中國汽車行業(yè)繼續(xù)穩(wěn)坐全球汽車產(chǎn)銷量第一的“寶座”，但隨之而來的卻是一連串的社會問題：原油對外依存度超過50%的國際公認(rèn)安全警戒線；汽車尾氣占城市廢氣超過65%…..新能源汽車為全球解決傳統(tǒng)能源汽車帶來的環(huán)境問題和能源問題提供了最佳的機(jī)會，成為全球持續(xù)關(guān)注的熱點(diǎn)。在近日舉行的中國（重慶）汽車電子高峰論壇上，基于新能源汽車的電子設(shè)計(jì)也成為熱點(diǎn)話題。
“其實(shí)，除了不一樣的驅(qū)動方式，新能源汽車與傳統(tǒng)汽車并無本質(zhì)的區(qū)別，更佳的駕駛與乘坐體驗(yàn)和更高安全性依然是汽車設(shè)計(jì)的主要挑戰(zhàn)。”富士通半導(dǎo)體（上海）有限公司市場總監(jiān)王鈺指出，“在舒適性和安全性上，視頻技術(shù)獲得越來越廣泛的應(yīng)用，而電機(jī)作為新能源汽車的核心部件，高效率、高性能的控制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)舒適性和安全性的重要保障。”在本屆論壇上，富士通向中國汽車電子廠商和整車廠商展示了解決新能源汽車設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)的領(lǐng)先汽車電子系統(tǒng)解決方案。
電機(jī)控制是新能源汽車的關(guān)鍵
變頻概念近年來成為包括空調(diào)、洗衣機(jī)、電冰箱等家電產(chǎn)品的絕對熱點(diǎn)，其中的關(guān)鍵即是電機(jī)的控制技術(shù)。而作為新能源汽車的核心部件，電動汽車電機(jī)控制要求更高——電機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)、快速啟動和制動以及電機(jī)效率背后都涉及到電機(jī)控制的關(guān)鍵技術(shù)，將直接關(guān)系到電能利用效率、整車性能、駕駛體驗(yàn)以及車輛行駛安全。
作為傳統(tǒng)消費(fèi)和工業(yè)電機(jī)控制方案的全球主要供應(yīng)商，富士通在新能源汽車電機(jī)控制上也走在了前列，其32位電機(jī)控制MCU MB91F267NA已經(jīng)取得不少成功應(yīng)用。日前，富士通再次針對新能源汽車對電機(jī)控制的獨(dú)特需求，發(fā)布了3款電動汽車電機(jī)控制MCU MB91580系列。作為高性能32位閃存嵌入微控制器(MCU)的FR家族成員，該系列產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于電動汽車和混合動力汽車的電機(jī)控制。該系列節(jié)能汽車驅(qū)動電機(jī)控制芯片擁有專用嵌入旋轉(zhuǎn)變壓器感應(yīng)器接口，能夠開拓性地控制電動汽車和混合動力汽車中使用的三相電機(jī)。
圖1：電機(jī)控制MCU發(fā)展路線圖
隨著新能源汽車技術(shù)逐漸成熟，電機(jī)控制系統(tǒng)面臨越來越高的要求：用于無傳感器矢量控制的復(fù)雜算法和高級建模需要出色的處理能力；需要具有性能、效率、易用性以及成本方面的綜合優(yōu)勢。MB91580系列就內(nèi)置可適用于電動及混合汽車電機(jī)控制的CPU內(nèi)核和外設(shè)功能，值得一提的是旋轉(zhuǎn)變壓器感應(yīng)器內(nèi)置了專用接口電路，可降低系統(tǒng)成本，并通過實(shí)現(xiàn)驅(qū)動電機(jī)必須的高轉(zhuǎn)矩響應(yīng)控制過程達(dá)到改善電機(jī)運(yùn)行和降低能耗的目的。
高效率、低成本地實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)矩汽車電機(jī)的控制過程極具挑戰(zhàn)性。MB91580系列通過集成關(guān)鍵外設(shè)功能實(shí)現(xiàn)了降低系統(tǒng)成本、高速反饋控制，達(dá)到改善電機(jī)運(yùn)行和低能耗的目的。MB91580集成的主要功能特性還包括：具有高精度檢測電流和電機(jī)位置的12位A/D轉(zhuǎn)換器和R/D轉(zhuǎn)換器，R/D轉(zhuǎn)換器檢測電角度，與檢測三相電流的A/D轉(zhuǎn)換器同步；集成專用計(jì)算電路，因此可自動計(jì)算內(nèi)置R/D轉(zhuǎn)換器檢測到的電角度的正弦和余弦值。“除了解決方案本身的性能特性外，電機(jī)控制相關(guān)算法也非常關(guān)鍵。富士通可以提供包括成熟的180度變頻控制在內(nèi)的各種核心關(guān)鍵算法，因此在新能源汽車的電機(jī)控制領(lǐng)域具有特殊的技術(shù)優(yōu)勢。”王鈺指出。
高性能電機(jī)控制系統(tǒng)通常包括核心伺服功能、運(yùn)動描述和主機(jī)通信功能，對處理器的處理能力提出了很高的要求。而MB91580系列內(nèi)置高性能CPU內(nèi)核，集成在160DMIPS高性能CPU內(nèi)的專用浮點(diǎn)運(yùn)算單元利用內(nèi)置外設(shè)功能生成的信息處理向量轉(zhuǎn)換和PID控制運(yùn)算，該特性通過實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步快速反饋控制可以改善電機(jī)運(yùn)行和降低能耗。
作為新能源汽車的核心部件。電機(jī)控制不僅關(guān)系著整車性能還與行車安全息息相關(guān)。在富士通的電機(jī)控制MCU設(shè)計(jì)中充分考慮了安全特性，通過6大安全機(jī)制來保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠，包括：在系統(tǒng)啟動前進(jìn)行MCU的自我診斷、總線自診斷、RAM的自診斷；程序非法運(yùn)行時(shí)非法輸出端口保護(hù)；系統(tǒng)運(yùn)行期間進(jìn)行總線診斷、RAM錯誤糾正、閃存錯誤糾正。據(jù)透露，富士通在未來的產(chǎn)品計(jì)劃中，還將增加核心MCU的冗余設(shè)計(jì)（例如雙核或多核）以實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的系統(tǒng)保護(hù)。
