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  电子水泵是汽车热管理系统的关键部件。电子水泵由无刷电机带动叶轮旋转，使液体压力升高，带动水、冷却液等液体进行循环，从而实现冷却液散热。电子水泵主要用于车辆预热系统、汽车发动机冷却循环、氢燃料电池热管理系统、新能源汽车驱动系统、电动汽车电池冷却系统，是汽车热管理系统的关键部件。

  随着新能源汽车渗透率提升，电动水泵取代机械水泵是大势所趋，汽车热管理系统中的水泵可以分为机械水泵和电动水泵。相较于传统的机械水泵电子水泵是指采用压电材料作为动力装置，通过电子集成系统完全控制液体传输的一种新型水泵。与传统机械水泵相比，电子水泵具有体积小、精度高、能耗低、噪音低、可靠性高、液流率低、使用寿命长、冷却控制效果好等特点，可广泛应用于燃油汽车、新能源汽车、传统发动机高端车型、涡轮增压发动机车型等领域，而传统机械水泵仅能应用于中低端汽车领域。

  电子水泵性能更优、应用领域更广的特点决定了其替代传统机械水泵是大势所趋。与传统燃油车只需配备一个机械水泵情况不同，由于需要对三电系统进行精确温度控制，新能源汽车每车需要2-5个电子水泵。近年来，在国内电子水泵替代传统水泵趋势逐渐凸显以及新能源汽车产业高速发展背景下，电子水泵市场需求不断增加，根据新思界产业研究中心发布的《2022-2027年中国电子水泵行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示，2021年我国电子水泵市场规模为12.5亿元，同比增长22.5%。

  与传统机械水泵相比，电子水泵性能更优、应用领域更广，是未来汽车水泵市场发展最具潜力的产品之一。未来在国内双碳目标持续推进背景下，新能源汽车产销规模将不断扩大，进而带动电子水泵市场需求不断增加，行业发展潜力巨大。但由于成本较高，目前国内电子水泵市场渗透率还比较低，未来企业还需不断更新生产设备、积累技术经验、提高生产水平，促使生产成本不断降低，进而带动其渗透率不断提升，行业发展空间巨大。

  风算WP 12V汽车水泵方案基于GD32A503车规级MCU作为主控芯片，搭载GD30DR8306系列三相栅极驱动器，针对强算力需求采用高动态性能FOC算法、可满足多种实时通讯需求、可同时控制2台BLDC/PWSM、支持多种无传感器算法，针对主流/成本需求采用FOC矢量控制、单电阻或三电阻采样、可同时控制电机+PFC、无传感器算法、方波控制，实现无感单/多电阻FOC的驱动和调速功能的解决方案。

  风算的12V汽车水泵解决方案从硬件角度由一块集成电路板组成：12V汽车水泵驱动板。

  ■ 12V汽车水泵驱动板：围绕兆易创新车规级MCU A503为核心设计的12V汽车水泵驱动板，此驱动板充分利用了A503强大的核心资源;MCU通过PWM实现与integrated power stage的信号连接，可直接驱动MOS管，实现三相无刷电机的单/多电阻 FOC 控制;该驱动板可驱动12V BLDC可应用于电子水泵、电子油泵、电子冷却风扇、电子涡轮增压器、电动助力转向(EPS)等等;

  本解决方案电路设计配置简单、灵活，其他控制外围不需做更多的修改，硬件系统框图如下所示。

  GD32A503系列MCU

  核心主控是基于GD32A503系列车规级微控制器，该系列产品以均衡的处理性能、丰富的外设接口和增强的安全等级，为多种电气化车用场景提供主流解决方案，遵循车规级设计理念和生产标准，符合车用高可靠性和稳定性要求。GD32A503系列MCU可以广泛用于多种车用场景，如车窗、雨刷、空调、智能车锁、电动座椅、电动后备箱、氛围灯、动态尾灯等车身控制系统、车用照明系统和电机电源系统，以及仪表盘、车载影音、娱乐音响、中控导航、车载无线充等智能座舱系统。得益于出色的安全监测机制，GD32A503也适用于部分ADAS辅助驾驶系统，如环视摄像头、AVAS声学警报系统等。

  ■ 通过汽车行业质量管理体系IATF 16949:2016规范认证

  ■ 遵循AEC-Q100 Grade 1可靠性和安全性标准

  ■ Arm Cortex-M33 32位处理器核心

  ■ Flash：128KB/256KB/384KB

  ■ SRAM: 24KB/32KB/48KB

  ■ 提供两个12bits ADC，一个DAC，一个比较器，最多一个通用的16位计时器，两个基本计时器，四个PWM高级计时器

  ■ 工作频率高达100 MHz，闪存访问0~3等待时间，以获得最大效率

  ■ 标准和高级通信接口: I2Cx2，SPIx2，USARTx3，I2Sx1，CANx2

  ■ 触发选择控制器(三角形)、多功能通信接口(MFCOM)、DMA请求多路复用器(DMAMUX)

  ■ 供电电压：2.7V~5.5V

  ■ 工作温度范围：-40~+125°C

  GD30DR8306系列三相栅极驱动器

  ■ 4.5V-30V供电电压;

  ■ 可编程驱动电流，最大1A的拉电流和1.2A的灌电流

  ■ PWM输入控制最高200kHz

  ■ 2种PWM模式(6x和3x)

  ■ 内置5V/2A DC-DC降压控制器

  ■ 集成 5V LDO

  ■ 三相无刷电机驱动

  ■ 3.3V和5V数字接口

  ■ 智能高侧和低侧回转率控制

  因该产品需要硬件在工作中进行监控，以确保安全稳定工作：

  ■ 电压：规定工作范围(9V到18V)可靠工作。低压和高压进行不工作保护;

  ■ 电流：驱动芯片集成电流保护，确保LED正常工作;

  ■ 温度：片内集成温度传感器，可自定义过温关断阈值(最高125°C);

  ■ 诊断功能: 集成LED开路，短路诊断功能;

  ■ 电压：规定工作范围(9V到14V)可靠工作。低压和高压进行不工作保护

  ■ 电流：集成电流保护，MOSFET直通保护，确保电机正常工作

  ■ 温度：片内集成温度传感器，可自定义过温关断阈值(最高125°C)

  ■ 诊断功能: 集成电机开路，短路诊断功能

  技术参数

  方案展示

  12V汽车水泵驱动板