汽车电气化解决方案下一代电动汽车的半导体系统解决方案

目录
前言 ..................................................................................................... 3为什么选择恩智浦实现电气化？........................................................ 4
动力域控制 .......................................................................................... 5
电池管理参考平台................................................................................. 6
混合动力/电动汽车功率逆变器系统参考平台 .................................... 7
开发平台 ........................................................................................... 8微控制器混合动力控制单元 ............................................................... 9
汽车动力学和安全 MCU .................................................................. 10
电气化通用节点 ................................................................................ 11
电源管理：功能安全系统基础芯片 ................................................... 12
电池管理系统 .................................................................................. 14
电池压力检测传感器 ....................................................................... 15
电池压力检测传感器产品特点........................................................... 16
电机控制：高压逆变器 .................................................................... 17车载网络协议 .................................................................................... 18
恩智浦：您的电气化合作伙伴 ......................................................... 19
恩智浦产品小结............................................................................... 20
SAFEASSURE®功能安全项目 .......................................................... 21
安全项目 ........................................................................................... 22
其他资料 ........................................................................................... 23

nxp.com/electrification2前言使用哪种能源？

《说到充电》

电动汽车经常引起争议的问题是缓慢充电会增加用电量。反过去几年，汽车行业做出了重大变革，并对现今的社会发展

驳的观点则是汽油和柴油排量的减少会降低二氧化碳排放量。

也造成了重大影响。如今，世界多地都在实行居家办公，碳2019 年，电动汽车销量超过 200 万辆，占全球汽车销量的排放由此大幅下降。加之消费者对新型交互方式的广泛接受，
未来出行用例的发展机会不可小觑。

2.6%。这比前一年又迈进了一大步。1充电基础设施来自消费者的压力充电基础设施的规模是一个敏感话题，规模不够会影响到电为解决污染问题，回应消费者对更加绿色、清洁而安全的未来

动汽车普及。全球 730 万台汽车充电器中，大多数都是私有

的关切，政府部门延长了相关激励措施。这将重新定义能源行的，极度不利于普及汽车电气化。虽然在家充电显然很有必业的目标，并显著提振电动汽车市场。例如，2022 年，中国

要，但也不能否认广泛部署充电站带来的便利性和安全性。

将继续实施新能源项目补贴和新能源汽车积分政策。在欧洲，各国政府重新制定了二氧化碳排放标准。1 与此同时，气候变化活动人士提高了公众意识，让绿色生活看起来更容易实现且
更具吸引力。恩智浦通过研发汽车电气化产品组合，制定“零电池组的演进
尽管如此，汽车行业面临的挑战是找到正确的发展途径，让

排放、零事故和迅速行动”的“零愿景（Vision Zero）”目标， 电动汽车比内燃机汽车更有利可图。这里的症结在于电池组
的尺寸和成本，与消费者对单次充电的续航里程的接受度之大力支持这种全球环境发展趋势。
间的平衡。电池组的单位成本和制造能力是扩展电动汽车市场的关键。
博客原文地址：https://www.nxp.com/company/blog/back-to-thecharge:BL-BACK-TO-THE-CHARGE

数字化体验
好用，个性化，在线消费者体验

店内体验现代店铺体验，但易于理解驾驶良好无误的试驾

有关电动汽车普及的 5 个真实要素充电向消费者证明，给汽车充电并不难

服务
出色的售后服务和良好的养护

有关电动汽车普及的 5 个真实要素

1

国际能源署，“2020 年全球电动汽车展望及分析”，2020 年 9 月 15 日访问，网址 https://www.iea.org/reports/global-ev-outlook-2020。

nxp.com/electrification3为什么选择恩智浦实现电气化？
利用恩智浦的电气化解决方案加速实现零排放。从电池管理到动力域控制，我们的产品组合覆盖面广，旨在帮助客户简化电气化转型流程。恩智浦提供的电气化系统解决方案，具有出色的
性能、强大的功能安全性和电源管理功能，满足汽车制造商和开发者打造下一代汽车的需求。
我们的汽车电气化产品特点包括：• 高性能微处理器• 可扩展的功能安全性• 和 MCU 相配套的带有相关电源管理集成电路和系统基础芯片（SBC）• 用于 CAN、LIN、FlexRay 和以太网的车载网络组件• 电芯控制器和电池管理解决方案• 基于先进功能安全 IGBT 栅极驱动器的电机驱动器解决方案• 方案实现平台（Enablement platform），参考设计和评估板• 业务和技术支持遍及全球• 车规级的稳健性
AC-DC
充电器

主要组件

~

电池管理系统（BMS）

AC

电机控制
（高压逆变器）DC

混合动力控制单元（扭矩/能量管理和优化）

BMS
高压
锂电池

48 V eMachine（BSG、ISG、HVAC）

电机控制

=

=
=

混合动力控制单元（HCU）

车载充电器
AC-DC 转换器nxp.com/electrification

M

~
~

48V 或
大于 60V（如 400V）

DC-DC

48V 和高压模组

=BMS

DC-DC 电压域转换器

电机

低压
铅酸或锂
电池

=
12V

12V 总线
模组

4

动力域控制支持器件混合动力/电气控制单元是控制混合动力或电动汽车动力系• FS66：功能安全多路输出电源集成芯片统的大脑。它负责控制配电、储能、发动机和电机。因此，• S32S24 微控制器：基于 Arm Cortex-R52 内核，专为汽车

