【应用】智芯推出基于车规微控制器Z20K148M和无刷电机预驱芯片Z20A8300的热管理域控整体解决方案


当前新能源汽车行业发展全球开花,与传统燃油车相比其对热管理系统有着更高的要求,在整个系统中对于电池、电机、车内采暖的热量循环主要是由三个水泵(无刷直流电机)完成,为了达到更高的热循环效率,需要控制器同时对三个水泵进行控制。日前,智芯推出基于Z20K148M车规微控制器和无刷电机预驱芯片Z20A8300的热管理域控整体解决方案,为客户提供硬件设计、基础软件以及电机控制算法,加速客户的开发速度。
主要芯片
针对控制水泵的需求,智芯推出的热管理域控整体解决方案中包括一片Z20K148M车规级MCU和三片BLDC预驱芯片Z20A8300。
Z20K148M为智芯自主研发的基于Cortex-M4F内核的微控制器,该产品通过AEC-Q100测试,并已经取得ISO26262 ASIL-B产品认证,主频高达160MHz,带有FPU/DSP,能够高效率处理复杂的浮点运算,内置2MB P-FLASH与128KB Data FLASH, SRAM高达256KB, 支持2x8ch的MCPWM电机控制和最高达2x20ch的ADC采样,支持TDG外设灵活触发ADC采样点,同时还具有AES128及TRNG硬件模块,支持信息安全。
Z20A8300是智芯自主研发的汽车级电机驱动芯片,该产品通过AEC-Q100测试,专门针对汽车中、大功率电机应用开发的三相预驱,主要面向12V/24V的各种汽车电机应用,如汽车水泵,油泵,风扇,转向及刹车系统等。可在5.5V至50V的电源电压范围内驱动6个外部N-MOSFET,同时内部集成三个可编程运放。芯片内部集成两个电荷泵,可支持100% PWM占空比输出以及高边N-MOS防反接保护。另外,该器件集成了各种监测及故障诊断机制,可提供芯片级、PCB级以及系统级的安全诊断机制,同时提供SPI接口以配置芯片参数及反馈详细的故障诊断信息,使该芯片可以很好地支持ASIL-B的系统设计。
方案特点
热管理域控评估板硬件如图1所示。
Z20K148M+3* Z20A8300方案是通过FOC实现对三台永磁同步电机(PMSM)的控制。通过两电阻采样算法进行电流采样和重构,对无感位置观测器估算,得出转子速度和角度,分别对速度环和电流环进行调节和控制。
从硬件上,可以省去多个MCU外围电路的元件数量,以及通信电路,降低功耗,提高产品可靠度,节省PCB面积。从软件上,可以节省两套软件设计以及多个通信节点的失效风险,节省测试和维护成本,提高了软件可靠性。该方案可以有效节省设计成本,测试成本和材料成本,节省空间和安装维护方便,提高产品可靠性。
如图2所示,本方案采用双电阻采样,通过ADC0、ADC1以及Z20A8300的OPA实现对母线电压和相电流的采样,每个Z20A8300预驱芯片驱动3个半桥,Z20K148M通过两个专用的电机MCPWM模块和一个TIM模块输出互补PWM到预驱芯片。方案通过MCPWM initial trig + TMU + TDG trig + AD loop + DMA + INT的方式进行电流采样,可精准把控ADC采样时刻点,并节省等待时间。
为了确保最大算力,主频选择配置成160M,电流环相关代码放在SRAM中运行。按照18K的载波频率,运算平均负荷约在50%左右。
另外,该方案还有以下功能和特点:
三电机独立控制,相互之前无干扰运行
多种无感观测器算法选择(滑模观测器,磁链观测器,龙伯格观测器)
载波频率18KHz(最高可支持20KHz)
过流过压欠压保护
堵转保护(低速堵转)
PWM 占空比动态跟随母线电压波动调整输出
紧急刹车
基于单精度浮点运算
电机控制算法框图
如算法框图所示,引入观测器EST(滑模观测器,磁链观测器,龙伯格观测器)得到角度和转速,三相电流Ia、Ib、Ic经过Clark变换得到Iα、Iβ;经过Park变换得到Iq、Id;将Iq和Id分别与他们的设定值Iq_ref,、Id_ref计算误差值;然后分别将q轴电流误差值代入q轴电流PID环计算得到Vq,将d轴电流误差值代入d轴电流PID环计算得到Vd;然后对Vq、Vd进行反Park变换得到Vα、Vβ;然后解算出占空比,进行反Clark计算,经过SVPWM控制三相逆变器电路得到Va、Vb、Vc,最后输入到电机三相上。
