三個(gè)能提升電動(dòng)車能源效率技術(shù)的方法
2017-5-16 18:48:21??????點(diǎn)擊：
這些年，跟著燃料功率方面的請(qǐng)求不斷進(jìn)步，電動(dòng)車、混合動(dòng)力車和插電式混合動(dòng)力車在轎車市場(chǎng)中所占的份額逐漸擴(kuò)展。為進(jìn)一步進(jìn)步電動(dòng)車的運(yùn)用規(guī)模，有必要增強(qiáng)電機(jī)操控的動(dòng)力功率。
因而，不只需求對(duì)充電機(jī)進(jìn)行機(jī)械性改進(jìn)，進(jìn)步電機(jī)的電子操控單元的功用和功用也十分重要。可用于支撐下一代電動(dòng)車、混合動(dòng)力車以及插電式混合動(dòng)力車的電子操控單元需求十分搶先的功用和雜亂的操控軟件，而這勢(shì)必會(huì)大幅添加這些電子操控單元中的微操控器的處理負(fù)荷。與此一起，為確保在高溫環(huán)境中的高度可靠性，還需求限制轎車微操控器發(fā)生的熱量。因而，需求將微操控器的內(nèi)部電路（包含CPU內(nèi)核）的操作頻率保持在相對(duì)較低的水平，而這會(huì)阻礙其功用的進(jìn)步。
為滿意上述需求，在微操控器履行的眾多電機(jī)操控中，瑞薩電子將IMTS作為靜態(tài)處理的專用電路模塊，由于該處理過(guò)程一般需求高反響功用，如收集傳感器數(shù)據(jù)，在此根底上核算并輸出操控值等。IMTS獨(dú)立于CPU，可自立運(yùn)轉(zhuǎn)，可明顯降低電機(jī)操控微操控器的CPU負(fù)荷。節(jié)省下來(lái)的CPU功用便能夠分配至高檔電機(jī)操控算法上，然后進(jìn)步將來(lái)電動(dòng)車、混合動(dòng)力車和插電式混合動(dòng)力車的動(dòng)力功率。
專用電機(jī)操控電路技能的要害特性：
（1） 開發(fā)靜態(tài)電機(jī)操控處理專用電路模塊和支撐獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)的電路技能
電機(jī)操控需求一系列觸及磁場(chǎng)定向操控（FOC）的靜態(tài)處理，在每個(gè)操控周期內(nèi)MCU會(huì)收集電機(jī)電流值和視點(diǎn)值在核算后得出下一周期的操控值；在操控值的根底上會(huì)生成PWM輸出（注3）。當(dāng)多種電機(jī)操控程序一起運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，關(guān)于以320 MHz頻率運(yùn)轉(zhuǎn)的瑞薩電子40nm轎車MCU，發(fā)生的總處理負(fù)荷最高可占到其CPU（注4）功用的90%。新開發(fā)的IMTS是一種支撐FOC操作的專用電路模塊，可在很大程度上分擔(dān)CPU的處理負(fù)荷。它以專用電機(jī)操控定時(shí)器電路的方式裝備，連接緊湊，因而在每個(gè)定時(shí)器電路辦理的操控周期中履行的一系列處理—從獲取電流值和視點(diǎn)值到PWM信號(hào)輸出，均可獨(dú)立于CPU運(yùn)轉(zhuǎn)。
由此便消除了之前本應(yīng)由CPU處理的負(fù)荷，而釋放出來(lái)的CPU功用現(xiàn)在則可分配至包含高檔操控算法的軟件，進(jìn)步動(dòng)力功率。經(jīng)過(guò)為FOC裝備專用電路，IMTS能夠?qū)⒉僮魈幚頃r(shí)刻減少至0.8μs，與裝備在CPU上的軟件比較，用時(shí)不到其十分之一。關(guān)于運(yùn)用新材料制成的電源設(shè)備，新技能完成的處理功用可滿意具備高速開關(guān)功用的逆變器操控請(qǐng)求（功用示例：100kHz開關(guān)頻率，操控周期10μs），包含運(yùn)用以碳化硅等新材料制成的電源設(shè)備的逆變器。
（2） 專業(yè)技能的發(fā)展為轎車動(dòng)力體系操控供給功用安全保證
轎車動(dòng)力體系操控有必要能夠確保功用安全，以便及時(shí)檢查組件毛病，將體系主動(dòng)變換到安全狀況。這一般是經(jīng)過(guò)運(yùn)用兩個(gè)微操控器供給體系冗余來(lái)完成，或許也可運(yùn)用裝備內(nèi)部冗余電路的MCU，但后者的成本會(huì)相對(duì)較高。
新技能運(yùn)用的MCU帶有兩個(gè)雙核鎖步裝備的CPU，可定時(shí)監(jiān)測(cè)IMTS電路的內(nèi)部運(yùn)轉(zhuǎn)。該方法不只能夠降低成本，還能夠完成高速操控和功用安全。功用安全會(huì)添加CPU的負(fù)荷，但在實(shí)踐運(yùn)用中，僅占CPU總處理才能的2.4%（注5）。
（3） 電路技能可靈敏校對(duì)外部傳感器信號(hào)差錯(cuò)
為完成高精密微操控器準(zhǔn)確的處理功用，需求收集高精度的傳感器信號(hào)值。但實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)中卻會(huì)有各種因素致使的錯(cuò)誤，例如因傳感器安裝方位導(dǎo)致的差錯(cuò)。新開發(fā)的IMTS可加載用戶開發(fā)的軟件實(shí)時(shí)校對(duì)差錯(cuò)。此外，IMTS還能夠獨(dú)立履行該校對(duì)處理，不會(huì)對(duì)CPU形成額定的負(fù)荷。準(zhǔn)確的傳感器信號(hào)值，可在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中完成更準(zhǔn)確的處理功用和更高的動(dòng)力功率。
瑞薩電子現(xiàn)在正在測(cè)驗(yàn)選用該技能的40納米MCU原型（帶片上閃存）。它運(yùn)用實(shí)在的電機(jī)驅(qū)動(dòng)體系承認(rèn)實(shí)在體系中的操作。瑞薩電子旨在經(jīng)過(guò)這種專用電機(jī)操控電路技能為電動(dòng)車、混合動(dòng)力車和插電式混合動(dòng)力車的電子操控單元完成更高的動(dòng)力利用功率。
（注1）磁場(chǎng)定向操控（FOC）是一種廣泛用于電機(jī)操控的基本處理算法，這種電機(jī)操控算法中一般運(yùn)用雜亂的核算，包含三角函數(shù)，進(jìn)行坐標(biāo)變換，然后生成更挨近指定操控值的DC信號(hào)。
（注2）2017年2月7日，依據(jù)瑞薩電子的研討。
（注3）PWM代表脈沖寬度調(diào)制，該類脈沖信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)運(yùn)用MCU的外部功率設(shè)備。
（注4）估計(jì)下一代體系將需求12.5μs的操控周期。CPU負(fù)荷的核算值是基于每個(gè)操控周期中一起發(fā)生兩個(gè)電機(jī)操控操作（例如，前輪和后輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)）。
（注5）CPU負(fù)荷的核算值假定電機(jī)以100，000rpm的速度運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在一個(gè)滾動(dòng)繼續(xù)時(shí)期檢查到毛病。
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