在過去的二十多年里，我們一直致力于將通用MCU與汽車模擬產品中的特定應用功能相結合，為電機控制提供高度集成的解決方案。在這期間，我們見證了電子控制在多個方面的演進，比如從8位到16位，再到現在的32位MCU架構。如今，隨著功能安全和信息安全在這些系統中的重要程度不斷提高，我們需要再次升級解決方案。

隨著軟件定義汽車的發展，汽車開發人員需要從有刷直流電機轉向無刷直流電機 (BLDC) 和永磁同步電機 (PMSM)。BLDC和PMSM電機因體積小、重量輕、扭矩高和效率高而聞名，有助于節約能源和延長電動汽車 (EV) 的續航里程。然而，這些優勢也帶來了一些挑戰：它們的控制往往比較復雜，需要強大的MCU來實施先進的矢量控制 (FOC) 算法，以發揮它們的潛力。

考慮到這些趨勢和挑戰，恩智浦推出了S32M2系統級封裝 (SiP) 方案，可提供基于成熟S32汽車計算平臺的全面12V電機控制。S32M2系列集成了高壓 (HV) 模擬特性、通信物理層和S32K通用汽車MCU，優化了空間利用率，降低了客戶的物料清單 (BoM) 成本和復雜度。S32K強大的Arm Cortex-M4和Cortex-M7內核提供了執行高級電機控制算法所需的計算能力，這些算法是解決電動汽車中嚴苛的車內噪音要求的必要條件。

實現先進的BLDC和PMSM電機控制

S32M2電機控制方案全面滿足現代12V汽車電機控制的各種需求，推動軟件定義電動汽車電機控制邊緣節點的下一步增長：

• 采用基于平臺的電機控制邊緣節點設計，幫助OEM和一級供應商減少復雜性，加速產品上市

• 使汽車制造商能夠利用邊緣節點進行數據挖掘，并提高效率

• S32M2中的高性能內核支持在邊緣節點中部署診斷軟件，便于監測電機運行狀況

• 簡化無刷電機控制的高級數學算法的實現

• 降低車內噪音，提高乘客舒適度

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S32M2集成方案中集成了什么？

S32M2是一個單封裝的雙芯片方案：一個標準的MCU和一個由穩壓器、物理層通信接口(CAN或LIN) 和12V電機控制柵極驅動器組成的模擬前端。

S32M2宏觀框圖

01

嵌入式S32K1/S32K3 MCU內核

• 高性能處理內核，用于高效數學算法計算

• 符合ISO26262 ASIL B功能安全標準

• 著眼未來的安全特性，具有可擴展平臺

• 閃存范圍從128KB到1MB

02

集成的模擬和通信物理接口

• 6通道MOSFET柵極驅動器，具有壓擺率控制，通過12V電源供電

• 穩壓器，能夠直接連接到汽車電池，為S32M2內部的所有模塊提供電源

• 豐富的外設集，支持LIN和CAN FD

03

為功能安全和可靠性而設計

• 遵循ISO26262開發流程，針對獨立于環境的安全芯片 (SEooC) 組件和真正的ASIL B

• 提供-40°C到150°C環境溫度范圍的AEC-Q100 0級認證到2級認證

• 功能安全交付物和使能，支持符合ISO 26262

• 滿足汽車和工業OEM EMC/ESD規范

軟件的可復用性

S32M2與S32汽車計算平臺的使能工具 (例如軟件、演示代碼、開發和驗證工具等) 完全兼容。得益于平臺設計方法，這種兼容性增強了在邊緣節點之間以及到基于S32的區域和汽車計算域的軟件的可復用性。

S32M2系列還支持無線 (OTA) 更新，為按需更新邊緣節點提供了便利。

從S32M2芯片到電機控制系統方案

為了將電機控制SiP芯片轉化為系統解決方案，我們不僅提供芯片和底層驅動程序，還提供完整的軟硬件配套和生態合作體系。

S32M2是完整的電機控制系統解決方案

本文小結

隨著汽車架構的演進，向著軟件定義、更高性能、更高功能安全和更高信息安全的方向發展，我們的電機控制集成解決方案組合也隨著S32M2系列的推出而發展。有了它，我們將繼續延續全面的控制系統解決方案的特點，即易于設計。

展望未來，我們期望隨著需求的變化而不斷演進升級，朝著更高的電池電壓和新的通信總線標準發展，同時保持客戶期望的實施簡便性。

本文作者

Dr. Raghavan Nagarajan，恩智浦半導體集成解決方案產品市場經理，負責恩智浦半導體集成電機控制汽車處理器解決方案產品的全球市場營銷。他是電力電子專業人士，擁有超過20年的工業經驗，涉及電力半導體、電機驅動和可再生能源領域。他積極參與多個國際工作組的活動，以及多個創新和新產品開發資助項目的推進。他擁有電氣工程博士學位和通用管理MBA學位。