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單片機(jī)在新能源汽車中的創(chuàng)新應(yīng)用

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:2055次  |  2019年09月04日  

2011年,隨著比亞迪汽車光環(huán)的幻滅,本土純電動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)曾一度陷入低迷狀態(tài),飽受爭(zhēng)議。但正像富士通半導(dǎo)體市場(chǎng)部產(chǎn)品經(jīng)理丁潔早最近在深圳一場(chǎng)題為“2012產(chǎn)業(yè)和技術(shù)展望”媒體研討會(huì)上指出的,“盡管最近幾年新能源汽車受到很多挑戰(zhàn),包括電池技術(shù)瓶頸、汽車成本尚高、基礎(chǔ)設(shè)施還不夠完善等,但實(shí)際上無論從國(guó)家政府層面還是汽車廠商,發(fā)展新能源汽車的愿望是沒有變的,而且依然很迫切,因?yàn)槟茉窗踩铜h(huán)境污染問題刻不容緩。”


新能源汽車所面臨的這些挑戰(zhàn)必將推動(dòng)半導(dǎo)體廠商、汽車廠商甚至是商業(yè)運(yùn)營(yíng)相關(guān)方面(如國(guó)家電網(wǎng)、中石油、中石化)通過各種技術(shù)和商業(yè)手段設(shè)法解決,而國(guó)家還有地方政府對(duì)于新能源的補(bǔ)貼依舊會(huì)不斷加大。“油價(jià)日益上調(diào),特別是中東的局勢(shì),包括敘利亞,伊朗,中東局勢(shì)不穩(wěn)定。可以肯定2012年突破150美元,甚至是200美元也是非常高概率的事件,從而倒逼市場(chǎng)推出純電動(dòng)新能源汽車的替代計(jì)劃。”丁潔早認(rèn)為。



圖1:富士通半導(dǎo)體市場(chǎng)部產(chǎn)品經(jīng)理丁潔早認(rèn)為能源危機(jī)正倒逼市場(chǎng)推出純電動(dòng)新能源汽車的替代方案。


據(jù)悉,2012年各大汽車廠商都在規(guī)劃更加適合市場(chǎng)需求的入門級(jí)新能源汽車產(chǎn)品,政府將會(huì)和具體運(yùn)營(yíng)公司一起給充/換電站的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)安排更多的資金配套和給予政策支持。“作為汽車半導(dǎo)體的重要供應(yīng)商,富士通半導(dǎo)體2012年將在新能源汽車市場(chǎng)發(fā)力,包括跟合作伙伴一起合作,使新能源汽車真正從1萬臺(tái)發(fā)展到10萬臺(tái)甚至到50萬臺(tái),到2016年達(dá)到百萬臺(tái)的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃。”丁潔早表示。


丁潔早在本次媒體研討會(huì)上從半導(dǎo)體廠商的角度,重點(diǎn)分享了2012年促進(jìn)新能源汽車快速發(fā)展的市場(chǎng)動(dòng)因和MCU在新能源汽車中的創(chuàng)新應(yīng)用。


“插電混動(dòng)”重返市場(chǎng)熱點(diǎn)


丁潔早首先分析了全球新能源汽車發(fā)展的大致格局。2012年,中國(guó)預(yù)計(jì)將會(huì)在新能源汽車的車型數(shù)量和充換電站的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上取得領(lǐng)先優(yōu)勢(shì),但是在新一代動(dòng)力電池和驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制方面還需要更多創(chuàng)新。美國(guó)政府的政策則集中在動(dòng)力電池的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化,他們的想法是“誰掌握了動(dòng)力電池技術(shù),誰就占領(lǐng)了電動(dòng)汽車未來”。歐洲方面將會(huì)繼續(xù)把全球優(yōu)秀合作伙伴的技術(shù)整合在一起,推動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的聯(lián)合開發(fā),同時(shí)利用發(fā)展中國(guó)家的巨大市場(chǎng)潛力和低廉生產(chǎn)成本,來迅速占領(lǐng)市場(chǎng)。日本將會(huì)繼續(xù)推動(dòng)他們?cè)诨旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車的發(fā)展規(guī)劃,同時(shí)推動(dòng)新能源汽車的全球出口。


