产品介绍
??新能源汽车主驱控制平台，是通过高压电池包提供动力，利用逆变器改变电流的频率和幅值，驱动永磁同步电机（PMSM）工作。主要分为两个部分：
??高压侧（HV）包括功率驱动模块（SiC MOSFET或IGBT）、隔离栅极驱动芯片（L9502）、高压信号采集模块等，可适用于直流母线电压400V/800V的主驱系统。
??低压侧（LV）包括系统基础芯片（L9396）、主控芯片（SPC58NN）、旋转变压器调制电路、低压信号采集电路等，实现电源部分功能安全保护、旋转变压器软件解码、数字信号和模拟信号的处理、CAN总线的信号交互等功能。
??采用ST SPC58NN芯片的主驱系统架构，如下图1所示；产品实物外观图，参见下图2所示。
??图1 采用SPC58NN芯片的主驱系统架构图
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??图2 主驱产品外观图
??系统软件架构采用基于Classic AUTOSAR (V 4.x.x)开发，如下图3所示，主要包含以下几个部分：
??基于SPC58NN的芯片底层驱动软件（MCAL）。
??基础软件组件（BSW），包括CAN通信通道的处理、内核启动等。
??复杂驱动软件（CDD），包括模拟信号采集、电源管理模块、功率芯片驱动等。
??操作系统层（OS），实现内核的任务调度等。
??实时运行环境（Runtime Environment），实现应用层与基础软件组件信息的交互。
??应用层（Application Layer），实现FOC算法、内核任务分配等。
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??图3 基于AUTOSAR架构的软件开发平台
??三． 产品特色
??作为新一代的新能源汽车主驱开发平台，可以很好地契合市场需求，具有以下特性：
??1. SPC58NN MCU具有的优势功能：
??算力：单次正弦函数计算时间（315ns – Hightec编译器，235ns – Greenhill编译器），可以很好地满足具有较大的算力需求，如：旋转变压器软件解码、FOC算法等。
??内核架构：SPC58NN芯片为3核，分别为Core0、Core 1和Core 2，其中两个核Core 0和Core 2带有锁步功能（Lock step），每个核的主频最高可以达到200MHz，可以满足功能安全等级ASIL-D的要求。
??芯片内部的外设桥接采用双Crossbar架构，每个核享有均等的权利访问外设单元，如图4所示，当最大主频为200MHz时，采用XBAR1/XBAR2开关进行数据访问时，访问时间小于5个时钟周期，可实现核间的信息快速共享。
??图4 SPC58NN双Crossbar内部结构
??内含GTM模块：采用多通道定序器（MCS），内部架构如下图5所示，满足GTM规范版本V3.1.5.0和GTM配置版本V344，同时最大时钟频率可支持200MHz，并带有死区配置模块（DTM），可以实现PWM控制，降低CPU负荷。同时，MCS具有可编程逻辑保护功能 ― 复杂的逻辑指令能被快速实现，紧急关断立即执行。
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??图5 GTM模块内部架构图
??2. 旋转变压器软解码：解码精度，小于±0.6°。
??基本原理：通过GTM的模块产生一对互补的10kHz的脉宽信号，并经过硬件滤波电路和放大电路，生成正弦激励信号作为旋转变压器的输入信号；经旋转变压器的硬件电路处理后，可以得到一组正弦信号（SIN）和一组余弦信号（COS）反馈信号，并经过分压滤波电路处理后，通过ADC采样和软件解码处理，得到永磁同步电机的旋转角度。
??3. FOC算法：FOC（Field-Oriented Control）算法采用模型开发的方式，代码自动生成，提升开发效率。
??FOC算法原理：FOC亦称为矢量控制，在整个扭矩和速度范围内提供良好的控制能力，实现将定子电流从静止坐标系转换为转子磁链坐标系，即d-q坐标系，并采用SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）或SPWM（Sine Pulse Width Modulation）技术，经栅极驱动模块和功率驱动模块，实现对永磁同步马达（PMSM）和交流感应马达（ACIM）的控制。
??关于FOC的控制电路图和开发模型，参见图7和图8所示。
??控制模式：速度控制和转矩控制是FOC常用的控制模式。为使马达得到更精确可靠的控制，最大转矩电流比控制（MTPA）、弱磁控制、死区补偿、谐波补偿、前馈、过调制限制、功率限制、温度限制等也应用于主驱系统控制算法。
??图7 FOC控制电路框
图8 基于模型开发的FOC算法模型
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??4. 其它特性：
??基于Classic AUTOSAR的软件架构，软件结构和代码编写规范，便于软件协作开发，维护和升级方便。
??栅极驱动模块和功率驱动模块具有的兼容特性，可以支持高效的驱动控制。
??系统基于ISO 26262标准的功能安全开发，可达到ASIL-D的等级需求。