市场应用情况
目前已经多个客户采用该解决方案进行产品开发,用于多款车型。预计将于2024年Q2陆续量产上车。
(图片来源于网络)
- |
- +1 赞 0
- 收藏
- 评论 0
本文由上山打老虎转载自智芯SEMI公众号,原文标题为:智芯半导体推出热管理域控解决方案,本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。
相关推荐
【应用】智芯半导体汽车电子水泵方案支持12V和24V,单电阻采样可节省硬件设计资源,优化成本
搭载Z20K116和Z20A8300芯片,智芯电子水泵产品拥有强大稳定性能,目前已进入应用测试阶段,智芯团队同时也会根据客户需求,提供软硬件开发在内的全方位支持服务。
智芯车规级MCU-Z20K144MSMFLT成功定点欧洲某车厂实现ISELED(嵌入式智能灯)项目
智芯半导体旗下车规MCU ——Z20K144MSMFLT 成功定点某欧洲OEM,应用于ISELED(嵌入式智能灯)控制功能的产品。目前,已向客户供应数百片样品用于验证,预计将于2025年正式量产。Z20K144MSMFLT专注于车内氛围灯系统的精准调控。凭借智芯MCU的高精度控制能力,以及ISELED软件包,该系统能够实现灯光的灵活调节与多样化视觉效果,满足欧洲ISELED联盟的严格要求。
航顺芯片HK32A040:汽车OBD方案的智能“大脑”
在汽车行业快速发展的今天,自动挡汽车因其便捷性和舒适性逐渐成为市场的主流。随着技术的不断进步,汽车电子控制系统的智能化和集成化成为了提升驾驶体验的关键。在这样的背景下,航顺芯片推出的车规级MCU HK32A040,以其卓越的性能和可靠性,成为了汽车OBD(车载诊断系统)方案的理想选择。
【IC】智芯半导体新品H-桥智能栅极驱动芯片Z20A8200/1,可满足汽车大部分直流有刷电机应用需求
ZHIXIN汽车电机驱动产品线推出了第二个车规级电机控制芯片系列——Z20A820x,包括硬件I/O接口的Z20A8200以及SPI接口的Z20A8201,可满足汽车大部分直流有刷电机的应用需求。
曦华科技2024全年出货量突破5000万颗
曦华科技始终坚持以技术创新为驱动,为客户提供更具竞争力的芯片产品和解决方案,持续在智能汽车、手机、IoT等多个前沿应用领域不断引领行业变革。公司成功推出国内首颗获得SGS ASIL- B产品认证的车规级触控MCU,负载电容高达4nF,为全球首款实现此技术指标的电容触控车规级MCU,该产品不仅在性能上达到了国际领先水平,更在技术创新上实现突破,已被国家工信部授予国内领先的“科学技术成果认证”。
智芯半导体企业介绍
智芯半导体,成立于2019年,是中国规模最大的汽车芯片设计公司,提供高可靠性汽车电子芯片。公司严格把控汽车芯片全生命周期,涵盖设计、软件、功能安全、质量等环节,满足ISO26262和AEC-Q100标准。产品覆盖车身电子、新能源汽车控制、动力系统、自动驾驶等,包括Z20K11XMC、Z20K14XMC等系列MCU。智芯提供全面的技术支持,包括工具链、软件、算法库等,致力于解决客户痛点。
ZHIXIN - 参考设计板,底盘安全域控制器,评估板,SWD TOOL,EVB板,EVB BOARD,车规芯片,LDO,新能源域控制器,SWD工具,JTAG TOOL,M4F微控制器,动力域控制器,SOC系统,汽车电子芯片,REFERENCE DESIGN BOARD,车规微控制器,SOC,车身域控制器,集成芯片SOC,ADAS域控制器,EVB,JTAG工具,汽车芯片,MCU,Z20K11XMC,Z20A8300AMPET,Z20K11XN,Z20K14X,Z20K356,Z20K312,Z20K116MCMMET,Z20K118,Z20K146MCMHLT,Z20A8300A,Z20K118NCVLLT,Z20K146MCMLLT,Z20A148M,Z20K116MCMHLT,Z20K118NCVFLT,Z20K3XX系列,Z20K116MCMFLT,Z20K118NCVHLT,Z20K14XMS 