控制单元是提高 xEV（各类型电动汽车）动力系统效率的动力、域控制和安全协处理器应用而设计。它实现了高级

关键。

别的汽车安全，性能是 NXP 上一代器件的 7 倍以上，为向
高级电气化和自动驾驶汽车应用的过渡提供了性能余量。

优势

参考平台部件编号：S32EDEVPL• NXP S32S/E：具有汽车 ASIL D 等级计算性能的动力域
体系结构领先产品• 具备虚拟汽车 ECU 开发平台特点
• 在虚拟机监控器下执行多个应用程序，包括有高级算法
的混合动力/电气控制• 能量与热管理
• 再生制动
• 电池状态（充电、健康、功能）管理– 高级算法（扭矩矢量分配，A-ECMS 等）– 跨域通信，根据 ADAS 域信息行动（GLOSA）

外部输入
（IVN & 网关）
IVN
电机控制

混合动力汽车控制
单元

每电机一个

功能安全
SBC

功能安全
SBC

功能安全
SBC

MCU

MCU

IVN

MCU

内燃机控制单元

逆变器
DC/DC 转换器

高压隔离栅
驱动器
功能安全
SBC

电池管理系统

MCU
输入信号和高压 IGBT/MOSFET

输出驱动器

传感器接口
智能电池
传感器

高压电机

内燃机
12V 电池IVN

恩智浦技术

混合动力汽车动力控制框图nxp.com/electrification5电池管理参考平台高压 BMS 的电池管理参考设计

参考设计工具包内容

RD33771CNTREVM 为汽车应用中的锂离子电池管理提供了• 评估板

集中式和分布式体系结构的解决方案。该电路板由一个 MCU• 示意图、布局参考和 Gerber 文件

控制 4 个 MC33771C 器件。MCU 可以被绕过并叠成一个长
菊花链，以实现灵活的 BMS 体系结构。BCC 可以测量有 7• 快速入门指南

到 14 个电芯的锂电池组。BCC 通过 TPL 菊花链或电容器隔• 用户手册

离进行通信。MCU 由一个 12 VDC 电源供电的 SBC 供电。

• 软件驱动

主要特点

支持器件• 带低通滤波器的 56 个电芯单元检测输入• MC33771C：14 通道锂离子电池控制器 IC• 24 个外部温度传感器• MC33664：隔离网络高速收发器• 集成均衡电阻

• S32K1：通用微控制器• 菊花链式电路板• UJA1169TK：微型高速 CAN 系统基础芯片• 参考设计平台：RD33771CNTREVM

混合动力和电动汽车动力系统

12V 铅酸电池 BMS

14V 锂离子电池 BMS

48V 锂离子电池 BMS

IVN

IVN

IVN

IVN
高压 BMS电池传感器

12V 铅酸电池

恩智浦技术高压电池接线盒

功能安全

功能安全

功能安全

功能安全

SBC

SBC

SBC

SBC

MCU

MCU

MCU

MCU

隔离通信

隔离通信

隔离通信

电池控制器 AFE

电池控制器 AFE

电池控制器 AFE

电池传感器 AFE智能开关

14V 锂离子电池48V 锂离子电池高压电池

开关、预荷电器
电压，电流

冷却风扇，泵

负载切换高压电池接触器可选电池管理系统参考平台解决方案框图

nxp.com/electrification

6

混合动力/电动汽车功率逆变器系统参考平台
混合动力/电动汽车功率逆变器系统参考平台优势

xEV 功率逆变器系统解决方案是一个小尺寸、400V、• ASIL C/D 等级，适用小型、紧凑的 9 IC 系统布局ASIL D 等级、100kW 的功率逆变器平台，包括：• 稳健的故障沉默（fail-silent）SBC，工作电压从 36V
一直到 2.7V• MPC5775E：安全的多核 32 位锁步 MCU，带软件旋• 安全多核 32 位锁步 MCU，带有 eTPU 和 SW RDC

转变压器（software resolver）• 带有 API 的实现工具软件和功能安全示例• FS65：符合 1 级/0 级安全标准的 SBC，达到 ASIL D
等级，带有两个故障停车（fail-safe）输出端，用于• < 2µs 的 iSense 兼容 2 级 IGBT 过流保护，具备软件电机控制安全管理

关断功能• GD3100：高级隔离式 IGBT/碳化硅栅极驱动器，带有
特点< 2µs 的过电流保护• TJA1051：冗余 CAN 总线接口，有低功耗待机模式• 通过 400V 供电高效驱动 100kW 的 3 相电机• 实现工具软件，带有 API 和功能安全示例• 集成电流信号隔离功能的 IGBT/碳化硅栅极驱动器• 冗余 CAN 总线接口，有低功耗待机模式• 主电池和备用电池输入，无 IGBT 为负的栅极驱动电源• 由带 MCAL 驱动器的 S32DS SDK 提供支持

