TI 新能源汽车电机解决方案 - B

这个是一整个的框图 汽车上面的牵引力驱动电机驱动一个整个的框图 首先讲的这个MCU的话主要是做一些信号采集 电机的环路控制 包括一些interface的管理等等 这一颗的话 我们有C2000或者是我们的570的 解决方案 我们C2000大家都知道了上面的电机解决方案比较成熟 我们的570的话 现在是也有一些很多很成熟的方案 都是直接从我们的C2000转到我们的570上面来 包括一些电机驱动的一些基本的库 甚至是我们的无传感器的一些算法等等 我们也都把它移植到我们的570安全平台上面来 这个是我们的MCU 后面会讲到我们最新的C2000 会针对不同的 就专门针对电机控制从我们的ADC 包括我们的PWM 甚至还有我们的一些内核的运算等等 都有了很大的一些提升 我后面会讲到 这个是我们的MCU 这一边的话是我们的高压的一个电池包 通过DC DC 然后中间做隔离 转换到我们coside来 中间经过不同的buck或boost电路 最后得到我们MCU的供电 3.3V或者是5V 这边的话 电机的反馈的话一般的车上用的是我们的旋变 旋变用得最多 因为它在不同恶劣环境下可能工作都比较稳定一些 所以这个旋变 那旋变的话我们目前TI有PGS21旋变的解码方案 一颗单芯片的旋变解码方案包括悬变的激励 包括旋变的sin cosin的采样运算 然后直接通过数字接口SPI跟我们的MCU通信 是一个旋变的解码方案 这个我们旋变的PGA411的话 有汽车版本 这个是ADC ADC的话 做一些辅助的比如说IGPC的温度 或者是我们的一些无线电压 或者其他一些temp sensor的采样等等 然后中间的话是PWM的隔离驱动 这个驱动的话 其实方式有很多种我们目前肯定用得比较多的就是 光耦隔离来驱动 然后是这边的电流和电压的采样 三相电流或者是两相电流 一般的采两相或者三相都可以 然后是电压采样 通过我刚刚讲的这个隔离运放 或者是其他一些隔离采样的方式 或者是隔离运放然后直接通过我们的AFE 到我们的ATC来采 或者像我刚刚讲的直接是模拟转数字的 直接过来 通过数字接口 然后再隔离进到我们的 MCU 里面 做采样 所以这一块是我们的电机驱动 包括MCU 包括driver 包括ADC 包括中间的一些模拟信号包括中间的隔离等等 还有我们的电源 DC DC 然后这个safety logic的话 这个要看具体的一些功能安全的需求 因为像我们目前 据我了解 就是 国外的一些电动车电机驱动的整体功能安全等级需要满足 ISO最高到COC的安全等级 所以这一块要看具体的选用的芯片 然后具体需要满足的功能安全等级 以及 具体的方案来做 比如说有的就是两颗一模一样的MCU 比如说两颗一模一样的C2000放在一起 一颗C2000专门做闭环控制电机的闭环控制 另外一个C2000的话就是做一个完全冗余 就是跟它之前一模一样的任务 然后两颗芯片的输出进行对比 来做失效分析或者失效诊断的覆盖 也有一种方式就是一颗MCU专门跑电机驱动 另外一颗MCU就是专门跑一些诊断的程序 这两种不同的架构都有 然后就是我们这颗 这边有一个控制器 主要完成一些对外一些通信 或者一些数据的记录等等一些功能 所以这个是我们一个整个的解决方案 从我们的MCU到我们的模拟的运放 隔离 ADC 电源等等我们都有一套完整的方案 所以针对电动车上面的不管是电机也好 还是电源 我们C2000在这一块其实 已经耕耘了很多年有很多成熟的解决方案 从电动车上 从我刚讲的那个traction的牵引力的电机驱动以外 还包括我们的 比如说很多泵类油泵 ER泵啊什么的 包括我们车上的一些车载空调的驱动 包括我们车上一些涡能增压的驱动 等等一些驱动的话其实我们都可以有C2000现成的方案可以做 然后电源这块的话 不管是电池管理还是我们的充电器的 onboard charger的管理还是车身的一些辅助电源DC DC的 12V 15V输出电源的方案等等我们都会有 所以这个是我们C2000在汽车上面可以做的一些东西 基本上只要跟动的东西相关的我们都会有 ok 那其实电动车上主牵引驱动还是一般用的带传感器的控制 那其实也有一些其他的 比如说我们电动车上的一些空调的控制 比如说我们油泵的控制的话可能会用到无传感器的控制 我们TI在无传感器控制这一块有一个InstaSPIN这么一套方案 大家在我们官网上可以搜到 它里面其实集成了我们我们TI所有的无传感器的方案的 一个库函数 大家可以调用它调用起来也很简单 首先就是做一个电机参数的辨识因为我们这个库里面 带电机参数的辨识 辨识完了以后做一些PI参数或者其他参数的调节 然后就可以马上把电机转起来 因为它是一个完整的库 这个是InstaSpin具体包含哪些东西 InstaSPIN FOC它是一个无传感器的FOC的库函数 它主要包括FAST所谓的 FAST 一个就是磁链观测 角度观测 速度估算还有转矩估算 这个库可以完成四个电机量的估算 还包括其他一些功能包括我们离线的电机参数辨识 包括我们在线的电机参数辨识等等 包括我们一些弱磁的算法 和功率因素的一些提高等等算法都在InstaSPIN的FOC里面 大家在官网上能够搜到 后面的话就主要给大家介绍我们C2000最新的一个 路标 其实我们C2000大家 如果熟悉的人可能知道 我们C2000从最早的到现在已经发展了很多年 我们目前最新的话C2000我们最新的是2807x 2837x 2837x的单核 双核以及28379的单核和双核 2807x在我们目前的前面的28035可能大家很多人都用过 或者是28027 的基础上 我们对ADC PWM还有我们CPU内部的运算的东西 