电机驱动控制车规芯片方案
发布日期:2024-01-06
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中国已经成为全球最大的汽车市场，电动化、智能化的趋势推动汽车芯片需求数量的大幅度提升。根据中国汽车工业协会数据显示，传统燃油车所需汽车芯片数量为600-700颗，电动车所需的汽车芯片数量将提升至1600颗/辆，而更高级的智能汽车对芯片的需求量将有望提升至3000颗/辆；随着汽车进入了电动化+智能网联的时代，为国内新进芯片企业进入汽车领域带来全新的产业机遇。然而汽车芯片的设计研发存在技术壁垒高、要有过硬的技术团队、以及自主研发生产能力；
加速车规芯片研发 积极拓展汽车电子市场
峰岹科技专注于高性能电机驱动控制芯片和控制系统的研发，长期深耕BLDC领域，凭借自主研发技术优势和系统级服务，电机主控芯片产品线持续增长，成为国内BLDC控制芯片领域龙头企业。BLDC被越来越广泛地应用于家用和工业的智能控制领域，这种电机的控制参数较多，控制算法复杂且对计算速度要求很高，研发的难度很高，峰岹科技的核心技术团队在芯片技术、电机驱动架构算法和电机技术这三个领域搭建了完整的技术体系，取得多项核心技术，目前公司累计获得授权专利及软件著作权107项，发明专利51项，其中境外发明专利8项。
峰岹科技积极拓展新兴应用市场，加大汽车电子领域的市场拓展，公司自主设计研发的专用IC，正逐步在车用市场推进产品测试和应用，峰岹科技专用MCU芯片FU6832N1已经通过AEC-Q100车规认证，目前公司与德国莱茵TÜV集团针对ISO 26262功能安全项目展开合作，ISO 26262的流程体系认证和产品认证在汽车行业内认可度极高，该标准也被行业普遍认为是芯片可以用于量产车上安全相关零部件的必要条件，ISO 26262项目的实施将助力峰岹科技提升芯片产品的安全性和可靠性，加强在汽车市场上的综合竞争力。
峰岹科技车规级MCU系列
MCU即微控制器，将计算机所包含的CPU、存储器、I/O 端口、串行口、定时器、中断系统、特殊功能寄存器等集成在一颗芯片上，从而实现对产品的运算和控制，车载MCU是汽车电子控制单元的核心部件， 汽车电子化程度的加速，我国车规级MCU市场需求随之扩大。
峰岹科技自主研发的电机驱动控制专用MCU，采用双核结构设计，具有高集成、高可靠、高性价比的特点：
1、双核设计，8051 内核+ ME内核(FOC控制模块、方波控制模块、MDU支持乘除法/低通滤波器（LPF）/三角函数的计算、比例积分/微分器(PI/PID));
2、内置LDO、运算放大器、比较器有效节省成本和布局空间;
3、内置Pre-driver驱动;
4、方波控制支持自动换相、逐波限流，支持 HALL、BEMF 位置检测;
5、支持无感FOC 和 有感FOC控制;
峰岹科技针对车用市场，逐步完善并推出系列芯片产品，主要应用于汽车相关电机控制领域。
峰岹科技汽车电机控制器专用芯片介绍
FU6832N1芯片内部集成ADC、AMP、DAC、LDO、DMA、 Pre-driver等，集成ME电机控制内核，包含硬件FOC功能模块、方波功能模块、PI、LPF、MDU等。芯片封装QFN32_4X4mm，芯片通过了AEC-Q100 认证。主要面向小功率无刷电机和紧凑型电机如水泵、座椅风机、进气格栅等。
FU6866Q1是峰岹科技2022年推出的针对汽车电机市场研发设计的高集成度专用IC芯片内部集成有LIN通信、LIN收发器、CAN通信、内置Pre-driver、高压LDO、高速比较器、高速运放、ADC、DAC、CRC、I2C、UART、DMA、TIMER等功能模块。适用于直流无刷电机的无感FOC、有感SVPWM、有感/无感方波等不同控制方案。AEC-Q100 认证正在进行中。
FU6866Q1芯片内部集成有LIN通信、LIN收发器、CAN通信、内置Pre-driver、高压LDO、高速比较器、高速运放、ADC、DAC、CRC、I2C、UART、DMA、TIMER等功能模块、耐高压IO等，集成ME电机控制内核，包含硬件FOC功能模块、方波功能模块、PI、LPF、MDU等。芯片集成度高，可以有效减少外围器件和BOM成本，可以更快完成整体方案设计。