HV BAT

DC/DC
LV HV故障保护 2

到高压
关断

V AUX

VBAT

链路电容器

FAIL SAFE 1

IGN

CAN

FS6500
系统
基础
芯片

V
MCU

SPI
故障

SPI
PWM

故障保护
电路

故障

GD3100带高压隔离
功能的栅极
驱动器 x6

电机

IGBT
x6

RST

MPC5775E
MCU
电压/温度传感CAN

TJA1051T
CAN
接口

CAN

电流感应

软件旋转变压器
数字转换器

旋转变压器 I/O旋转变压器

混合动力汽车和电动汽车动力系统框图

nxp.com/electrification

7

开发平台
除了开发平台，我们还提供评估板和相关工具，帮助您加速电气化设计。
描述

评估板名称
S32EDEVPL

恩智浦 GreenBox 平台，提供高性能、外设集成和多核 Arm®生态合作体系，用于 HEV 和 ICE 的开发，可使用
HEV 和 EV 应用的外设板

MTRCKTDPS5643L

带有 MPC5643L 微控制器的双三相 PMSM（永磁同步电机）开发套件；适用于需要 2 台 PMSM 的应用，如主动悬
架或电传动系统

MPC5775BE-416DS 适配器

MPC5775B MCU 面向工业和汽车电池管理系统（BMS）；MPC5775E 针对需要高级性能的 HEV/EV 逆变器控制系
统；基于 eTPU 定时器系统和 ISO 26262/IEC 61508 的功能安全支持，达到 ASIL D 等级

MPC5775BE-516DS 适配器 适用于需要高性能、正时系统和功能安全要求的汽车发动机控制应用
高压 BMS –DEVKIT-MPC5744P

单元监控电路RD33771CNTREVM（CSC）

高压 BMS 电池管理参考设计RD33771CDSTEVB使用 MC33771C BCC 的隔离菊花链接口的 14 通道锂离子 BCC

FRDM33771CSPEVB使用 MC33771C BCC 的 SPI 接口的 14 通道高性能锂离子电池 BMSFRDMDUAL33664EVBMCU 和隔离网络之间的双 TPL 接口，使用 MC33664 器件实现环回