都做了很多加强 那我们2837x就是我们高性能的Delfino系列的 以前的28335 或者是2834x的一个芯片的一个升级 这里除了我们性能和外设上面的升级以外 给大家提几个重点一个是高精度的PWM 这个适合做电源因为我们最新的C2000的 PWM A向和B向都可以做150频秒的分辨率的高精度PWM 这个是一个提升另外的话就是我们的ADC 我们新的C2000 片上都集成了四路或者三路独立的ADC 因为我们以前老的C2000都是单独的ADC 然后做内部 做通道切换 现在最新的C2000都是集成了三路或四路完全独立的ADC 可以做真正意义上的同步采样 而且我们最新的ADC有16位的ADC 以前我们C2000都是12位的ADC那现在C2000有集成16位的ADC 还有的话是easy kiteasy kit是我们下一步的方案 我们会把easy kit集成到我们C2000内部来 easy kit的sleeve集成到我们C2000的内部来 这个是下一步的方案 我们新的C2000还有一个最大的特点是有一个position manager 这个东西的话 就是片上集成的编码器的解码的外设 那它支持我们的旋变 我们的正余弦 我们的光电编码器甚至包括我们的绝对式的编码器 的编解码 比如说我们的 hyper face我们的 in data 等等 我们都可以在芯片内部单芯片来做解码 这个是新C2000最大的特点 另外一个特点的话 就是我刚提到的我们C2000在safety这一块的话 我们正在做的一些工作包括我们现在已经有的一些东西 就是我们C2000会提供很多安全的文档 和一些安全的FMEA的分析 失效分析 失效数据来给大家有了这个东西之后 就可以做功能安全的设计或评估 包括我们的一些失效模型 失效分析 FMEA等等一些数据我们都会给出来 这个是我们目前现有的C2000都已经提供了 我们后面的2807x或者2837x我们马上在今年 下半年也会release 这个东西的话 SafeTI的话其实很多做汽车的 做汽车的客户可能之前用C2000很习惯 但是碰到新的功能安全的话可能会有一些疑虑 就是我们C2000能不能做功能安全做功能安全到底有没有什么问题 其实现在我可以跟大家讲的是我们C2000做功能安全没有问题 我们最高可以支持到ISO 26262ASIL-C的安全等级水平 就是利用我们提供的一些FMEA等等 OK 然后这个是 这个是我们目前C2000主要分为两个系列 一个是Piccolo系列一个是Delfino系列 Piccolo系列就是2802x 03x 05x 06x 到我们最新的07x Delfino系列就是我们的 33x 34x包括最新的37x和37xD双核 这个双核的话就是两个C28的内核 加两个200M的CLA的内核 加四个独立的ADC 加更多的PWM通道 这个2837x单核就是一个200M的C28内核 和一个200M的CLA内核 这个大家可以在网上搜到我们具体的datasheet 我们现在已经 release了 这个是一个具体的表格 我们目前2807x其实也是专门针对我们最新的一些电机需求 包括性能 包括一些外设方面做一个升级版的C2000 我刚刚讲到的三个独立的AEC 一个C28的内核 还有一个CLA的内核相当于双核 然后还加了USB的外设 等等包括加了外扩总线等等 具体的一些新的性能大家可以在网上去搜一下 我这里就不详细地说 电机控制的话我们有很多很多的评估板 包括这种一个功率板加一颗C28卡片的这个电机评估板 它可以用来评估我们的BLDC的控制 我们这个评估板还附带一个BLDC电机 做无刷直流的电机或者是永磁同步电机的驱动等等 还有两个直流电机或者是步进电机的评估板 以及我们这种大功率的最高其实可以到接近1kW的 评估板这个评估板上面也是集成了功率模块 和采样电路以及我们C2000的MCU等等 都集成在这个评估板上面 这个评估板上面还带我们的PFC 软件的话 推荐大家如果要做C2000的开发的话 一定要下这个control suite 里面包括我们C2000所有的芯片的资料 历程 原理图 评估板的原理图 PCB 还有我们的一些库函数 等等所有的资料全部在C2000 这个control suite里面 所以做C2000开发一定要下一个这个东西 这在我们TI的官网上就有 然后是工具链 我们TI有针对电机控制 motoware这个电机软件库 这个库里面就包含了我刚刚讲的无传感器的算法的 所有的历程和资料都在这个motorware里面 motoware这个在我们官网上也可以查到 SafeTI包含一些跟功能安全相关的历程或者是 历程等等 包括PLC suite这个电力线载波的一些历程或软件都有 OK 最后给大家介绍两个 TI design 参考设计 这个 TI design 是我们TI专门针对不同的应用来做的一些 解决方案的参考设计里面包括原理图 PCB 泵表等等 大家可以参考一下这个是我们在汽车上用的一个 48V BLDC 电机驱动的TI design 参考设计 最高到1kW 它里面也是包含我们C2000的控制器 包含我们的驱动还包含我们的mos管等等 还包括我们前级的电源的一些转换等等 这个主要在一些油泵或者是一些车载的空调等等 一些辅助电机上面会用得比较多 还有一个是我刚刚讲的这个旋转编码器的 旋变的一些解码的一个板子PGA411 大家可以评估一下 目前市面上的 现有的旋变的解码方案可能很少 大概就一种 我们这一颗的话 优势就是成本可能会更好一些 我们符合功能安全要求 而且我们的 就是可以节省电能 因为它自带驱动电路 机力电路 所以这个是我们旋变的一个解码的方案 OK