基于NXP S912ZVML12F3MKH的250W汽車電動燃油泵解決方案

電動燃油泵是汽車發(fā)動機電子汽油噴射系統(tǒng)中的一個重要組成部分，電動燃油泵總成主要由油泵、支架及油位傳感器、儲油罐（選裝）和油壓調(diào)節(jié)器（有限回油系統(tǒng)）組成。電動燃油泵的作用是把燃油從燃油箱中抽取出來，經(jīng)燃油濾清器過濾后輸送到壓力調(diào)節(jié)器，再送往發(fā)動機燃油分配管，并保持一定的壓力。燃油泵為渦輪式單級電動燃油泵，由ECU通過燃油泵繼電器控制工作，油泵的出口處設(shè)計有單向閥，在發(fā)動機不工作時，油管內(nèi)的存油不會回泄到油箱，以保證再次啟動性能。
目前大多數(shù)汽車電動燃油泵(EFP)是基于直流電機開發(fā)的，但基于BLDC的EFP越來越受歡迎，特別是在高端汽車品牌中的電動燃油泵。S12ZVM-EFP 設(shè)計是為了滿足這個不斷增長的市場而開發(fā)的，S12ZVM系列采用增強型S12Z內(nèi)核架構(gòu)，實現(xiàn)先進電機控制算法的實施，如磁場定向控制。子系統(tǒng)包括受ECC保護的閃存和RAM內(nèi)存以及一個4字節(jié)可擦除EEPROM。外設(shè)包括特定電機控制特性，如雙12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器能夠通過可編程觸發(fā)器同步先進的PWM模塊和故障保。S912ZVM系列 MCU 框圖如下：

為了加速用戶基于S912ZVM系列MCU的通用電子應用開發(fā)，提供了基于S9S12ZVML12F3MKH的開發(fā)套件。該方案的硬件系統(tǒng)框圖如下：

8~16V的VBAT電源輸入首先通過防反接保護電路獲得Vin，Vin接至三相逆變橋和充電泵電路，電荷泵電路可以將輸入電壓提升到一個更高的電壓，并確保反向電路可以正常工作。Vin也接到升壓電路，然后接S12ZVML128的VSUP PIN。三相逆變電路中有3個采樣電阻：2個采樣電阻在A相和C相上，1個采樣電阻在母線上。單電阻和雙電阻開關(guān)有2個跳線設(shè)置：默認設(shè)置為雙電阻采樣。

BDM接口用于S12ZVML12F3MKH MCU的程序下載和調(diào)試，同時設(shè)計了一個TTL電平的UART接口用于與上位機的FreeMASTER MCAT電機參數(shù)調(diào)節(jié)GUI工作通信。

為了支持位置和速度傳感器，預留了一個HALL傳感器和一個編碼器接口從而實現(xiàn)有傳感器的FOC算法，信號調(diào)理和放大電路保證了BLDC/PMSM電機的三相電流采集和無傳感器FOC算法反電動勢采集。
       參考設(shè)計板的信號接口分布如下圖：

各個接口的信號分配如下表：

GUI調(diào)試界面：

? 場景應用圖

? 產(chǎn)品實體圖

? 展示版照片

? 方案方塊圖

? 核心技術(shù)優(yōu)勢

（1）支持12V系統(tǒng)，輸出250W功率的FOC BLDC/PMSM 電機控制應用 （2）支持多種電機的直接參數(shù)調(diào)節(jié) （3）支持電機快速啟動，從靜止到額定轉(zhuǎn)速的啟動時間 < 150 毫秒 （4）通過電流交叉I/F啟動和初始位置檢測算法確保電機啟動成功 （5）支持單電阻、雙電阻采樣算法 （6）支持過壓(OV)、欠壓(UV)、過流(OC)、過溫(OT)和短路等診斷和保護 （7）實現(xiàn)了堵轉(zhuǎn)檢測和弱磁控制等高級電機控制算法

? 方案規(guī)格

（1）支持8-16V的直流電源輸入

（2）支持無傳感器 (Sensorless) FOC BLDC/PMSM電機控制

（3）支持Hall和Encoder的有傳感器FOC BLDC/PMSM電機控制

（4） 支持PWM/LIN 控制命令調(diào)速