FRDM33771BTPLEVB

14 通道锂离子电池控制器，带有使用 MC33771B BCC 的隔离菊花链接口

FRDM33664BEVB

使用 MC33664 器件的 MCU 与隔离网络的 TPL 接口FRDM33772BTPLEVB

使用 MC33772B BCC 的带隔离菊花链接口的 6 通道锂离子电池 BCC

提供双 e200z4 锁步内核、电机控制、安全功能和通信接口，为电机控制应用提供完整的安全/底盘解决方案

高压 BMS –RD33772BJBEVM

具有功能安全、电压、电流、温度和绝缘测量功能的高压电池接线盒（BJB）RD电池接线盒

FRDM33772BTPLEVB

使用 MC33772B BCC 的带隔离菊花链接口的 6 通道锂离子电池 BCC（CSC）

FRDM33664BEVB

使用 MC33664 器件的 MCU 和隔离网络之间的收发器物理层（TPL）接口

高压 BMS 电池

MPC5775B-EVB专为电池应用设计的低成本开发板

管理单元

RDVCU5775EVM

用于 ASIL D 应用的高压 BMS 和车辆控制单元集成的参考设计

RD33771-48VEVM

48V 轻度混合动力辅助电池管理系统参考设计

FRDM33771CSPEVB使用 MC33771C BCC 的 SPI 接口的 14 通道高性能锂离子电池 BMS

FRDM33771BSPIEVB

使用 MC33771B BCC 的 SPI 接口的 14 通道锂离子电池单元控制器

FRDM33771BTPLEVB

使用 MC33771B BCC 的隔离菊花链接口的 14 通道锂离子电池控制器

FRDM33664BEVB

使用 MC33664 器件的 MCU 和隔离网络之间的收发器物理层（TPL）接口NEWTEC-NTBMS

支持 ASIL C 安全级别的锂离子电池 12V 电池管理系统

RD9Z1-638-4LI

具有高 EMC 性能的 4 芯锂离子电池 BMS，具有使用 MM9Z1_638 传感器的 CAN 接口

12V BMS 解决

RD9Z1-638-12V-C

具有高 EMC 性能的 12V 铅酸电池 BMS，具有使用 MM9Z1_638 传感器的 CAN 接口

方案

RD9Z1-638-12V

具有高 EMC 性能的 12V 铅酸电池 BMS，具有使用 MM9Z1_638 传感器的 LIN 接口

FRDM33772BSPIEVB

用于锂离子电池应用的 6 通道 BCC，具有使用 MC33772B BCC 的 SPI 接口KIT9Z1J638EVM

使用 MM9Z1_638 传感器的 CAN/LIN 接口的测量电流、电压和温度的电池传感器

BATT-6EMULATOR

为 MC33772 评估板供电的 6 芯电池组——模拟多芯电池组

BATT-14CEMULATOR

为 MC33771C 评估板供电的 14 芯电池组——模拟多芯电池组

BATT-14EMULATOR

14 芯电池组仿真器，用于为 MC33771B BCC 评估板供电

BATT-14EXTENDER NE

使用一个单电池仿真器连接多达 4 个评估板

BATT-14AAAPACK

可配置的电池组，可用于为 MC33771 或 MC33772 评估板供电。

48V BMS 解决
方案

通用工具

FRDMGD3100HBIEVM

半桥评估套件，在半桥评估板上安装两个 MC33GD3100 单通道 IGBT 栅极驱动器件

FRDM-GD3100EVB

GD3100 半桥评估板

电池管理系统
牵引电机混合动力汽车
控制单元
牵引电机

恩智浦 GreenBox
开发平台目标应用

牵引电机
集成式 DC-DC转换器GreenBox 平台

nxp.com/electrification

内燃机
牵引电机

8

微控制器混合动力控制单元
混合动力控制单元（HCU）是混合动力和电动汽车的核心控制部件。它使用输入信号来计算和管理输出参数，如发动机功率
或电机扭矩。
S32S24 安全微控制器
S32S24 是一款基于 Arm-R52 的微控制器，用于汽车动力学、域控制和安全协处理器应用。它为高级别的汽车安全提供支持，
性能是上一代恩智浦器件的 7 倍多，为向高级电气化和自动驾驶汽车应用的过渡提供了性能余量。
特点和优势• 先进的安全功能和故障恢复功能可支持 ASIL-D 应用• 4 个 Arm-R52 内核在锁步模式下运行（共 8 个内核），频率为 800MHz• 硬件安全引擎支持公钥和私钥加密• 大型内置闪存（高达 64MB）• AEC-Q100 一级器件，支持–40°C 至 150ºC（结温）• 即时、无线地更新功能，零处理器停机时间

内存系统

CPU 平台FCCU 和 MBIST/LBIST

4MB SRAM 带 ECC
512KB 数据闪存带 ECC
16MB 闪存带 ECC

网络Arm-Cortex-R52

Arm-Cortex-R52

Arm-Cortex-R52

Arm-Cortex-R52

Arm®-Cortex®-R52
32 KB
32 KB
I-cacheD-cache
32 KB
32 KB
I-cacheD-cache3x 32 KB TCM

Arm-Cortex-R52
32 KB
32 KB
I-cacheD-cache
32 KB
32 KB
I-cacheD-cache3x 32 KB TCM

Arm-Cortex-R52
32 KB
32 KB
I-cacheD-cache
32 KB
32 KB
I-cacheD-cache3x 32 KB TCM

Arm-Cortex-R52
32 KB
32 KB
I-cacheD-cache
32 KB
32 KB
I-cacheD-cache3x 32 KB TCM

3 x 32 KB TCM

3 x 32 KB TCM

PLL 和 FMPLL

3 x 32 KB TCM

8 x FlexCAN 带 FD

Neon™

锁步内核

锁步内核

调试和追踪单元

3 x 32 KB TCM
Neon

1 x Zipwire
2 x Gbit 以太网

2 x Safe DMA

锁步内核

锁步内核

电机控制
4 x SAR ADC

2 x 双通道 FlexRay

串行通信
安全

6 x DSPI

硬件安全引擎
（HSE）

6 x LINFlex

非对称硬件加速器

2 x PSI5-S
1 x PSI5

安全的互联

2 x CTU

计时器和通用 I/O
4 x eTimer2 x eMIOS

2 x FlexTimer对称硬件加速器

内存接口

16 x SENT64KB 安全 SRAM

5 x I2C

2 x FlexPWM

1 x SAR ADC

uSDHC

S32S 框图nxp.com/electrification9汽车动力学和安全 MCU
用于电池管理系统和逆变器应用的 MPC5744P、MPC5777C、MPC5775B 和 MPC5775E
这些微控制器针对需要高性能、安全性和 ASIL D 支持的汽车和工业电池管理和逆变器应用。
特点和优势• 高性能内核，具有高级可编程电机控制计时器和模拟模组• 符合 ISO 26262 功能安全标准，针对 ASIL D 安全等级，带有锁步内核、ECC、温度和电压传感器、
时钟监控和故障采集单元
• 具有加密和解密、安全引导和密钥存储的硬件安全模块（CSE）；预编程固件简化了生产工作
• CAN FD、以太网、SPI 和 LIN 接口的通信外围设备
• 包含 AUTOSAR® MCAL、S32 Design Studio 等现软件工具包

牵引电机
系统

电池管理
系统

IGBT 栅极驱动器内燃机控制

低压电池管理系统

混合动力汽车
控制单元

MPC5744P、MPC5777C、MPC5775B 和 MPC5775E 汽车应用

nxp.com/electrification

10电气化通用节点可扩展的 S32K1 产品系列：加速设计时间，低功耗性能

Runtime 软件• 经得起未来考验的性能和集成能力• 车规级恩智浦软件开发工具包（SDK）• 最小复杂度的车规级软件• 恩智浦中间件，例如内核自检、LIN 堆栈

• 广泛的产品组合支持最大限度地重用• AUTOSAR 4.0 和 4.2 MCAL
• FreeRTOS

S32K 功能安全软件• 引导加载程序（Bootloader）• Cortex-M 内核自检库：结构化内核自检库（SCST）
是一项针对内核永久性故障的安全措施软件开发工具• IAR、GHS 和 GNU 工具链

