統(tǒng)方案

為了將電機(jī)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(dòng)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(jī)控制系統(tǒng)解決方案

本文小結(jié)

隨著汽車(chē)架構(gòu)的演進(jìn)，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(jī)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(diǎn)，即易于設(shè)計(jì)。

展望未來(lái)，我們期望隨著需求的變化而不斷演進(jìn)升級(jí)，朝著更高的電池電壓和新的通信總線標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展，同時(shí)保持客戶期望的實(shí)施簡(jiǎn)便性。

本文作者

Dr. Raghavan Nagarajan，恩智浦半導(dǎo)體集成解決方案產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理，負(fù)責(zé)恩智浦半導(dǎo)體集成電機(jī)控制汽車(chē)處理器解決方案產(chǎn)品的全球市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)。他是電力電子專(zhuān)業(yè)人士，擁有超過(guò)20年的工業(yè)經(jīng)驗(yàn)，涉及電力半導(dǎo)體、電機(jī)驅(qū)動(dòng)和可再生能源領(lǐng)域。他積極參與多個(gè)國(guó)際工作組的活動(dòng)，以及多個(gè)創(chuàng)新和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)資助項(xiàng)目的推進(jìn)。他擁有電氣工程博士學(xué)位和通用管理MBA學(xué)位。