三個能提升電動車能源效率技術的方法
2017-5-16 18:48:21??????點擊：
這些年，跟著燃料功率方面的請求不斷進步，電動車、混合動力車和插電式混合動力車在轎車市場中所占的份額逐漸擴展。為進一步進步電動車的運用規(guī)模，有必要增強電機操控的動力功率。
因而，不只需求對充電機進行機械性改進，進步電機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車、混合動力車以及插電式混合動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，而這勢必會大幅添加這些電子操控單元中的微操控器的處理負荷。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較低的水平，而這會阻礙其功用的進步。
為滿意上述需求，在微操控器履行的眾多電機操控中，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獨立于CPU，可自立運轉(zhuǎn)，可明顯降低電機操控微操控器的CPU負荷。節(jié)省下來的CPU功用便能夠分配至高檔電機操控算法上，然后進步將來電動車、混合動力車和插電式混合動力車的動力功率。
專用電機操控電路技能的要害特性：
（1） 開發(fā)靜態(tài)電機操控處理專用電路模塊和支撐獨立運轉(zhuǎn)的電路技能
電機操控需求一系列觸及磁場定向操控（FOC）的靜態(tài)處理，在每個操控周期內(nèi)MCU會收集電機電流值和視點值在核算后得出下一周期的操控值；在操控值的根底上會生成PWM輸出（注3）。當多種電機操控程序一起運轉(zhuǎn)時，關于以320 MHz頻率運轉(zhuǎn)的瑞薩電子40nm轎車MCU，發(fā)生的總處理負荷最高可占到其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CPU的處理負荷。它以專用電機操控定時器電路的方式裝備，連接緊湊，因而在每個定時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值到PWM信號輸出，均可獨立于CPU運轉(zhuǎn)。
由此便消除了之前本應由CPU處理的負荷，而釋放出來的CPU功用現(xiàn)在則可分配至包含高檔操控算法的軟件，進步動力功率。經(jīng)過為FOC裝備專用電路，IMTS能夠?qū)⒉僮魈幚頃r刻減少至0.8μs，與裝備在CPU上的軟件比較，用時不到其十分之一。關于運用新材料制成的電源設備，新技能完成的處理功用可滿意具備高速開關功用的逆變器操控請求（功用示例：100kHz開關頻率，操控周期10μs），包含運用以碳化硅等新材料制成的電源設備的逆變器。
（2） 專業(yè)技能的發(fā)展為轎車動力體系操控供給功用安全保證
轎車動力體系操控有必要能夠確保功用安全，以便及時檢查組件毛病，將體系主動變換到安全狀況。這一般是經(jīng)過運用兩個微操控器供給體系冗余來完成，或許也可運用裝備內(nèi)部冗余電路的MCU，但后者的成本會相對較高。
新技能運用的MCU帶有兩個雙核鎖步裝備的CPU，可定時監(jiān)測IMTS電路的內(nèi)部運轉(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。功用安全會添加CPU的負荷，但在實踐運用中，僅占CPU總處理才能的2.4%（注5）。
（3） 電路技能可靈敏校對外部傳感器信號差錯
為完成高精密微操控器準確的處理功用，需求收集高精度的傳感器信號值。但實踐運轉(zhuǎn)中卻會有各種因素致使的錯誤，例如因傳感器安裝方位導致的差錯。新開發(fā)的IMTS可加載用戶開發(fā)的軟件實時校對差錯。此外，IMTS還能夠獨立履行該校對處理，不會對CPU形成額定的負荷。準確的傳感器信號值，可在電機運轉(zhuǎn)中完成更準確的處理功用和更高的動力功率。
瑞薩電子現(xiàn)在正在測驗選用該技能的40納米MCU原型（帶片上閃存）。它運用實在的電機驅(qū)動體系承認實在體系中的操作。瑞薩電子旨在經(jīng)過這種專用電機操控電路技能為電動車、混合動力車和插電式混合動力車的電子操控單元完成更高的動力利用功率。
（注1）磁場定向操控（FOC）是一種廣泛用于電機操控的基本處理算法，這種電機操控算法中一般運用雜亂的核算，包含三角函數(shù)，進行坐標變換，然后生成更挨近指定操控值的DC信號。
（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，該類脈沖信號用于驅(qū)動運用MCU的外部功率設備。
（注4）估計下一代體系將需求12.5μs的操控周期。CPU負荷的核算值是基于每個操控周期中一起發(fā)生兩個電機操控操作（例如，前輪和后輪的驅(qū)動電機）。
（注5）CPU負荷的核算值假定電機以100，000rpm的速度運轉(zhuǎn)時，在一個滾動繼續(xù)時期檢查到毛病。
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