• 该软件的设计目的是：使用固定操作数集执行机器操作
码并比较其执行结果，检测内核中的硬件永久性故障• 全功能、免费的开放平台（S32 DS）• 该库被视为独立安全单元（Safety Element out of• FreeMASTER

Context），是根据 ASIL B 开发的• SCST 库提供测试工具，达到认定的诊断覆盖范围应用特点（预估范围）• 电机控制• 触觉感知硬件平台• 安全通信• 与 Arduino® shields 兼容的低成本开发板• 无线充电

• 车载调试器和系统基础芯片• 近场通信共同特征
S32K11x MCUs
S32K14x MCUs

AEC-Q100
S32K116MCU

S32K118MCU

Arm Cortex -M0+ 内核 @ 48 MHz

CSEc 安全模组

128 KB 闪存

256 KB 闪存达到 ASIL B 等级

16 KB SRAM

24 KB SRAM

低功耗运行模式和外设®

®

最多 42 I/Os

最多 58 I/Os

S32K142MCU

S32K144
MCU

Flex I/O
MPU

1 x FlexCAN 带有 1x FD

JTAG

256 KB 闪存

512 KB 闪存

32 KB SRAM

64 KB SRAM 128 KB SRAM 256 KB SRAM

最多 89 I/Os

QFN-32

LQFP-64

2 MB 闪存

最多 156 I/Os

16-ch. eDMA
2 x FlexCAN
带有 1 x FD

3 x FlexCAN
带有 1 x FD

FlexTimer
SDK

1 MB 闪存

最多 128 I/Os

2 x 16-ch. 12 位 ADC
1 x 13-ch. 16 位 ADC

S32K148MCU

Arm Cortex-M4F 内核 @ 112 MHz

4-ch. eDMA

1 x 13-ch. 12 位 ADC

S32K146
MCU

3 x FlexCAN
带有 2 x FD

3 x FlexCAN
带有 3 x FD

2 x 24-ch.
12 位 ADC

2 x 32-ch.
12 位 ADCLQFP-64
LQFP-176
LQFP-100

NFC 堆栈
MAPBGA-100

LQFP-48
ISELED 驱动

LQFP-144
ENET

AUTOSAR® MCAL/OS
QuadSPIS32 Design Studio IDE

ETM TraceSAI

S32K 通用微处理器共同特征nxp.com/electrification11

电源管理：功能安全系统基础芯片
FS45 和 FS65：1 级和 0 级安全电源系统基础芯片（SBC）
FS45 和 FS65 安全 SBC 芯片系列通过 DC-DC 开关稳压器、线性稳压器和超低功耗节能模式优化器件能耗，为 MCU 提供电源
管理功能。
特点和优势
• 物理和电气隔离，以 ASIL B 或 D 应用为目标

• 可配置的 RSTb 激活提供了更高的系统可用性• 电源管理监控单元（欠压/过压/过流）• 使能冗余系统故障安全• 模拟和数字内置自检，最大限度地减少潜在故障• 第二个故障安全引脚，用于在故障后以可配置的延迟置位
安全路径• 冗余参考和电源，减少共因故障• 宽时间跨度定时器（从秒到月），简化 RTC 功能并降低成本• VCORE 外部监控• 跟踪轨，电池短路保护，给外部 ECU 供电（传感器等）• FCCU：故障收集控制单元

• FCRBM：反馈内核电阻桥监测• 监控锁步 MCU

FS65 和 FS45MCU
V CORE 稳压器VCORESMPS 或线性VDD_LV (1.2 V)电阻桥

V CCA 稳压器

冗余电阻桥

FCRBM

VCCA

VDD_HV ADR线性V AUX 稳压器

VAUX

线性

外部 IC
（传感器）

ADC

IO(4)
I/Os 接口

GPIO

IO(5)

GPIO

IO(2)

FCCU_F(0)IO(3)

FCCU_F(1)

FCCU

故障安全机
故障安全稳定机I/O 监控（FCCU & 外部 IC）
SPI 4

看门狗

DSPI

RSTB
FB_core
FCRBM
VPRE
VAUX
VCCA

电压监控
（过压和/或
欠压）

故障安
全输出
驱动器

FS0B

GPIO 或FCCU_F(0)

FS1B
安全
开关

FS65 功能安全系统基础芯片框图

nxp.com/electrification

12电源管理：功能安全系统基础芯片
FS66 是一种汽车用的功能安全多路输出电源集成电路。主要用于动力系统、安全和底盘应用，是 S32S2 微控制器的主要配套
芯片。
特点• 适用于 12V 和 24V 系统的 60V DC 最大输入电压• 待机关闭模式，睡眠电流非常低（<10µA）• 多个 SMPS 和 LDO 给 S32S2 微控制器等器件供电• 带 CRC 的 32 位 SPI 接口• 符合 ASIL D 等级，带有独立安全监控单元

