基于ST StellarE MCU的汽車雙電機(jī)控制板

隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)和能源危機(jī)的日益關(guān)注，電動(dòng)汽車（EV）的普及率不斷攀升，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為新能源汽車的核心部件，其技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)規(guī)模都在迅速擴(kuò)大，雙電驅(qū)系統(tǒng)作為電動(dòng)汽車高端化與個(gè)性化發(fā)展的重要方向，正在推動(dòng)行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，并加快中大型高端新能源汽車的滲透。在技術(shù)層面，雙電機(jī)四驅(qū)系統(tǒng)通過合理匹配兩個(gè)電機(jī)的功率，可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性的功能屬性，解決單電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為滿足極端工況的動(dòng)力需求。ST的Stellar E汽車級(jí)微控制器SR5E1(Stellar E 32位Arm? Cortex?-M7汽車MCU 2x核心 300M主頻）具有功能安全性能（ASIL-D能力）。專為電機(jī)控制設(shè)計(jì)的專用外設(shè)使其能夠開發(fā)和實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)多達(dá)兩個(gè)獨(dú)立電機(jī)的固件架構(gòu)。針對(duì)于汽車雙電機(jī)的應(yīng)用具有非常大的優(yōu)勢(shì)。

一.控制板MCU的主要特點(diǎn)和功能特點(diǎn)

       SR5E1是高性能模擬MCU產(chǎn)品，滿足新型寬帶隙技術(shù)（SiC和GaN）要求的數(shù)字和模擬高頻控制，具備卓越的實(shí)時(shí)和功能安全性能（ASIL-D能力）。內(nèi)置快速且成本優(yōu)化的無線（OTA）重編程功能。高速安全加密服務(wù)（HSM）支持EVITA中等級(jí)別的高性能片上安全模塊，配備專用的RAM和閃存內(nèi)存?；谶\(yùn)行速度高達(dá)150 MHz的Cortex?-M0+核心（系統(tǒng)頻率的一半）。對(duì)稱密碼學(xué)的硬件加速器。

二.開發(fā)軟件

       StellarStudio為ST Stellar（SRx系列）汽車微控制器提供了一個(gè)全新的、全面的框架，用于設(shè)計(jì)、構(gòu)建和部署嵌入式應(yīng)用程序。StellarStudio中提供了SR5E1 SDK，Stellar-E SDK包括一個(gè)構(gòu)建系統(tǒng)，支持不同的編譯器，一個(gè)免費(fèi)的編譯工具鏈（GNU ARM）；同時(shí)提供了針對(duì)電機(jī)應(yīng)用的FOC算法庫(kù)MCTK，支持旋變軟解碼算法。

       SR5E1 MCTK支持多種傳感器類型、控制算法和電流采樣，還支持驅(qū)動(dòng)器配置、故障管理、交互接口和GUI等特性；在20kHz控制頻率下CPU負(fù)載率僅為6%。

三.方案框圖介紹

       基于ST StellarE MCU的汽車雙電機(jī)控制板專門為高電壓電機(jī)控制應(yīng)用設(shè)計(jì)，如牽引逆變器和ASIL D應(yīng)用。集成了SPSB100 AEC-Q100認(rèn)證的電源管理集成電路（PMIC）確保了微控制器的適當(dāng)電源供應(yīng)以及從低電壓電池級(jí)別的連接；通過SR5E1 DAC外設(shè)及TSB582（運(yùn)放）產(chǎn)生旋變傳感器的正弦激勵(lì)信號(hào)，使用TBS514（運(yùn)放）采樣旋變傳感器產(chǎn)生的sin及cos信號(hào)，通過旋變軟解碼算法實(shí)時(shí)獲取轉(zhuǎn)子角度信息；配備了許多連接器，提供了大量的外部連接，用于數(shù)字輸出/輸入和模擬輸出/輸入，并優(yōu)化了信號(hào)調(diào)理的濾波器。

框圖請(qǐng)參考下文方案方塊圖部分。

       ST的Stellar E汽車級(jí)微控制器SR5E1憑借其卓越的性能和功能安全特性，為雙電機(jī)控制提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。通過StellarStudio開發(fā)環(huán)境和SR5E1 SDK，開發(fā)者能夠高效地構(gòu)建和部署復(fù)雜的嵌入式應(yīng)用程序，而MCTK算法庫(kù)的集成則進(jìn)一步簡(jiǎn)化了電機(jī)控制算法的開發(fā)過程。

?場(chǎng)景應(yīng)用圖

?展示板照片

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?方案方塊圖

?核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)

?基于Arm Cortex?-M7的32位ASIL D SR5E1E7 MCU和ASIL-D SPSB100電源集成安全監(jiān)視器的管理IC（符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)的ISO26262) ?支持StellarStudio MC配置工具 ?帶100個(gè)引腳的電機(jī)控制連接器，可支持不同類型的電機(jī)，如雙電機(jī)、六相電機(jī)、EESM等控制應(yīng)用 ?全套電機(jī)位置反饋采集允許解決和管理所有最先進(jìn)的FOC算法 ?與多達(dá)350kW的牽引逆變器的不同柵極驅(qū)動(dòng)板完全兼容，如基于電隔離柵極驅(qū)動(dòng)器L9502E和STEVAL-04ACBSTGAP4S

?方案規(guī)格

?SR5E1E7 MCU eTQFP176封裝 ?支持雙電機(jī)的PWM驅(qū)動(dòng)接口 ?提供2個(gè)旋變傳感器接口 ?2個(gè)CAN-FD和1個(gè)UART通信端口 ?用于車輛接口的OBD2端口 ?SWD調(diào)試接口