基于NXP S912ZVML12F3MKH的250W汽车电动燃油泵解决方案

电动燃油泵是汽车发动机电子汽油喷射系统中的一个重要组成部分,电动燃油泵总成主要由油泵、支架及油位传感器、储油罐(选装)和油压调节器(有限回油系统)组成。电动燃油泵的作用是把燃油从燃油箱中抽取出来,经燃油滤清器过滤后输送到压力调节器,再送往发动机燃油分配管,并保持一定的压力。燃油泵为涡轮式单级电动燃油泵,由ECU通过燃油泵继电器控制工作,油泵的出口处设计有单向阀,在发动机不工作时,油管内的存油不会回泄到油箱,以保证再次启动性能。

目前大多数汽车电动燃油泵(EFP)是基于直流电机开发的,但基于BLDC的EFP越来越受欢迎,特别是在高端汽车品牌中的电动燃油泵。S12ZVM-EFP 设计是为了满足这个不断增长的市场而开发的,S12ZVM系列采用增强型S12Z内核架构,实现先进电机控制算法的实施,如磁场定向控制。子系统包括受ECC保护的闪存和RAM内存以及一个4字节可擦除EEPROM。外设包括特定电机控制特性,如双12位模数转换器,该转换器能够通过可编程触发器同步先进的PWM模块和故障保。S912ZVM系列 MCU 框图如下:


                                      
    

          为了加速用户基于S912ZVM系列MCU的通用电子应用开发,提供了基于S9S12ZVML12F3MKH的开发套件。该方案的硬件系

统框图如下:

                                 


           8~16V的VBAT电源输入首先通过防反接保护电路获得Vin,Vin接至三相逆变桥和充电泵电路,电荷泵电路可以将输入电压提升到一个更高的电压,并确保反向电路可以正常工作。Vin也接到升压电路,然后接S12ZVML128的VSUP PIN。三相逆变电路中有3个采样电阻:2个采样电阻在A相和C相上,1个采样电阻在母线上。单电阻和双电阻开关有2个跳线设置:默认设置为双电阻采样。

         BDM接口用于S12ZVML12F3MKH MCU的程序下载和调试,同时设计了一个TTL电平的UART接口用于与上位机的FreeMASTER MCAT电机参数调节GUI工作通信。

        为了支持位置和速度传感器,预留了一个HALL传感器和一个编码器接口从而实现有传感器的FOC算法,信号调理和放大电路保证了BLDC/PMSM电机的三相电流采集和无传感器FOC算法反电动势采集。


       参考设计板的信号接口分布如下图:

      



   
         各个接口的信号分配如下表:

                                   

  
              
GUI调试界面:

             

   

场景应用图

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产品实体图

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展示版照片

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方案方块图

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核心技术优势

(1)支持12V系统,输出250W功率的FOC BLDC/PMSM 电机控制应用 (2)支持多种电机的直接参数调节 (3)支持电机快速启动,从静止到额定转速的启动时间 < 150 毫秒 (4)通过电流交叉I/F启动和初始位置检测算法确保电机启动成功 (5)支持单电阻、双电阻采样算法 (6)支持过压(OV)、欠压(UV)、过流(OC)、过温(OT)和短路等诊断和保护 (7)实现了堵转检测和弱磁控制等高级电机控制算法

方案规格

(1)支持8-16V的直流电源输入 (2)支持无传感器 (Sensorless) FOC BLDC/PMSM电机控制 (3)支持Hall和Encoder的有传感器FOC BLDC/PMSM电机控制 (4) 支持PWM/LIN 控制命令调速

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