S32K3 MCUをベースとしたモータ制御ソリューション

S32K3 MCUをベースとした モータ制御ソリューション 32ビットAEC-Q100準拠MCUのS32K3ファミリは、包括的な量産グレードのツールと共に長く使用で きる機能を搭載したスケーラブルなArm Cortex-M7ベースのマイクロコントローラファミリで す。S32K3 MCUは、NXPのProduct Longevity Program(長期供給保証プログラム)の対象であり、最 低15年間の確実な供給を保証しています。 S32K3モータ制御の価値提案 モータ制御カバレッジ • ボディおよびシャーシを対象とした3相PMSMおよび3相BLDC スケーラブルなMCUプラットフォーム モータ制御用のエンジニアリングツール • ハードウェア/ソフトウェア互換MCUファミリ • 高速モータ制御ループを実装するための専用周辺機器セット: • 120～240 MHz Arm Cortex-M7 core 拡張モジュラーIOサブシステム(eMIOS)、ロジック制御ユニット (LCU)、TRGMUX、ボディクロストリガーユニット(BCTU)、A/Dコ • フラッシュメモリ:512KB～8MB ンバータ(ADC)、およびアナログコンパレータ(CMP) • MAPBGA、LQFP、HDQFPパッケージ、48～289ピン数 包括的なモータ制御エコシステム • CAN FD、FlexIO、QSPI、イーサネットおよびシリアルオー ディオインターフェイス • モータ制御アプリケーションをサポートする多様なハードウェ アソリューション • AEC-Q100準拠: グレード • S32K3 1 (-40°C～+125°C) ソフトウェアエコシステムと量産対応のアルゴリズムライ ブラリ: グレード2 (-40°C～+105°C) – 車載計算・モータ制御ライブラリ(AMMCLIB)セット • 機能安全準拠: ISO 26262 ～ ASIL D – FreeMASTERおよびモータ制御アプリケーションチューニン • Hardware Security Engine (HSE): AES-128/192/256、 グ(MCAT)ツール RSAおよびECC暗号化、ISO 21434準拠 – モデルベースデザインツールボックス(MBDT) • 専門のテクニカルサポートとオンラインコミュニティ nxp.com/S32KMCdevKits

S32K3製品概要 S32K3は、さまざまなモータ制御テクノロジやアプリケーションに対応するために、ハードウェアとソフトウェアの高い互換性を備えたスケー ラブルなプラットフォームを提供します。 S32K310 S32K311 S32K312 S32K314 S32K322 S32K324 S32K341 S32K342 S32K344 S32K328 S32K338 S32K348 S32K358 1x Cortex-M7 @ 120MHz 1x Cortex-M7 2x Cortex-M7 @ 160MHz 1x LS Cortex-M7 @ 160MHz 2x 3x 1x LS 1x LS @ 160MHz Cortex-M7 Cortex-M7 Cortex-M7 Cortex-M7 @ 160MHz @ 240MHz @ 160MHz + 1x Cortex-M7 @ 240MHz ASIL B ASIL B ASIL B ASIL B ASIL B ASIL B ASIL D ASIL D ASIL D ASIL B ASIL B ASIL D ASIL D 512KB 1MB 2MB 4MB 2MB 4MB 1MB 2MB 4MB 8MB フラッシュ フラッシュ フラッシュ フラッシュ フラッシュ フラッシュ フラッシュ フラッシュ フラッシュ フラッシュ 64K SRAM 128K SRAM 192K SRAM 512K SRAM 256K SRAM 512K SRAM 256K SRAM 256K SRAM 512K SRAM 1152K SRAM (64K TCMを含む) (96K TCMを含む) (96K TCMを含む) (96K TCMを含む) (192K TCMを含む) (192K TCMを含む) (192K TCMを含む) (192K TCMを含む) (192K TCMを含む) 最大 84 I/Os 最大 84 I/Os 最大 143 I/Os 最大 218 I/Os 最大 143 I/Os 最大 218 I/Os 最大 143 I/Os 最大 143 I/Os 最大 