在软件定义汽车的时代,一款面向未来,而且能够让一级供应商和汽车制造商更加省心的电机控制方案,应该是功能安全、信息安全、用户舒适度、易用性的“集大成者”。

作为S32汽车计算平台的扩展,恩智浦日前发布了一款集成电源和模拟功能的电机控制处理器S32M系列。“作为MagniV系列的延续与创新,最新发布的S32M2将12V电机控制解决方案代入到了“软件定义汽车”的新时代。”恩智浦汽车处理器事业部集成解决方案资深总监Thomas Ensergueix表示。

恩智浦汽车处理器事业部集成解决方案资深总监Thomas Ensergueix

了解恩智浦S32计算平台的人士应该都比较清楚,该平台主要包括:汽车网络处理器S32G系列、电气化实时处理器S32E系列、区域/域实时处理器S32Z、区域控制/端节点MCU S32K系列、电机控制与传感处理器MagniV系列。其中,MagniV系列主要面向12V电机控制领域,这是一个非常成熟并且成功的产品线,最早成立于飞思卡尔时代,后来随着飞思卡尔被恩智浦收购,并入了恩智浦产品组合大家庭。

感受S32M2的产品力 

Thomas Ensergueix给出的数据显示,70年代末,一辆汽车只有一个电子控制单元,包含8个电子元件;而如今,一辆电动SUV拥有90个控制单元,包含8000多个电子元件。

“如果要驱动一个12V的电机,采用分列式的解列方案是最容易的,大约需要50-60个电子元件就可以了。但当前一辆汽车配置了车窗、天窗、空调压缩机、电子电动后备箱、泵、风扇等太多的设备,会用到几百,甚至上千个12V电机,这绝对是个大数目。” 他说,不难想象,当前电机控制领域正面临包括供应链的复杂性、系统成本高、空间和总量、软件和开发复杂性、车内降噪、以及能效/延长续航里程等在内的多重挑战。 

因此,S32M2在设计中采用了“基于平台的设计理念”,它集成式的解决方案只需要一半的元器件,剩下的都是无源器件和MOSFET晶体管,因此不仅系统成本小,而且也更轻巧,可有效缩小电路板占用的空间。与分立式电机控制方案相比,OEM使用S32M2能够加快产品上市,并减少印刷电路板体积,降低设计风险和物料成本。

众所周知,在众多类型的电机中,无刷直流(BLDC)和永磁同步(PMSM)电机以其坚固耐用、体积小、重量轻和效率高而闻名,这些都有助于电动汽车实现节能降耗,提升续航里程。S32M2不仅简化了强大的电机控制功能,实现高效运行,还可保持性能裕量,以集成更多功能和特性,同时优化了成本。OEM可以执行电机诊断测试,将数据传输到区域控制器,进行优化以获得更高的性能,进一步提高效率,并降低最终应用中的音频噪声,从而提高乘客舒适度。

经过针对电机控制解决方案的专项优化,搭载Arm Cortex™-M(Cortex-M4或Cortex-M7)处理器内核,涵盖从128KB到1MB多种内存选项的S32M2,可以加速客户部署BLDC和PMSM电机的步伐,有效地提高泵、风扇、天窗和座椅位置、安全带预紧器、后备箱门等汽车应用的效率。

S32M2采用SiP封装方法,将先进计算能力与MOSFET栅极驱动器、用于CAN FD和LIN通信的物理层接口以及直接由汽车12V电池供电的内置稳压器相结合,可应对各种电机控制应用需求。此外,该SiP封装解决方案还充分利用通过ISO 26262 ASIL B功能安全认证的S32K开发流程、S32平台经过验证的安全子系统(CSEc、HSE)以及S32K的综合工具和软件生态系统。

在软件方面,S32M2能够充分利用所有的软件工具和生态系统,包括S32 Design Studio、汽车数学和电机控制库(AMMCLib)、模块化设计工具箱(MBDT)来支持S32平台和通用型的汽车MCU。此外,对于升降电机产生的噪音,恩智浦研发团队通过算法优化降低了电机噪声,只有10-15个分贝,提高了乘客舒适度。

“软件定义汽车”中的电机控制

在软件定义汽车的时代,一个非常明显的趋势是人们正在越来越多的生活在软件世界里。对产品而言,面临的挑战是对未来5-10年软件的工作负载的未知,也就是说,具体的客户需求、未来道路上的车辆会变成什么样、以及对应的解决方案,可能都是未知的。同时,在软件定义的环境里,一辆汽车当前有几百万行的代码需要管理,所以更多地变成了一个软件问题。

于是,对于NXP这样的芯片厂商而言,“以不变应万变”的最好策略就是做好“平台化”,即让自己的平台做到尽可能多的兼容,提供更加丰富、简单、易用的产品,使得开发人员可以便捷地、在多重性能水平之间去选择。

Thomas Ensergueix强调称,没有人希望看到未来的汽车被黑客所控制,所以即便是电机控制,也要认真思考是否能够更好地与车辆其他部位进行沟通,是否能够提供安全性保障。在软件定义汽车的时代,一款面向未来,而且能够让一级供应商和汽车制造商更加省心的电机控制方案,应该是功能安全、信息安全、用户舒适度、易用性的“集大成者”。

据透露,目前来自中国、美国、欧洲的15-20家一级供应商正在进行S32M2的开发、验证和评估工作,预计会在2025年真正上车应用。同时,考虑到中国庞大的MagniV产品客户群体中,也有很多人对S32M2表示了关心,所以恩智浦在中国配置了强大的本地支持团队,为他们提供样片、专业的技术支持和培训,以帮助其加快开发节奏,实现产品快速上市。

责编:Lefeng.shao
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