【解决方案】单芯片TMS执行域控方案实测分享

鸣涧

【解决方案】单芯片TMS执行域控方案实测分享

本文导读

热管理系统是整个必不可少的组成，从燃油车到新能源车，从分立到相对集成，热管理系统的需求也紧跟着汽车新四化的落地而不断升级。目前，集成化热管理系统已经落地，但集成化系统的技术方案依然存有明显差异。本文为大家介绍最新的单芯片TMS解决方案，其架构更适应于在功能安全，信息安全及软件定义汽车的需求。

电动车的电子和电气化程度更高，新能源汽车的电池成本占比40%，其工作环境和充放电需要维持合适的温度；电机和电控系统也面临传统燃油车所没有的温度管理；由于制冷和制热的架构不同，驾驶舱内的温度调控也急需解决，上述需求也给新能源车热管理市场带来新的增长机遇。

TMS方案功能简介

TMS热管理域控制器方案使用NXP S32K3系列做主控制器，双核Cortex-M7，主频高达160MHZ。支持多路PWM控制，完美满足热管理系统中多个无刷电机、有刷电机和步进电机同时控制的需求；热管理系统需要采集多个位置的温度信息来形成温度控制闭环，S32K3支持多路ADC模拟采集，具有灵活的ADC触发配置选项，非常适合汽车热管理系统新需求。
热管理域控制器采用单个车规级高性能MCU+外围功率电路设计，可以同时驱动三无刷电机、六有刷电机、三步进电机，如下图1所示。三个无刷电机控制均采用无感FOC速度电流双闭环矢量控制，效率高达95%以上，转矩保持最高的同时运转平滑稳定，对负载突变有良好的抗干扰性能。

图1

S32K3 多电机控制外设

S32K3电机控制时，外设上主要使用eMIOS、BCTU、LCU和ADC模块，如下图2所示以BLDC三相直流无刷电机为例。eMIOS产生三相单独的PWM信号；TRGMUX为链接模块，将eMIOS的信号链接到LCU；逻辑模块LCU将三相单独的PWM信号增加死区，并输出三相上下互补的PWM信号，最终输出给预驱MOS桥电路来驱动电机。BCTU是专门触发ADC采样的模块，它可通过TRGMUX链接到eMIOS触发源，通过调整eMIOS触发源的定时器计数值来调整ADC的采样位置。

图2

多电机控制应用实践

使用立功科技TMS功能板同时控制三个水泵BLDC电机，测试项如下：

• 电机速度波动；
• 开环到闭环的切换稳定性；
• 电机启动时间；
• 电机运行相电流。
  
  

三电机启动后速度4500rpm、3500rpm、2500rpm。如下图4负载情况下的速度波动图，从图中可以看出三电机中最大速度波动为1.9%，满足速度波动在5%以内的一般客户要求。

图4三电机启动后速度4500rpm、4200rpm、2500rpm。如图5为电机启动相电流图，电机在额定转速10%进入闭环状态，开环到闭环状态切换稳定。将电机加速度设置5000rpm时，可以在3s内分别达到4500rpm、4200rpm和2500rpm，多次实验均正常工作。 图5

三电机启动后速度分别为4500rpm、4200rpm、2500rpm。如图6为电机相电流，电流稳定呈标准正弦波。

图6

随着新能源汽车行业的飞速进步，汽车架构的革新使得热管理问题日益凸显。新能源汽车在追求电池寿命和整车稳定安全的同时，热管理性能的优劣成为了决定电车产品竞争力的核心要素。然而，随着新能源汽车的持续发展和新技术的涌现，车载热管理系统正面临着前所未有的挑战。

立功科技凭借多年的技术积累，成功研发出全新升级的TMS多电机控制方案，它将为您在热管理赛道上实现弯道超车提供有力支持。我们的TMS多电机控制方案不仅能够显著提升热管理系统的效能和稳定性，更能有效降低能耗和维护成本，同时保证车辆的安全与舒适性。

我们深信，与立功科技携手，您将在新能源汽车的热管理领域取得突破性的进展。让我们共同推动新能源汽车行业的进步，打造更高效、更安全、更具竞争力的电车产品！