基于NXP S912ZVML12F3MKH的250W汽車(chē)電動(dòng)燃油泵解決方案

電動(dòng)燃油泵是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機電子汽油噴射系統中的一個(gè)重要組成部分，電動(dòng)燃油泵總成主要由油泵、支架及油位傳感器、儲油罐（選裝）和油壓調節器（有限回油系統）組成。電動(dòng)燃油泵的作用是把燃油從燃油箱中抽取出來(lái)，經(jīng)燃油濾清器過(guò)濾后輸送到壓力調節器，再送往發(fā)動(dòng)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(dòng)燃油泵，由ECU通過(guò)燃油泵繼電器控制工作，油泵的出口處設計有單向閥，在發(fā)動(dòng)機不工作時(shí)，油管內的存油不會(huì )回泄到油箱，以保證再次啟動(dòng)性能。
目前大多數汽車(chē)電動(dòng)燃油泵(EFP)是基于直流電機開(kāi)發(fā)的，但基于BLDC的EFP越來(lái)越受歡迎，特別是在高端汽車(chē)品牌中的電動(dòng)燃油泵。S12ZVM-EFP 設計是為了滿(mǎn)足這個(gè)不斷增長(cháng)的市場(chǎng)而開(kāi)發(fā)的，S12ZVM系列采用增強型S12Z內核架構，實(shí)現先進(jìn)電機控制算法的實(shí)施，如磁場(chǎng)定向控制。子系統包括受ECC保護的閃存和RAM內存以及一個(gè)4字節可擦除EEPROM。外設包括特定電機控制特性，如雙12位模數轉換器，該轉換器能夠通過(guò)可編程觸發(fā)器同步先進(jìn)的PWM模塊和故障保。S912ZVM系列 MCU 框圖如下：

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

8~16V的VBAT電源輸入首先通過(guò)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(gè)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(gè)采樣電阻：2個(gè)采樣電阻在A(yíng)相和C相上，1個(gè)采樣電阻在母線(xiàn)上。單電阻和雙電阻開(kāi)關(guān)有2個(gè)跳線(xiàn)設置：默認設置為雙電阻采樣。

BDM接口用于S12ZVML12F3MKH MCU的程序下載和調試，同時(shí)設計了一個(gè)TTL電平的UART接口用于與上位機的FreeMASTER MCAT電機參數調節GUI工作通信。

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

各個(gè)接口的信號分配如下表：

GUI調試界面：

? 場(chǎng)景應用圖

? 產(chǎn)品實(shí)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，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調節 （3）支持電機快速啟動(dòng)，從靜止到額定轉速的啟動(dòng)時(shí)間 < 150 毫秒 （4）通過(guò)電流交叉I/F啟動(dòng)和初始位置檢測算法確保電機啟動(dòng)成功 （5）支持單電阻、雙電阻采樣算法 （6）支持過(guò)壓(OV)、欠壓(UV)、過(guò)流(OC)、過(guò)溫(OT)和短路等診斷和保護 （7）實(shí)現了堵轉檢測和弱磁控制等高級電機控制算法

? 方案規格

（1）支持8-16V的直流電源輸入

（2）支持無(wú)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 控制命令調速