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看MCU在新能源汽车中的创新应用

2014-08-15 13:17
来源: 与非网

  “以上这些需求将主要具体涉及到汽车电子的四个方面:车身电子、车身仪表盘、图像多媒体、底盘电机控制。而富士通半导体将提供一站式系统控制方案。”丁洁早表示。

  富士通半导体同样可为新能源汽车提供一揽子解决方案,基本上涵盖一辆EV/HEV全部整车的电子系统。从集成内部RDC的MB91580系列专用电机控制32位MCU方案,到采用富士通GDC解决方案的图形化虚拟显示仪表;从采用CAN总线的低成本MB96F613设计的BMS方案和DC-DC转换器,到多路CAN总线MCU FR81S开发的整车控制器。而且这些不同档次的16位和32位MCU,均采用相同的低成本仿真器和一样的编译环境,这对客户来说开发非常方便而且便宜。

  电机控制MCU创新提升能源效率

  丁洁早特别分享了富士通半导体针对EV/PHEV的电机控制MCU方案创新,包括:1.改善电机运行;2.降低能源消耗;3.降低系统成本。MB91580 MCU是全球首款专门面向新能源汽车电机控制的高性能MCU,集成了关键外设功能如RDC,可缩短电机控制时间,简化系统设计。

  针对电动汽车和插电混合动力汽车,如图3所示,现有的系统采用双芯片:MCU+外部RDC(旋转变压器转换器)的方案,CPU要从外部RDC读取角度值,然后查表,搜索sin和cos值。而富士通半导体的MB91580方案采用单芯片:MCU集成了RDC,CPU可以任何时候直接从寄存器中读出绝对角度值、sin和cos值。这样就可极大简化硬件电路,软件设计工作也得到简化。

  “如果将RDC单独放在外面,整个电机控制系统的成本可能占到6、7美元。2013年富士通半导体还将第二代新能源汽车电机控制MCU产品会集成两个RDC在芯片内部,从而达到进一步降低成本的目的。”丁洁早表示。

  MB91580 缩短马达控制时间达40%!

  如下图5所示,通过高性能CPU缩短电机的控制时间之前有三个做法,需要1-9步的处理流程,比如PIC的计算等变换的处理。把这些处理全部集成到芯片里,通过硬件电路就可以实现。现在通过MB91580可将流程缩减为一半,5步就可以实现。这样有什么好处?之前的处理时间25微秒,现在处理的时间可以控制在12微秒,可以缩短马达控制时间达40%,从而提高电机运行的效率。

  丁洁早介绍说,针对新能源汽车电机控制的MB91580系列共包含9个产品信号,提供从64管脚到100管脚还有144管脚的多种选择。开发这么多款型是为了满足不同区域客户的要求,欧美的客户可能选择144个管脚,中国的客户就选择100管脚,有一些印度的客户也可能选择100个管脚,可满足不同设计成本的市场需求。

  通用处理器在BMS和整车控制中大显身手

  新能源汽车整个控制方案,除了电机控制,还包括电池管理系统(BMS)、整车控制单元。这些都不需要专门的控制系统,“低成本、高性能”的通用处理器可迎合这样的市场需求。富士通半导体推出了通用MCU系列新产品。像16位16FXS系列,它是精简的版本,可将有些功能精简下来,降低成本,符合汽车平台化趋势。

  “客户不管是选择简单的设计,还是复杂的设计,我们都有不同的型号来满足。16位MCU 如16FXS系列比较适合一些低成本的控制应用,像BMS;而32位MCU如FR81S系列就比较适合更复杂的整车控制应用。”丁洁早表示。他阐述道,BMS现在成本很高,因为电池单元非常多,每一个电池单元都要有一个MCU控制,大概需要几十个MCU,如果把MCU成本降低,同时又不牺牲性能和质量,这样相当于把整个新能源汽车设计向前推进了一步。

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