电源管理和系统

FS66
1 x 低压 BOOSTOTP
SPI 接口序列控制
模拟 MUX

1 x 高压 BUCK
控制器

3 x 低压 BUCK
2 x 低压 LDO

独立安全监控单元

物理和电气隔离OTP
SPI 接口CRC, ECC

6 x 电压检测
看门狗检测 MCU 硬件故障
检测外部 IC 故障检测3 x 安全输出

潜在故障覆盖（LBIST, ABIST）

FS66 框图nxp.com/electrification13

电池管理系统
MC33771 和 MC33772 REV C 电池控制器解决方案

使用单芯片支持 ISO 26262 的诊断和功能安全• 用于支持 ISO 26262 的最高可达 ASIL D 等级的
安全系统灵活的电池拓扑• 睡眠模式 OV/UV 和温度监控• 可扩展的软件和硬件兼容 BMS 解决方案，支持一条• 检测内部和外部故障，即开路、短路和泄漏

菊花链上的 3 到 >800 个电池芯• 完全兼容 MC33771（7 到 14 个电池芯）和 MC33772
REV C（3 到 6 个电池芯）• 支持集中式和分布式菊花链，分布式 CAN
高集成水平• 同步片上电流传感器• 集成均衡诊断
车规级的稳健性• ESD，EMC；热插拔，AEC-Q 100• 温度范围：–40°C 到 105°C• 低功耗运行模式• 同步片上库仑计• 集成无源均衡，每通道最高 300mA• 4.0Mbit/s 的 SPI 或隔离 2.0Mbit/s 的变压器差分通信• 电芯电压测量平均
生命周期内保障高精确度• ± 0.8mV 电芯电压测量误差• ± 0.5%总栈电压测量

MC33771/2
7 温度
3~ 14 电池芯 VSense
3~ 14 电池芯平衡• ± 0.5%集成电流传感器增益误差菊花链通信，
最多 63 个节点MC33771/2
7 温度
3~ 14 电池芯 VSense
3~ 14 电池芯平衡电流感应电池组控制器低电压

MC33771 电池控制器解决方案框图

nxp.com/electrification14电池压力检测传感器• 带抗混叠滤波器的电容电压转换器• Sigma delta ADC 和 Sinc 滤波器

FXPS7250D4：绝对压力传感器• 800 Hz 或 1000 Hz 低通滤波器，针对绝对压力• 绝对压力范围：20 到 250 kPa• 小封装尺寸，适用于 PCB 集成• 车规级的稳健性– 无引线、16 引脚、QFN 可润湿侧翼封装，尺寸– 冗余压力传感器可实现嵌入式自检

4 x 4 x 1.98 mm– 传感器和信号链验证的共模和数字自检– 耐化学性凝胶保护的压力传感器– 数字自检

• 可用的模拟输出– 工作温度范围：–40°C 至 130°C
现有的解决方案 FXPS7250x 或 FXPS165D– 符合 AEC-Q100 的一级标准• 绝对压力范围• I2C 兼容串行接口– 从模式操作– 20 kPa 到 250 kPa 或者 60 kPa 到 165 kPa– 支持标准模式、快速模式和快速模式+– 校准的压力和温度测量• 32 位 SPI 兼容串行接口• I2C、SPI 或模拟输出接口• 安全和快速的数据通信• 车规级的稳健性– 12 位绝对压力数据– 冗余压力传感器可实现嵌入式自检– 8 位温度数据– 传感器和信号链验证的共模和数字自检– 2 位基本状态和 2 位详细状态字段– 符合 AEC-Q100 的一级标准

– 3 位、4 位或 8 位可配置 CRC– 工作温度范围：–40°C 至 130°C– 4 x 4 x 1.98 mm 的 QFN 封装，16 引脚，0.8 mm 间距

VCC
V REF

参考电压

内部电压稳压器

VREG
VREGA

VSS

低压检测
低压检测
振荡器

控制逻辑
MODESELECT_0

SS_B

OTP 阵列SCLK/SCL

MODESELECT_1

SPI/I2C

MOSI
MISO/SDA-------------------V REF
INT

P-cell 0
增益
VREF

CV2

AAF

PABS ΣΔ

DSP

P ABS

转换器

P-cell 1

FXPS7250D4 框图

nxp.com/electrification15

电池压力检测传感器产品特点• 出现以下任意事件，将自动检测压力变化并向主 MCU发送警报：

NBP8/9FDxT1– 突破固定压力阈值• 绝对压力范围– 突破相对压力阈值– 校准的压力和温度测量功能– 突破压力变化值（ΔP/Δt）• 不测量时的内部睡眠模式• 诊断功能• 主机在不工作时可进入睡眠模式– 压力传感器（感测和参考单元），内部连接

– 最近 12 次压力测量值可存储到 FIFO 内存中• SPI 接口，就绪/中断，供电• 车规级的稳健性– 符合 AEC-Q100 的一级标准
– 工作温度范围：–40°C 到 130°C– 4 x 4 x 1.98 mm 的 QFN 封装，16 引脚，0.8 mm 间距

BDM
控制器
INTERRUPT
控制器
PADMUX

S08
8b CPUSPINV RAM
64 x 8S1

SYS RAM512 x 8

S2

闪存
控制器

M0
BUS
ARB.
MUX
M1
S3

重置
CNTL. MOD.

KEYBD
INTERRUPT系统
INT. MOD.
INT. CLKS
SYS

2-ch. TPM

COP
计时器

FREE
RUN CNTR.

PWU/RTI
计时器

外设总成

SAR
ADC

SMI
增益，补偿
和 COEFF.

P-CELLSENSE
P-CELLREF.

