NXP, S32K39 MCU 발표...EV 트랙션 인버터 제어 요구사항 해결
ASIL D 소프트웨어 리졸버와 아날로그 통합으로 시스템 비용 절감
2022-11-28 온라인기사  /  윤범진 기자_bjyun@autoelectronics.co.kr


NXP 반도체(NXP Semiconductors)는 전기차(EV) 제어 애플리케이션에 최적화된 자동차 마이크로컨트롤러(MCU) S32K39 시리즈를 발표했다.

NXP는 S32K39 MCU가 고속 및 고해상도 제어를 통해 미래의 전기화를 실현해 주행 범위를 확장하고 보다 부드러운 전기차 주행 경험을 제공한다고 소개했다.

S32K39 MCU는 기존의 자동차 MCU를 뛰어넘는 네트워킹, 보안 및 기능 안전(functional safety) 기능을 포함한다. 이를 통해 영역 차량 E/E 아키텍처(zonal vehicle E/E architecture) 및 소프트웨어 정의 차량(Software-Defined Vehicle, SDC)의 요구사항을 충족시킨다. 또한 NXP의 배터리 관리 시스템(BMS)과 전기차 파워 인버터는 새로운 MCU를 통해 차세대 전기차를 위한 엔드 투 엔드 솔루션을 제공할 수 있다.

고성능 S32K39 MCU는 전기차 배터리의 DC 전원을 교류로 변환하여 현대적인 트랙션 모터를 구동하는 트랙션 인버터의 지능형 고정밀 제어에 최적화됐다. 또한 기존의 절연 게이트 타입 바이폴라 트랜지스터(Insulated-Gate Bipolar Transistor, IGBT)와 실리콘 카바이드(SiC), 질화 갈륨(GaN) 기술을 지원한다. 전력 효율을 향상시키는 이중 200 kHz 제어 루프를 사용하면 보다 작고 가볍고 효율적인 인버터를 사용할 수 있으며 모터의 구동 범위도 길어진다. 또한 출력 밀도와 내결함성이 향상된 6상 모터를 제어하여 장기 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 안전한 ASIL D 소프트웨어 리졸버를 통합 사인파(sine wave) 생성기 및 시그마 델타 변환기와 함께 사용하면 외부 부품을 제거해 전체 시스템 비용을 절감할 수 있다. S32K39를 NXP S32E 실시간 프로세서와 결합하면 최대 4개의 트랙션 인버터를 제어할 수 있는 유연성을 누릴 수 있을 뿐만 아니라, 사륜 구동 전기차를 위한 고급 트랙션 기능도 구현할 수 있다.

S32K39 시리즈는 다목적 아키텍처를 채택해 배터리 관리(BMS), 온보드 충전(OBC), DC/DC 변환과 같은 트랙션 인버터 제어는 물론 다양한 전기차 애플리케이션에 적합하다. 하드웨어 격리, 시간 민감형 네트워킹(Time-Sensitive Networking, TSN) 및 고급 암호화 기능이 탑재돼 SDV 및 영역 아키텍처의 지원에도 적합하다.

S32K39 세부사항
  • 320 MHz에서 4개의 Arm Cortex-M7 코어를 락스텝(Lockstep) 쌍과 2개의 스플릿락(Split-lock) 코어로 구성하여 S32K 제품군 중 최고 성능을 갖춤 
  • 최대 6 MB의 플래시 메모리 및 800 KB의 SRAM
  • 2개의 모터 제어 보조 프로세서와 나노엣지(NanoEdge) 고해상도 펄스 폭 변조(PWM)로 고성능 발휘 및 정밀 제어 가능
  • 안전한 ASIL D 소프트웨어 리졸버로 외부 부품 제거 및 비용 절감
  • 유연한 디지털 필터링 및 머신러닝(ML) 알고리즘을 위한 통합 DSP
  • 리졸버 여기(resolver excitation)를 위한 SAR, 시그마 델타 A/D 변환기, 콤퍼레이터(comparator), 사인파 발생기를 갖춘 다채널 아날로그 지원 
  • 6개의 CAN FD 인터페이스, TSN 이더넷 및 다수의 고급 프로그래밍 가능한 I/O
  • 신뢰할 수 있는 부팅, 보안 서비스, PKI (Public Key Infrastructure) 및 키 관리를 통한 보안 OTA (Secure Over-the-Air) 업데이트를 위한 하드웨어 보안 엔진(Hardware Security Engine, HSE)
  • S32K37 버전(2개의 모터 제어 프로세서 제외) 사용 가능
  • 인증된 ISO/SAE 21434 사이버 보안 및 ISO 26262 기능안전 프로세스로 개발
  • 176LPQFP-EP 및 289MAPBGA의 두 가지 패키지로 제공

현재 엔지니어링 샘플, 평가 보드, 포괄적인 소프트웨어 지원 및 툴 세트를 이용할 수 있다. S32K39 MCU는 조정 가능한 동적 게이트 강도 제어(dynamic gate strength control) 기능을 갖춘 첨단 고전압 절연 게이트 드라이버 GD3162와 NXP FS26 안전 시스템 기반 칩(System Basis Chip, SBC)를 결합해 안전한 인버터 제어 시스템을 구축할 수 있다. 양산은 내년 4분기로 계획돼 있다.



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