系列,Z20K144MCMLLT,Z20K118M,Z20K14XM,Z20K144MCMHLT,Z20K148MCMQLT,Z20K144MSMLLT,Z20K144MSMFLT,S32K142,Z20K144MSMHLT,Z20K14XM系列,Z20E356,Z20K142MSMMET,Z20K148MCMLLT,Z20K118MCMFLT,Z20K118MCMHLT,Z20K11X,S32K118,Z20K14XMS,Z20K11XM系列,Z20K14X 系列,Z30P4XX,Z20K114MCMFLT,Z20K14XMC 系列,Z20K14XMC,Z20K148,Z20K11XM,Z20K344,Z20K146MCMQLT,Z20K148M,Z20K3XX,Z20K116NCVLLT,Z20K116NCVFLT,Z20K116NCVHLT,Z20K11XMC 系列,Z20K142MSMFLT,Z20K142MSMHLT,Z20K11XN 系列,Z20A8300AMFKT,Z20K142MSMLLT,Z20K114MCMMET,机器人,电机控制,车身电子域,驾驶员监控,汽车,EPS,汽车自动驾驶监控,毫米波雷达,整车控制,高性能无刷电机,超声波,新能源汽车控制,风扇,全桥驱动的有刷电机控制系统,动力系统,IMU,盒子,灯光类,转向,仪表,座椅,网关域,灯光,车身类,门窗,V2X,热管理器,空调,EHPS,多路半桥驱动的有刷电机控制系统,刹车,信息娱乐域,TCU,自动驾驶域,工业电机控制,油泵,视觉,制动系统,PTC加热,电梯控制,高可靠性工业应用,动力安全域,汽车车身电子控制,激光雷达,V2X型,自吸门,TBOX,汽车水泵,泵,娱乐系统,24V电机控制系统,电池管理
ZHIXIN(智芯)MCU选型表
ZHIXIN提供以下技术参数的MCU选型:主频64~160MHz,RAM8~256KB,GPIO26~125
产品型号
|
品类
|
内核
|
主频(MHz)
|
P-Flash(KB)
|
D-Flash(KB)
|
RAM(KB)
|
CAN-FD
|
UART
LIN
|
SPI
|
IIC
|
IIS
|
SENT
|
定时器
|
电机控制PWM
|
ADC
|
比较器
|
GPIO
|
工作环境温度(℃)
|
封装
|
信息安全
|
功能安全
|
Z20K148MCMQLT
|
MCU
|
M4F
|
160MHz
|
2048KB
|
128KB
|
256KB
|
8
|
6
|
4
|
2
|
2
|
0
|
16b,4x8-ch
|
2x8ch
|
12b,2x20ch
|
1x13
|
125
|
-40℃~125℃
|
LQFP144
|
AES128,TRNG
|
ASIL-B
|
选型表 - ZHIXIN 立即选型
【IC】智芯推出中国首款基于中芯国际40nm车规工艺的MCU Z20K11xN系列,总线主频达64MHz
继2021和2022年先后量产车规MCU齐云系列Z20K11xM,天柱系列Z20K14xM后,在今年正式推出中国第一款基于车规40nm全车规国产化供应链Z20K11xN系列产品。Z20K11xN为中国首款基于中芯国际(SMIC)车规40nm的Cortex M0+的增强型微控制器,Z20K11xN产品系列按照基于功能安全ASIL-D硬件设计和软件研发流程开发,符合AEC-Q100 规范。
实现车规“芯”业绩突破,世强先进荣膺智芯科技2023优秀代理商奖
凭借优异的推新能力及研发创新技术服务,世强先进获智芯科技颁发2023年度优秀代理商奖。
Z20A8300A数据表
