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會，成為全球持續(xù)關注的熱點。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計也成為熱點話題。
“其實，除了不一樣的驅動方式，新能源汽車與傳統(tǒng)汽車并無本質的區(qū)別，更佳的駕駛與乘坐體驗和更高安全性依然是汽車設計的主要挑戰(zhàn)。”富士通半導體（上海）有限公司市場總監(jiān)王鈺指出，“在舒適性和安全性上，視頻技術獲得越來越廣泛的應用，而電機作為新能源汽車的核心部件，高效率、高性能的控制技術是實現(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計挑戰(zhàn)的領先汽車電子系統(tǒng)解決方案。
電機控制是新能源汽車的關鍵
變頻概念近年來成為包括空調、洗衣機、電冰箱等家電產(chǎn)品的絕對熱點，其中的關鍵即是電機的控制技術。而作為新能源汽車的核心部件，電動汽車電機控制要求更高——電機的平穩(wěn)運轉、快速啟動和制動以及電機效率背后都涉及到電機控制的關鍵技術，將直接關系到電能利用效率、整車性能、駕駛體驗以及車輛行駛安全。
作為傳統(tǒng)消費和工業(yè)電機控制方案的全球主要供應商，富士通在新能源汽車電機控制上也走在了前列，其32位電機控制MCU MB91F267NA已經(jīng)取得不少成功應用。日前，富士通再次針對新能源汽車對電機控制的獨特需求，發(fā)布了3款電動汽車電機控制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)品可廣泛應用于電動汽車和混合動力汽車的電機控制。該系列節(jié)能汽車驅動電機控制芯片擁有專用嵌入旋轉變壓器感應器接口，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。
圖1：電機控制MCU發(fā)展路線圖
隨著新能源汽車技術逐漸成熟，電機控制系統(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系列就內置可適用于電動及混合汽車電機控制的CPU內核和外設功能，值得一提的是旋轉變壓器感應器內置了專用接口電路，可降低系統(tǒng)成本，并通過實現(xiàn)驅動電機必須的高轉矩響應控制過程達到改善電機運行和降低能耗的目的。
高效率、低成本地實現(xiàn)高轉矩汽車電機的控制過程極具挑戰(zhàn)性。MB91580系列通過集成關鍵外設功能實現(xiàn)了降低系統(tǒng)成本、高速反饋控制，達到改善電機運行和低能耗的目的。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位置的12位A/D轉換器和R/D轉換器，R/D轉換器檢測電角度，與檢測三相電流的A/D轉換器同步；集成專用計算電路，因此可自動計算內置R/D轉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，電機控制相關算法也非常關鍵。富士通可以提供包括成熟的180度變頻控制在內的各種核心關鍵算法，因此在新能源汽車的電機控制領域具有特殊的技術優(yōu)勢。”王鈺指出。
高性能電機控制系統(tǒng)通常包括核心伺服功能、運動描述和主機通信功能，對處理器的處理能力提出了很高的要求。而MB91580系列內置高性能CPU內核，集成在160DMIPS高性能CPU內的專用浮點運算單元利用內置外設功能生成的信息處理向量轉換和PID控制運算，該特性通過實現(xiàn)進一步快速反饋控制可以改善電機運行和降低能耗。
作為新能源汽車的核心部件。電機控制不僅關系著整車性能還與行車安全息息相關。在富士通的電機控制MCU設計中充分考慮了安全特性，通過6大安全機制來保證系統(tǒng)運行的安全可靠，包括：在系統(tǒng)啟動前進行MCU的自我診斷、總線自診斷、RAM的自診斷；程序非法運行時非法輸出端口保護；系統(tǒng)運行期間進行總線診斷、RAM錯誤糾正、閃存錯誤糾正。據(jù)透露，富士通在未來的產(chǎn)品計劃中，還將增加核心MCU的冗余設計（例如雙核或多核）以實現(xiàn)更強的系統(tǒng)保護。
