|技术文章—S12ZVM-EFP燃油泵方案介绍
摘要：燃油泵是汽车内非常重要的一个部件 ， 目前绝大部分的电动燃油泵都是采用直流有刷电机来控制的 ， 但基于无刷直流电机的电动燃油泵越来越受欢迎 ， 特别是在高端品牌汽车 。 本方案可以满足这个开发需求 。
一、S12ZVM-EFP方案介绍
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本方案以S12ZVM128为主控 ， S12ZVM系列产品是NXP推出的汽车级电机控制单芯片集成方案 ， 其将微处理器、电源、驱动及各种模拟外设集成在一起 ， 最大化节省PCB尺寸 ， 集成度非常高 ， 稳定可靠 ， 既有单电阻方案、也有双电阻方案 ， 是EFP(电动燃油泵)、冷却风扇、暖通风机等PMSM/BDC电机应用的绝佳选择 。 本方案主要特点如下：
1）支持12V电源输入 ， 支持功率高达250W电机控制系统；
2）支持FOC控制 ， 包括双电阻采样和单电阻采样；
3）可稳定快速启动 ， 从静止到额定速度满足严格的启动时间<150ms；
4）电流闭环I/F启动和初始位置检测算法以保证成功启动；
5）燃油泵系统通过了电源电压突变、负载突变、速度指令跳变和温升试验 ， 可靠性高；
6）支持多种诊断和保护 ， 包括UV(欠压)、OV(过压)、OT(过温)、OC(过流)、短路、失速检测等；
7）支持IN/PWM的控制转速；
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上图是本方案的demo板 ， 本方案是为燃油泵量身打造 ， 其中包含四大亮点 ， 可以让客户快速完成开发验证！
二、重要亮点详细介绍
1. 亮点1：集成度高
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本方案集成度较高 ， 主要原因是S12ZVM系列产品集成度较高 ， 上图是S12ZVM芯片资源框图 ， 将16bit S12Z内核与高电压模拟组件集成在一颗芯片上 ， 包括一个电源稳压器DO、电荷泵、高低边驱动、运放和IN的物理层等 。 MCU主频最高可到100MHz、总线速率最高可达50MHz ， 耐压高达40V ， 用户能够将高电压信号和电源直接连接到MCU上 。 Fash 容量从16KB到256KB ， 整个EEPROM、Fash、RAM都有带ECC校验和保护 ， 可以做到功能安全ISO26262 ， 环境温度可达150℃(Grade 0) ， 结温可达175℃ 。
基于S12ZVM的特性 ， 可以将PCB控制在较小的尺寸内！
2. 亮点2：保护机制充足
失速检测
拥有专利US20170126153A1来检测失速情况 ， 该专利采用BEMF一致性检测方法来检测 ， 主要原理是检查两个BEMF的一致性 。 如果观测器输出Eq与电机转速不成线性关系 ， 说明观测器工作不正常 ， 表明电机处于失速状态 。
OC, OV, UV, OT保护
过流保护 ， 有两种检测方法 ， 一种是使用GDU的比较器生成OC事件;另一种方法是通过软件检查；
电压检测 ， 如果电源超出正常范围 ， GDU会产生OV和UV事件；
过温检测 ， 芯片内部有温度传感器可对S12ZVM进行温度采样 。 它可以有效监控ECU的温度 ， 当温度过高时触发OT事件 。
3. 亮点3：启动方式快速、可靠
电流闭环的I-F启动（一种过渡到q轴的d轴启动方法）和初始位置检测（IPD）算法确保启动的稳定性 。
经测试 ， S12ZVM-EFP demo启动高达8000 rpm ， 时间为107.6 ms ， 满足燃油泵的核心难点需求！
4. 亮点4：软件编写方式灵活、简单
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【|技术文章—S12ZVM-EFP燃油泵方案介绍】软件框架如上图所示 ， 最底层是硬件驱动层 ， 其次是D和中间件 ， 其中包括关键的电机控制外围驱动 ， 如CPMU、ADC、GDU、PMF和PTU 。 最上层是应用软件 ， 包括用户APP、通信栈(IN和PWM)和电机控制 。 用户可以在应用程序层中添加自己的代码 ， 通过使用电机控制API来驱动油泵或其他BDC/PMSM 。