218 I/Os 最大 218 I/Os 16チャネル eDMA 32ch eDMA 32チャネル eDMA 32チャネル eDMA 3x FlexCAN 6x FlexCAN 4x FlexCAN 6x FlexCAN 4x FlexCAN 4x FlexCAN 6x FlexCAN 8x FlexCAN CAN-FD付き CAN-FD付き CAN-FD付き CAN-FD付き CAN-FD付き CAN-FD付き CAN-FD付き CAN-FD付き 1x 100Mbps イー 1x 100Mbps イーサネット(TSN) 1x 1Gbps イーサネット(TSN) サネット(TSN) 2x I2C 2x I2C 2x I2C 2x I2C 2x I2C 2x I2C 2x I2C 2x I2C 4x SPI** 6x SPI** 4x SPI** 6x SPI** 4x SPI** 4x SPI** 6x SPI** 6x SPI** 2x 24ch 12ビット ADC 3x 24ch 2x 24ch 3x 24ch 2x 24ch 2x 24ch 3x 24ch 3x 24ch 12ビット ADC 12ビット ADC 12ビット ADC 12ビット ADC 12ビット ADC 12ビット ADC 12ビット ADC 2x SAI (I2S) 2x SAI (I2S) 2x SAI (I2S) Quad SPI Quad SPI Quad SPI SDHC(SDIO) LQFP-48 HDQFP-172 HDQFP-172 HDQFP-172 HDQFP-100 HDQFP-100 HDQFP-100 HDQFP-100 MAPBGA-257 MAPBGA-257 MAPBGA-257 MAPBGA-289 共通ハードウェア: HSE B、LPUART、FlexIO、eMIOSタイマ、ACMP、LCU、BCTU、TRGMUX 共通ソフトウェア: リアルタイムドライバ、セキュリティFM、安全フレームワークソフトウェア&コアセルフテストライブラリ、アプリケーション固有ソフトウェア **Ethernet 10BaseT1SはSPI+外部MAC&PHYでサポート S32K3モータ制御ラインアップ S32K3 vs. モータ制御テクニックラインナップ S32K3と一般的なモータ制御アプリケーションラインアップ モデルベース (仮想マシン) ハイエンドエンジン冷却 ハイスピード ハイダイナミクス ローエンドトラクションドライブ 6ph PMSM eTurbo FOC スイッチトリラクタンス eコンプレッサ モータ ベルトスタータジェネレータ 3ph PMSM FOC クランクシャフトモータジェネレータ センサレス トランスミッションアクチュエータ 3ph PMSM FOC エンコーダレゾルバ エンジン冷却 HVACブロア ポンプ 3ph BLDC 6ステップ センサレス ウィンドウリフト(3ph PMSM) 3ph BLDC 6ステップ サンルーフ(3ph PMSM) HALL トランクオープナ(デュアルDCモータ) nxp.com/S32KMCdevKits 2 制御テクノロジ/市場動向 S32K3xx アプリケーションの複雑さ S32K3xx

S32K3モータ制御ソフトウェアとエコシステム AUTOMOTIVE MATH AND MOTOR CONTROL 弱め界磁 シングルシャント計測 LIBRARY(AMMCLIB)セット • NXP特許取得済み制御計算アルゴリズムを含むプリコンパイル 済みのソフトウェアライブラリ • 車載量産対応のソフトウェア(SPICE Level 3、CMMI、 ISO 9001/TS 16949) センサレスPMSM • MATLAB®/Simulink®およびCコード用のビット精度モデルとし ATO て提供 • NXP MCU間での単一のAPI、プラットフォーム間で移行が容易 モデルベースデザインツールボックス(MBDT) • S32K MCU上のモータ制御ソフトウェア用のMATLAB®および 統合 Simulink®によるモデルベースのデザイン環境 • S32K3xx周辺機器およびアプリケーション試作用の自動コー デザイン 試作品 デプロイ ド生成 • 広範なオンラインコミュニティとチュートリアルをご用意 テスト • モデルベースのデザインアプローチは、R&Dの時間とテスト の労力を節約するのに役立つ FREEMASTER (LITE) • 開発中の埋め込みアルゴリズムのデバッグとチューニングの ためのリアルタイムデータ可視化ツール • デスクトップアプリケーションに直接埋め込まれたグラフ、 表形式グリッド、およびWebビュー • FreeMASTER LiteはJSON RPCプロトコルをサポートしてお り、Windows®またはLinux®ホストPCで実行でき、Webブラウ ザでのカスタムUIを可能にする モータ制御アプリケーションチューニング(MCAT) • HTMLベースのグラフィカルユーザインターフェースツール、 FreeMASTERへのプラグイン、AMMCLib・セットAPIに完 全準拠 • 制御パラメータのリアルタイム調整および更新 S32K3追加ソフトウェア • S32 Design Studio IDE: Eclipse、GCC、デバッガ • セキュリティファームウェア: NXP提供 • 機能安全アプリケーション用のコアセルフテストライブラリ • AUTOSARアプリケーションと非AUTOSARアプリケーションの両方に対 する、量産グレードのASIL準拠リアルタイムドライバ(RTD)のサポート • 市場投入までの時間を短縮するためのサードパーティエコシステムサ ポート nxp.com/S32KMCdevKits 3

S32K3モータ制御ハードウェアツール 部品番号 MCSPTE1AK344 製品 MCU S32K344 GD3000: 3相モータ用MOSFETゲートドライバ FS26: ASIL D用低電力セーフティ・システムベースチップ(SBC) アナログ TJA1021: LIN 2.1/SAE J2602トランシーバ TJA1043 HS-CANトランシーバ ハードウェア モータ 3相BLDCモータホールセンサ付、24VDC、9000RPM、95W 電力 最大100W 電圧 12V (10～18V) 電流検知 シングルシャント、デュアルシャント、トリプルシャント 位置検知 ホール、エンコーダ 通信 CAN (FD)、LIN、Ethernet、UART、PWM モータ制御ソフトウェアアプリケーション 弱め界磁(FW)付き3相フィールド指向制御(FOC) センサ(エンコーダ)またはセンサレス制御(逆起電力オブザーバ) PMSM FOC シングルシャントおよびトリプルシャント電流検知および3相ステータ電流再構成 RTD高レベルAPI(Autosarおよび非Autosarアプリケーション)または低レベルAPI(非Autosar)アプリケーションのいずれか に基づいて構築された実施例 3相6ステップ整流制御 BLDC 6ステップ 逆起電力ゼロクロス検出法に基づくセンサ(ホール)またはセンサレス制御 ツール 統合開発環境 S32プラットフォーム用S32 Design Studio IDE MCU周辺機器の設定と制御 リアルタイムドライバ(RTD) モータ制御ライブラリ Automotive Math and Motor Control Library(AMMCLIB)セット 可視化とモータ制御チューニング FreeMASTERおよびモータ制御アプリケーションチューニング(MCAT) 部品番号 MCTPTX1AK324 製品 MCU S32K324 アナログ GD3000: 3相モータ用MOSFETゲートドライバ FS26: ASIL D用低電力セーフティ・システムベースチップ(SBC) TJA1021: LIN 2.1/SAE J2602トランシーバ TJA1043: HS-CANトランシーバ HB2001: SPIプログラマブル10A Hブリッジブラシ付きDCモータドライバ MC40XS6500: ハイサイドスイッチ、12V ハードウェア 電力 12V (8～18V)、5A RMS -> 約100 電流検知 デュアルシャント 位置検知 センサレス その他 統合熱管理ユニット 通信 HS-CAN、LIN、USB to UART モータ制御ソフトウェアアプリケーション PMSM 正弦波駆動タイプ向けの弱め界磁を用いたフィールド指向制御(FOC) 3x PMSM、1x DCM、4x バルブの制御を個別にサポート、非Autosarアプリケーション用のバージョンでANSI Cサンプルと して利用可能 ツール 統合開発 S32プラットフォーム用S32 Design Studio IDE MCU周辺機器の設定と制御 リアルタイムドライバ(RTD) モータ制御ライブラリ Automotive Math and Motor Control Library(AMMCLIB)セット 可視化とモータ制御チューニング FreeMASTERおよびモータ制御アプリケーションチューニング(MCAT) www.nxp.com 4