FLASH NVM
16 k x 8

功率模式
控制器

GPIO
IRQ
BKGD
SPI
TPM
ADC
ETC.

PTA0 - 4
PTB0 - 1

S0

补偿 DACC
TO V
MUX电容电压转换器

增益，补偿
AMPS

缓冲器

LPF

A TO D
MUX

禁带
温度传感器

电池压力检测传感器框图

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电机控制：高压逆变器
GD3100 和 GD3160 栅极驱动器 IC，具有高压隔离功能
GD3160 和 GD3160 是可编程高压栅极驱动器，具有先进的功能安全、控制和保护功能，专为汽车和电动汽车动力系统应用
而开发。GD3100 支持使用硅 IGBT 或碳化硅 MOSFET 的高压 HEV/EV 牵引逆变器、DC/DC 转换器和车载充电器。它们提供集成的高压电流隔离和快速短路保护。符合 ISO 26262 ASIL C/D 功能安全标准。GD3160 栅极驱动器为碳化硅 MOSFET 和
IGBT 提供了更宽的参数范围，并且与 GD3100 栅极驱动器的封装引脚兼容。
• 符合 ISO26262 ASIL C/D 功能安全要求

特点与优势• 适用于任何 IGBT 模块的高度集成和灵活性：– VGE 监控可验证 PWM 输入与栅极输出之间的通信– 15A 开/关集成功率模块– 故障安全引脚支持冗余栅极控制– 完全可编程的主动米勒钳位– 带循环冗余检查（CRC）的 SPI 安全设置

– 用于编程和诊断的 SPI– 强制的死区保护– 5kV 电流信号隔离– 集成温度感应– 3.3 或 5.0V 的 I/O– 适用于模拟和数字电路的内建自测试（BIST）– 与 200 到 1700V 的 IGBT 和碳化硅功率器件兼容– 降低 BOM 成本和 PCB 尺寸• < 2µs 的快速过流或短路保护– 兼容 i-Sense 和 DESAT sense– 二级关断GD3160 产品新特点• 加强型 DESAT SC 保护• 分段驱动，减少过冲• 增加栅极电压范围• 可编程栅极稳压器– 软件关断• 报告故障或实时功率器件状态的额外报告通道（INTA）

安全电源管理 1

安全电源管理 2逻辑模块 1逻辑模块 2LV 故障
配置和报告，
配置模式
BIST

高压故障
配置和报告，
配置模式，BIST，
栅极控制逻辑，ASIL 测试控制

栅极驱动器
控制
有源 Vce 钳位，
Desat

安全逻辑

充电和放电控制

死区控制
有源米勒钳位
串行通信

串行通信

SPI

IGBT 电流感应

占空比编码器碳化硅/IGBT 温度感应

INTB/故障状态INTA/VGE，VCE 或
Sev 故障检测AMUX
10 位 ADC

温度 IC
模拟感应

GD3160 高级 IGBT 栅极驱动器框图

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汽车网络协议
随着汽车的连接程度越来越高，对于车内可靠而安全的通信的需求也愈发明显。用于电动汽车、混合动力汽车的新型隔离 CAN
和 48V 网络使用独特的唤醒功能，从而最大限度地提高能效并桥接电压域。在分布式汽车网络中，中央 ECU 需要在关键时间范围内相互交换数据或配置信息。我们可以用汽车以太网构建一个时间敏感网络（TSN），它将微控制器直接连接到以太网主
干网中。

V BAT

PMIC

CAN
网络

CAN 接口/CAN FDCAN
网络

安全 CAN/
IDPS/
Update Manager

FlexRay
网络

Flex
接口

MCU

以太网
PHY

以太网
网络

以太网
交换机

看门狗
MCU
恩智浦技术

用于 HEV 和 EV 体系结构的车载网络有关车载网络产品组合的更多信息，请访问网站 www.nxp.com/ivn。

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恩智浦：您的电气化合作伙伴
恩智浦对质量和安全认真负责。我们研发了广泛的产品组合，在汽车功率控制领域开拓出诸多应用。恩智浦砥砺前行，不断推出各类系统解决方案，为下一代电动汽车和混合动力汽车提供了所需的优越性能、功能安全和电源管理功能。当您与恩智浦打交道时，您会发现我们不仅仅是创造产品，而是致力于建立合作伙伴关系，赋能汽车制造商和开发人员，帮助他们加速

MCU
SBC
通信
驱动器
AFE

电动汽车系统开发，应对不断增长的汽车电气化需求。

电池管理系统

12 V电池

（扭矩/能量管理和优化）内燃机

48 V eMachine（BSG、ISG、HVAC）

48 V 总成
48 V 有源悬挂=
HVAC
compr.

=
HV/12 V
DC/DC
48 V
eCat

eTurboDC-DC 电压域
转换器

混合动
力控制
单元

车载充电器，
AC-DC 转换器AC 电源插座

nxp.com/electrification

12/48 V
DC/DC
=
=

电机

高压牵引电池电池管理.