本资料为Zhixin Semiconductor公司生产的Z20A8300A功率MOSFET驱动器的数据手册。该产品适用于汽车应用,具有高电流门极驱动能力,支持三相桥式连接,用于控制BLDC/PMSM电机。其主要特点包括:可配置的驱动强度、宽工作电压范围(5.5V-50V)、高侧N-FET反向偏置保护、与3.3V-5V微控制器兼容、三个可编程电流检测放大器、丰富的诊断和保护功能、SPI配置和详细诊断反馈、48引脚LQFP或QFN封装。
ZHIXIN - N沟道功率MOSFET驱动器,N-CHANNEL POWER MOSFET DRIVER,Z20A8300A,Z20A8300AMFKT,Z20A8300AMPET,HIGH-POWER BRUSHED DC APPLICATIONS,BLDC/PMSM MOTORS,ELECTRIC STEERING,EHPS,TRANSMISSION,ELECTRIC BRAKING,EPS,泵驱动器,汽车应用,HIGH-POWER FANS,大功率风扇,变速器,AUTOMOTIVE APPLICATIONS,电动转向,BLDC/PMSM电机,PUMP DRIVERS,电力制动,高功率有刷直流应用
【产品】智芯科技推出的三相MOS管栅极驱动Z20A8300A系列,具有5.5V-50V持续工作电压
Z20A8300A是智芯科技应用于汽车中、大功率电机控制的三相MOS管栅极驱动,可在5.5V至50V的电源范围内驱动6个N-MOS管。ZA0A8300A三个半桥可以独立运行,也可以作为无刷直流电机或永磁同步电机的三相桥驱动器。
智芯半导体车规MCU Z20K144MCMHLT成功应用于知名Tier 1车窗及冰箱控制器项目
智芯半导体的车规MCU Z20K144MCMHLT成功搭载于国内某知名Tier 1(一级供应商)的车窗及冰箱控制器项目中,并顺利实现了量产交付。Z20K144MCMHLT 已达成每月数十万片的量产交付,并且出货量仍在快速增长中。该产品与智芯天柱系列的其他型号一起,助力车载中高端应用实现车规MCU国产化。
【IC】智芯集成三组电流检测放大器的汽车级电机预驱芯片Z20A8300A,符合AEC-Q100标准,支持ASIL-B系统设计
Z20A8300A产品是智芯半导体在2022年7月推出的一款汽车级电机预驱芯片,该产品符合 AEC-Q100 标准,支持ASIL-B系统设计,主要面向12V/24V的各种汽车电机应用,如汽车水泵,油泵,风扇,转向及刹车系统等。
【经验】如何基于IAR IDE制作智芯的flash_drive_image
在汽车产品应用中进行OTA升级,大多数车厂都会要求在boot及app程序中不能包含flash的操作函数,主要原因是为避免出现故障,导致对flash进行了误操作。若要对App升级时,需要将flash操作的代码通过CAN、LIN等方式,临时写入到RAM的指定地址,然后实现临时对flash擦写的功能(简称flash_driver_image),本文描述如何制作智芯的flash_driver_image.
智芯MCU产品Z20K118荣誉加冕第九届铃轩奖“量产类优秀奖”
ZHIXIN智芯半导体在2024第九届中国汽车零部件年度贡献奖—铃轩奖颁奖典礼上,凭借旗下MCU Z20K118产品斩获量产·车用芯片类优秀奖。该产品搭载ARM Cortex M0+内核,主频高达64MHz,配备384KB FLASH及2路CANFD接口,采用台积电车规级40nm工艺制造,并通过AEC-Q100标准严格测试。
电子商城
服务

Ignion可支持多协议、宽频段的物联网天线方案设计,协议:Wi-Fi、Bluetooth、UWB、Lora、Zigbee、2G、3G、4G、5G、CBRS、GNSS、GSM、LTE-M、NB-IoT等,频段范围:400MHz~10600MHz。
最小起订量: 2500 提交需求>

可定制风扇尺寸覆盖18x18x04mm~165x165x25mm,随散热器大小而定制;风扇转速范围:1000 RPM~16500 RPM。支持DC风扇,直流风扇轴流风机,鼓风机以及电脑笔记本风扇等产品定制。
最小起订量: 500pcs 提交需求>
登录 | 立即注册
提交评论