S32K3モータ制御ブロック図 PMSMモータのフィールド指向制御 3相低電圧パワーステージ (FOC) S32K3用リアルタ U_Dc bus イムドライバ PMSM Vdc S32K3用Automotive Math and Motor Control Libraryセット Udc_bus 開始/停止 故障 過電流 GD3000 Idc_bus Isa Isb Isc FreeMASTER 保護 Enc_a Enc_b LPUART SIUL LPSPI eMIOS + LCU TRGMUX BCTU ADC TRGMUX RTDドライバ RTDドライバ RTDドライバ RTDドライバ RTDドライバ RTD RTDドライバ ドライバ アプリケーション制御 デューティサイクルa eMIOS + LCU デューティサイクルb RTDドライバ 速度ループ&FW 電流ループ デューティサイクルc PWM Us_alpha_comp 変調 Us_beta_comp Udc Is_a Is_b Is_c 弱め Is_d_req 電流d Theta_enc Us_d 界磁 PIコントローラ Is_d 逆パーク変換d、 Us_alpha DC_busリップ 電流検 角度トラッ Speed_Req Is_q_lim q→α、β Us_beta ル補償 知処理 キングオ Is_q_req ブザーバ 速度コント 電流q ローラ PIコントローラ Us_q Theta Theta_est sin cos 逆起電力と角度ト Is_q Omega_estラッキングオブザーバ Omega_actual_mech スイッチセンサ Theta_enc_filt Omega_enc_filt センサレス Is_d 順パー Is_alpha 順クラー Is_a エンコーダセンサ ク変換α、 ク変換a、b、 Is_b Is_q Is_beta Is_c β→d、q c→α、β S32K344 BLDCモータ用6ステップ整流制御 3相低電圧パワーステージ S32K3用リアルタ U_Dc bus イムドライバ BLDC Vdc S32K3用Automotive Math and Motor Control Libraryセット Udc_bus 開始/停止 故障 過電流 GD3000 Idc_bus FreeMASTER 保護 LPUART SIUL LPSPI eMIOS + LCU TRGMUX BCTU ADC TRGMUX RTDドライバ RTDドライバ RTDドライバ RTDドライバ RTDドライバ RTDド RTDドライバ ライバ アプリケーション制御 eMIOS + LCU RTDドライバ デューティ 要 サイクル 速度(RPM) 速度PIコン トローラ Is_d CMTセクタ ゼロクロス 検出 要 電流限界 電流制限PIコ ントローラ 実速度(RPM) DCバス電流 速度、電流計算 ゼロクロス期間 実際のモータ電流 センサレス ホール期間 ホールセンサ S32K344 S32K3リソース S32K3 MCU MBDTオンラインサポート FreeMASTERランタイムデバッグツール nxp.com/S32K3 nxp.com/MBDTcommunity nxp.com/FreeMaster S32Kモータ制御開発キット S32 Design Studio IDE AMMCLibセット nxp.com/S32KMCdevKits nxp.com/S32DS nxp.com/AMMCLib S32Kオンラインサポート モデルベースデザインツールボックス nxp.com/S32Kcommunity nxp.com/MBDT nxp.com/S32KMCdevKits NXP、NXPロゴ、およびProcessor Expertは、NXP B.V.の商標です。無断転載はご遠慮ください。その他すべての製品名およびサービス名は、それぞれの所有者に帰属します。ArmおよびCortexは、 Arm Limited(またはその子会社)の米国およびその他の国における商標または登録商標です。MATLABおよびSimulinkは、The MathWorks, Inc.の登録商標です。関連技術は、特許、著作権、意匠お よび企業秘密の一部または全部によって保護されている場合があります。© 2023 NXP B.V. ドキュメント番号：S32K3MCBROCH REV 4 Sw Switch Bemf_a Bemf_b Bemf_c Hall_a Hall_b Hall_c