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富士通:用MCU推動(dòng)新能源汽車的發(fā)展

—— ——訪富士通半導(dǎo)體的市場部產(chǎn)品經(jīng)理:丁潔早
作者:王瑩 時(shí)間:2012-03-13 來源: 收藏

                                      我國新能源的最新發(fā)展趨勢
*新能源是我國的戰(zhàn)略發(fā)展方向,其成敗關(guān)系到中國的未來國家石油安全;
*中國重點(diǎn)發(fā)展和補(bǔ)貼純電動(dòng)(EV)和插電式混合動(dòng)力(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?,發(fā)動(dòng)機(jī)為輔,采用大容量電池,
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)成為未來趨勢,比亞迪、中國一汽、吉利汽車、長城汽車、長安汽車、江淮汽車等都在大力發(fā)展。        
                                    
認(rèn)為,純電動(dòng)汽車作為最終發(fā)展目標(biāo)還有一段距離要走,無論是汽車電池問題,還是國家政府、汽車廠商的條件還不具備,從目前趨勢看到,還是以插混合電動(dòng)汽車作為未來中短期發(fā)展目標(biāo)。

                          半導(dǎo)體廠商可降低設(shè)計(jì)門檻

從半導(dǎo)體廠商角度來看,要想法降低研發(fā)成本,降低本土汽車廠商的設(shè)計(jì)門檻,降低芯片的成本。為此,提供了一站式的系統(tǒng)控制方案。比如電動(dòng)汽車?yán)锏囊恍┕ぷ鲉卧?,還有電池管理系統(tǒng)、電機(jī)控制單元、轉(zhuǎn)換單元等一整套的控制方案。


針對(duì)電動(dòng)汽車和插電式混合電動(dòng)汽車的發(fā)電機(jī),目前產(chǎn)品規(guī)劃,第一代產(chǎn)品怎么來控制成本呢?
第一,在內(nèi)部集成RDC(旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換器),這個(gè)電路如果是放在外面,他的成本可能占到6、7美元。把這樣一個(gè)轉(zhuǎn)換單元集成到里面去,第一代是128MHz的高速CPU。第二代產(chǎn)品會(huì)集成雙RDC,從而達(dá)到降低成本。富士通產(chǎn)品規(guī)劃,有144管腳,有64管腳的,已方便不同的系統(tǒng)采用不同的成本選項(xiàng)。

    
富士通在電機(jī)控制方面有哪些獨(dú)到的創(chuàng)新?第一,此方案可以改善電機(jī)的運(yùn)行效率。第二,通過電機(jī)處理一些專門技術(shù),可以把能源的消耗降低40%。第三,降低了系統(tǒng)的成本。

                                         專門為新能源汽車研發(fā)的
富士通現(xiàn)在主推MB91580 MCU,是全世界第一款專門面向新能源汽車控制高性能的高性能MCU,是富士通專門針對(duì)新能源汽車開發(fā)的MCU,集成了關(guān)鍵外設(shè)功能,縮短電機(jī)的控制時(shí)間,簡化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/130150.htm

在此之前有三種做法,要需要1~9步的處理流程,比如電機(jī)控制算法等,富士通把這些處理全部集成到芯片里,通過硬件電路就可以實(shí)現(xiàn)。因此這個(gè)流程就變成縮減為一半了,5步就可以實(shí)現(xiàn)。這樣有什么好處?之前的處理是25微秒,現(xiàn)在處理的時(shí)間,可以控制在12微秒,這樣可以縮短馬達(dá)控制時(shí)間,減少40%,提高電機(jī)運(yùn)行的效率。

                                                       降低成本
怎么來降成本呢?現(xiàn)在市場上的設(shè)計(jì)是一個(gè)MCU,再外加一個(gè)外部RDC,富士通用什么技術(shù)來實(shí)現(xiàn)呢?富士通用的是單芯片,CPU可以在任何時(shí)候把客戶需要計(jì)算的值,需要產(chǎn)量的值,直接可以通過寄存器讀出來,好處是不僅硬件電路簡化了,軟件工程師的軟件設(shè)計(jì)工作也簡化了。