FU6866Q1温度等级为 Grade 1，芯片工作时TJ(-40 –150 ℃)，TA(-40 –125 ℃)，可以广泛应用在车身控制的相关电机控制领域中，包括热管理系统水泵、电子扇、玻璃升降控制、座椅电机控制、尾门电机等。
基于汽车芯片在无刷电机控制领域高度集成化，峰岹科技提供完善的产品及技术保障，可以快速高效的完成项目调试。内部通用内核，可以有效的匹配客户进行个性化设计
应用方案1：汽车主动式进气格栅
目前主动式进气格栅的车型是越来越多。主动式进气格栅的主要作用，就是在低温行驶和冷启动的时候关闭进气格栅，使冷空气不直接冲击散热器进行强制散热，从而快速提高发动机的水温，在高速行驶时还能控制进气量和风阻从而节省燃油。
AGS电机控制特点分以下几个方面
1. 高集成化：由于AGS控制器本身的体积不大，同时电机内部大部分都是齿轮减速机构所以整个电机的实际可用空间很小，对电机MCU控制器的集成度要求较高;
2. 无感BLDC控制位置闭环：AGS在运行过程中需要使用位置闭环来控制AGS的开合度，所以电机在运行时候要记录电机运行的圈数从而获得电机的位置信息;
3. 运行扭矩控制: 正常工作时AGS将以额定的驱动扭矩进行输出驱动。当执行过程中，出现按当前扭矩无法让格栅运行至指定位置时，执行器会自动进入扭矩增强模式尝试冲破阻碍。
4. 位置初始化自学习：在AGS初始化状态时，将接收ECU发送的自学习指令，AGS将学习全开、全关两个止点的位置，并与预设的角度进行比对以确定目前格栅是否存在卡滞、结构损坏等问题。
5. 故障检测与保护：AGS 执行器应具有故障自诊断功能，包括栅叶结构故障、堵转故障、电气故障等。
6. boot在线升级功能
除了主动式进气格栅之外，汽车其他部件紧凑型电机控制应用也是非常广泛，如：空调出风口、充电口盖和阀门
上图为紧凑型电机控制解决方案框图，其中左边的是电源和LIN信号输入，图的上边是BLDC电机；实际控制中，控制器接收LIN总线信号进入唤醒正常工作状态，正常运行时使用位置闭环控制电机运行到指定位置。
应用方案2：汽车水泵类
汽车水泵是汽车热管理系统中的重要部件之一，在燃油车和新能源汽车中是不可缺少的。
汽车水泵控制特点分以下几个方面
1. 高控制效率：水泵在测试时需要在指定功率达到标准的流量和扬程，所以更高的控制效率对水本很是重要;
2. 低噪音、低振动：FOC可以有效降低水泵的工作噪音和振动，同时提高水泵的工作效率。
3. 多种异常保护: 空转、过压、欠压、过流、堵转、过温度、电源反接保护等。
峰岹科技汽车水泵解决方案涵盖汽车各功率段水泵，功率范围：40W~500W，使用无感FOC驱动电机效率高，使用速度环+功率环控制电机运行稳定性高、噪音小。控制方式有PWM调速和LIN总线控制。同时有完善的故障保护，和故障处理，保证电机的安全运行。
应用方案3：汽车风扇类
风扇在发动机冷却系统和暖通空调 （HVAC） 系统中是非常重要的电子部件。汽车上风扇包括：电子扇热风扇，空调鼓风机，座椅通风电机等。
汽车风扇根据不同种类控制特点也不同：
1. 低噪音：在座舱内的风扇电机有着严格的噪音要求。
2. 多种异常保护: 顺逆风检测、过压、欠压、过流、堵转、过温度、电源反接保护等。
峰岹科技风扇类解决方案涵盖汽车各种风扇，控制方式有/无感方波和无感FOC等控制模式，满足不同风扇的设计需求，使用速度环+功率环控制电机运行稳定性高，噪音低。调速控制方式有PWM调速和LIN总线控制。
更广泛的汽车电子电机控制器方案
除了紧凑型电机控制器之外，峰岹科技也拥有众多汽车电子应用解决方案，包括风扇类，泵类，有刷电机类，紧凑型电机类等等；
风扇类包括：电子风扇、空调鼓风机、座椅通风扇，其优点有FOC控制， 启动可靠、噪音小、振动低、易调试；
泵类包括：水泵、油泵。优点：使用FOC控制，噪音小、振动低、效率高、流量稳定；
有刷电机包括：车窗、天窗。优点：集成度高、低启动噪音；
紧凑型电机包括：进气格栅、空调出风口、充电口盖和阀门，优点：集成度高、大扭矩启动；
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