混合动力控制单元

12 V 总成

Alt/Reg电机控制（高压逆变器）

~
AC/DC
充电器
~
=

=
逆变器
HV 电源总成

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恩智浦产品小结

器件

描述

S32S24S32S24 是一款基于 Arm -R52 的微控制器，用于汽车动力学、域控制和安全协处理器应用。它支持高级别的汽车安全性，性能是上一代
器件的七倍以上，为向高级电动和混合动力汽车应用和自动驾驶汽车应用的过渡提供了性能余量。

MPC5744P
MPC5777C
MPC5775B/E

这些微控制器能用于需要高级性能、安全性和 ASIL D 支持的汽车和工业电池管理和逆变器应用。

S32K1

S32K 可扩展 MCU 产品系列，获得 AEC-Q100 认证，使用 32 位 Arm Cortex®-M4F 和 Cortex-M0+内核，面向通用的汽车和高可靠性工业应用。

FS45/FS65

FS45 和 FS65 是系统基础芯片（SBC），具有 DC-DC 开关稳压器、线性稳压器和超低功耗节能模式，为 MCU 供电并优化能耗。

FS66

FS66 是一种功能安全的汽车多输出电源集成电路。它包括多开关模式、线性电压调节器，以及带故障安全输出的增强型安全功能。

MC33771/2

MC33771/2 是电池控制器，旨在通过精确控制关键的锂离子电池特性（电压、温度、电流），提供嵌入式平衡功能和广泛的系统诊断功能，解决与锂离子电池相关的安全风险。

FXPS7250D4

FXPS7250D4 是用于电池压力监测的高性能、高精度绝对压力传感器。

GD3100GD3100 是一款先进的 IGBT 单通道栅极驱动器。它的集成电流隔离功能和低导通电阻驱动晶体管，提供高充放电电流、低动态饱和电压
和轨对轨栅极电压控制。

GD3160

GD3160 是一款先进的单通道高压隔离栅极驱动器，增强了驱动和保护碳化硅（SiC）MOSFET 或 IGBT 的功能以及功能安全性。

IVN

IVN 是恩智浦为 LIN、CAN、FlexRay™还有以太网提供的一系列车内网络解决方案。

®

nxp.com/electrification

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SAFEASSURE® 功能安全计划
恩智浦 SafeAssure 计划不仅仅是让我们各条业务线的开发流程符合 ISO 26262
标准，更体现出恩智浦支持功能安全的企业承诺。我们不断加强全体员工的安全意识，树立企业安全文化，制定安全行为准则和协同安全措施。
SAFEASSURE 计划：• 为满足汽车和工业功能安全标准要求而设计解决方案，进而简化系统合规
流程• 减少开发符合 ISO 26262 和 IEC 61508 标准的安全系统所需的时间和复杂性• 支持最严格的安全完整性级别（SIL），使设计人员能够满怀信心地进行构建• 坚持从设计到制造的零缺陷方法，帮助确保我们的产品满足安全应用的严格
要求

产品

目标应用

ASIL

MC337711/2

混合动力汽车（HEV）、电动汽车（EV）、储能系统（ESS）和不间断电源系统（UPS）

C

FS45

汽车：视觉系统、电动助力转向、发动机和电池管理；工业：无人机和机器人自动化、楼宇控制、运输、移动计算、电力和
能源；医疗保健D

FS65

汽车：主动悬架、变速箱、变速器、EV、HEV、逆变器、ADAS、EPS、发动机和电池管理；移动计算；楼宇控制；无人机
和机器人；自动化；医疗

D

FS66

BMS、电力牵引、高压 DC-DC 转换器、HEV、内燃机

D

MPC5744P

安全域控制

D

MPC577C
MPC5775E/

BMS、牵引电机控制、直喷发动机、共轨柴油喷射系统、电控变速箱、柴油发动机管理、汽油发动机管理

S32K

车身和底盘控制、气候控制、车窗/车门/天窗、动力总成配套、PMSM/BLDC 电机控制、BMS

B

GD3100牵引电机逆变器

DD

恩智浦安全策略演进可视化nxp.com/electrification21

安全计划：
网络安全完整应对方案——符合工业标准和最佳实践广泛的安全解决
方案产品组合安全产品工程流程（SMP）
内部/外部安全评估（VA）
有安全意识的组织

第三方认证（ CC、EMVCo、PSA、SESIP）

产品安全事故响应安全培训学校安全领域逾
20 年的经验

解决方案和技术

区分安全创新同类领先安全 IP 和子系统流程和政策

信息安全政策站点安全（ISO 27001）

人员

与各方合作，包括研究人员、行业合作伙伴、Auto-ISAC、
Charter of Trust 和 CERTS

安全运营中心（SOC）
计算机安全事故响应（CSIRT）

如今道路上的汽车复杂度越来越高，驾驶员和乘客要能够信任自己的汽车，这一点至关重要。
恩智浦研发了完整的汽车半导体安全解决方案组合，在行业内处于领先地位，还配套了全面、完整的汽车网络安全计划。
网络安全需要全方面考虑：不仅需要解决方案，还需要相应的流程、政策，并建立一个以安全为导向的组织。
随着时间的推移，恩智浦的安全计划已经发展成熟，包含了广泛的汽车安全解决方案，符合市场需求。
www.nxp.com/automotivesecurity

nxp.com/electrification

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其他资料
更多信息请访问：nxp.com/electrificationwww.nxp.com
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发布日期：2021 年 7 月