針對(duì)新能源汽車電機(jī),富士通一個(gè)系列有9款產(chǎn)品。開發(fā)多也是滿足不同客戶的要求,例如歐美的客戶可能選擇144個(gè)管腳,中國和印度的客戶就選擇100管腳。

                             大量推出通用汽車MCU新品
在新能源汽車整個(gè)控制方案里面,不僅是電機(jī),還包括電池管理、整車控制單元。這些是不需要專門控制系統(tǒng),需要的是"低成本,高性能通用的處理器"就可以了。為此,富士通推出了16位MCU——16FXS系列,它是精簡的版本,把部分功能精簡下來,以降低成本,也要符合平臺(tái)化。

今天所有的汽車設(shè)計(jì)都講究平臺(tái)化,型號(hào)也要多。從客戶工程師選型來講,或者是設(shè)計(jì)角度,整個(gè)系列從148管腳到144管腳,16個(gè)MCU,不僅成本低,還能滿足最新的通訊接口。滿足AEC提出的標(biāo)準(zhǔn),以及對(duì)汽車軟件平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)。雖然成本低,但質(zhì)量跟軟件平臺(tái)化方面,一點(diǎn)都沒有含糊。16FXS提供工程樣片,不僅強(qiáng)調(diào)成本了,還要強(qiáng)調(diào)高性能。

16位MCU比較適合一些低成本的,像BMS(電池管理系統(tǒng))來控制,電池管理系統(tǒng)現(xiàn)在成本很高,高到什么地方呢?因?yàn)殡姵貑卧浅6啵恳粋€(gè)電池單位都要有一個(gè)MCU來控制,大概需要幾十個(gè)MCU控制,如果富士通把MCU成本降低,同時(shí)又不犧牲其性能和質(zhì)量。

像32位,比如有很強(qiáng)的通訊能力,富士通會(huì)推薦整車控制單元,像32位肯定比16位成本比較高,富士通不建議32位來做電池低成本的應(yīng)用,富士通會(huì)建議用于成本高的應(yīng)用。

它們的仿真器還有開發(fā)器都一樣,這就有一個(gè)好處,當(dāng)設(shè)計(jì)師采用高性能的時(shí)候,工具的投入,采購的投入,一套就可以搞定。調(diào)試也是USB調(diào)試(現(xiàn)在都講究用USB的連接)。

還有開發(fā)工具,富士通也做了非常低的成本,它把工具的成本低于150美元(相當(dāng)于不到1000元的人民幣)。1000元錢就可以搞定16位、32位所有整套工具其實(shí)是比較合算的。

關(guān)于電池管理系統(tǒng),下圖是富士通工程師設(shè)計(jì)的模板,電池管理系統(tǒng)有很多,有數(shù)據(jù)采集模塊,所謂數(shù)據(jù)采集模塊,就是要采集每一個(gè)電池單元,富士通可以采集15節(jié)電池,這個(gè)是完整的架構(gòu),為客戶提供參考方案,每一個(gè)客戶都明白,富士通只是提供幫客戶工程師提供參考,學(xué)習(xí)的東西,真正量化是需要做你的定制化和修改。


                            各控制系統(tǒng)之間的集成創(chuàng)新

在新能源汽車?yán)?,包括控制系統(tǒng),富士通提了一個(gè)概念,叫做系統(tǒng)集成的創(chuàng)新。新能源汽車?yán)锩?,有電機(jī)控制、電池控制,還有DC/DC轉(zhuǎn)換的控制。電機(jī)的控制單元可以通過電機(jī)的控制,抑制CPU的負(fù)載率。我的CPU可以有60%的系統(tǒng)空余,富士通來同時(shí)進(jìn)行BMS電池管理,還有DC/DC轉(zhuǎn)換的控制,我就可以把BMS的電池管理單元某些控制功能,還有DC/DC轉(zhuǎn)換某些控制單元的,無論是硬件的成本,還是軟件的單元,富士通把它集成到MB91580 MCU電機(jī)控制單元里面來。這是一個(gè)橫向的基層,我把其他單元控制的功能,集成到主的電機(jī)功能上來,形成集成的控制,也是為了降低成本。
 



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