他強(qiáng)調(diào),新能源汽車發(fā)展的成敗關(guān)系到未來中國(guó)國(guó)家石油安全,中國(guó)重點(diǎn)發(fā)展和補(bǔ)貼純電動(dòng)(EV)和插電式混合動(dòng)力汽車(PHEV),純電動(dòng)汽車將是最終的發(fā)展目標(biāo),中短期內(nèi)將以插電式混合動(dòng)力車作為重點(diǎn)發(fā)展的過渡車型,插電式混合動(dòng)力汽車,直接由電網(wǎng)充電,電動(dòng)機(jī)為主要?jiǎng)恿敵觯l(fā)動(dòng)機(jī)為輔,采用大容量電池,可以靠電力行駛較遠(yuǎn)的距離,如果電池耗盡,可以采用發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)行駛,解決現(xiàn)實(shí)問題。插電式混合動(dòng)力汽車已經(jīng)成為趨勢(shì),比亞迪、中國(guó)一汽、吉利汽車、長(zhǎng)城汽車、長(zhǎng)安汽車、江淮汽車等都在大力發(fā)展。


富士通半導(dǎo)體的一站式汽車系統(tǒng)控制方案


無論是傳統(tǒng)汽車和新能源汽車,安全、綠色、舒適的汽車電子系統(tǒng)是共同的訴求,汽車安全性包括零失效、功能安全和自診斷模塊;環(huán)境友好性指通過車載網(wǎng)絡(luò)的使用來減輕車重,從而降低能耗,還包括采用環(huán)保材料和工藝;強(qiáng)大的圖形圖像處理技術(shù),直觀友好的人機(jī)界面都為駕駛者帶來舒適的駕駛體驗(yàn)。


“以上這些需求將主要具體涉及到汽車電子的四個(gè)方面:車身電子、車身儀表盤、圖像多媒體、底盤電機(jī)控制。而富士通半導(dǎo)體將提供一站式系統(tǒng)控制方案。”丁潔早表示。



圖2:富士通半導(dǎo)體提供一站式系統(tǒng)控制方案。


富士通半導(dǎo)體同樣可為新能源汽車提供一攬子解決方案,基本上涵蓋一輛EV/HEV全部整車的電子系統(tǒng)。從集成內(nèi)部RDC的MB91580系列專用電機(jī)控制32位MCU方案,到采用富士通GDC解決方案的圖形化虛擬顯示儀表;從采用CAN總線的低成本MB96F613設(shè)計(jì)的BMS方案和DC-DC轉(zhuǎn)換器,到多路CAN總線MCUFR81S開發(fā)的整車控制器。而且這些不同檔次的16位和32位MCU,均采用相同的低成本仿真器和一樣的編譯環(huán)境,這對(duì)客戶來說開發(fā)非常方便而且便宜。


電機(jī)控制MCU創(chuàng)新提升能源效率


丁潔早特別分享了富士通半導(dǎo)體針對(duì)EV/PHEV的電機(jī)控制MCU方案創(chuàng)新,包括:1.改善電機(jī)運(yùn)行;2.降低能源消耗;3.降低系統(tǒng)成本。MB91580MCU是全球首款專門面向新能源汽車電機(jī)控制的高性能MCU,集成了關(guān)鍵外設(shè)功能如RDC,可縮短電機(jī)控制時(shí)間,簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。



圖3:富士通MCU在電機(jī)控制方面的創(chuàng)新。



圖4:MB91580內(nèi)置RDC:系統(tǒng)設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化!


針對(duì)電動(dòng)汽車和插電混合動(dòng)力汽車,如圖3所示,現(xiàn)有的系統(tǒng)采用雙芯片:MCU+外部RDC(旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換器)的方案,CPU要從外部RDC讀取角度值,然后查表,搜索sin和cos值。而富士通半導(dǎo)體的MB91580方案采用單芯片:MCU集成了RDC,CPU可以任何時(shí)候直接從寄存器中讀出絕對(duì)角度值、sin和cos值。這樣就可極大簡(jiǎn)化硬件電路,軟件設(shè)計(jì)工作也得到簡(jiǎn)化。


“如果將RDC單獨(dú)放在外面,整個(gè)電機(jī)控制系統(tǒng)的成本可能占到6、7美元。2013年富士通半導(dǎo)體還將第二代新能源汽車電機(jī)控制MCU產(chǎn)品會(huì)集成兩個(gè)RDC在芯片內(nèi)部,從而達(dá)到進(jìn)一步降低成本的目的。”丁潔早表示。


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