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» 富士通:用MCU推动新能源汽车的发展
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富士通:用MCU推动新能源汽车的发展
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porereading
发表于 2012-3-24 19:55
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富士通:用MCU推动新能源汽车的发展
中国
,
石油安全
,
混合动力
,
富士通
,
新能源汽车
我国新能源
汽车
的最新发展趋势
*新能源
汽车
是我国的战略发展方向,其成败关系到中国的未来国家石油安全;
*中国重点发展和补贴纯电动(EV)和插电式混合动力
汽车
(PHEV);
*纯电动
汽车
将是最终的发展目标,中短期内将以插电式混合动力车作为重点发展的过渡车型;
*插电式混合动力
汽车
直接由电网充电,电动机为主要动力输出,发动机为辅,采用大容量电池,
以靠电力行驶较远的距离,如果电池耗尽,可以采用发动机继续行驶,解决现实问题;
*插电式混合动力
汽车
已经成为未来趋势,比亚迪、中国一汽、吉利
汽车
、长城
汽车
、长安
汽车
、江淮
汽车
等都在大力发展。
富士通
认为,纯电动
汽车
作为最终发展目标还有一段距离要走,无论是
汽车
电池问题,还是国家政府、
汽车
厂商的条件还不具备,从目前趋势看到,还是以插混合电动
汽车
作为未来中短期发展目标。
半导体厂商可降低设计门槛
从半导体厂商角度来看,要想法降低研发成本,降低本土
汽车
厂商的设计门槛,降低芯片的成本。为此,
富士通
提供了一站式的系统控制方案。比如电动
汽车
里的一些工作单元,还有电池管理系统、电机控制单元、转换单元等一整套的控制方案。
针对电动
汽车
和插电式混合电动
汽车
的发电机,目前产品规划,第一代产品怎么来控制成本呢?
第一,在内部集成RDC(旋转变压器转换器),这个电路如果是放在外面,他的成本可能占到6、7美元。
富士通
把这样一个转换单元集成到
MCU
里面去,第一代是128MHz的高速CPU。第二代产品会集成双RDC,从而达到降低成本。
富士通
产品规划,有144管脚,有64管脚的,已方便不同的系统采用不同的成本选项。
富士通
MCU
在电机控制方面有哪些独到的创新?第一,此方案可以改善电机的运行效率。第二,通过电机处理一些专门技术,可以把能源的消耗降低40%。第三,降低了系统的成本。
专门为新能源
汽车
研发的
MCU
富士通
现在主推MB91580
MCU
,是全世界第一款专门面向新能源
汽车
控制高性能的高性能
MCU
,是
富士通
专门针对新能源
汽车
开发的
MCU
,集成了关键外设功能,缩短电机的控制时间,简化了系统设计。
在此之前有三种做法,要需要1~9步的处理流程,比如电机控制算法等,
富士通
把这些处理全部集成到芯片里,通过硬件电路就可以实现。因此这个流程就变成缩减为一半了,5步就可以实现。这样有什么好处?之前的处理是25微秒,现在处理的时间,可以控制在12微秒,这样可以缩短马达控制时间,减少40%,提高电机运行的效率。
降低成本
怎么来降成本呢?现在市场上的设计是一个
MCU
,再外加一个外部RDC,
富士通
用什么技术来实现呢?
富士通
用的是单芯片,CPU可以在任何时候把客户需要计算的值,需要产量的值,直接可以通过寄存器读出来,好处是不仅硬件电路简化了,软件工程师的软件设计工作也简化了。
针对新能源
汽车
电机,
富士通
一个系列有9款产品。开发多也是满足不同客户的要求,例如欧美的客户可能选择144个管脚,中国和印度的客户就选择100管脚。
大量推出通用
汽车
MCU
新品
在新能源
汽车
整个控制方案里面,不仅是电机,还包括电池管理、整车控制单元。这些是不需要专门控制系统,
需要的是"低成本,高性能通用的处理器"就可以了。
为此,
富士通
推出了16位
MCU
——16FXS系列,它是精简的版本,把部分功能精简下来,以降低成本,也要符合平台化。
今天所有的
汽车
设计都讲究平台化,型号也要多。从客户工程师选型来讲,或者是设计角度,整个系列从148管脚到144管脚,16个
MCU
,不仅成本低,还能满足最新的通讯接口。满足AEC提出的标准,以及对
汽车
软件平台的标准。虽然成本低,但质量跟软件平台化方面,一点都没有含糊。16FXS提供工程样片,不仅强调成本了,还要强调高性能。
16位
MCU
比较适合一些低成本的,像BMS(电池管理系统)来控制,电池管理系统现在成本很高,高到什么地方呢?因为电池单元非常多,每一个电池单位都要有一个
MCU
来控制,大概需要几十个
MCU
控制,如果
富士通
把
MCU
成本降低,同时又不牺牲其性能和质量。
像32位,比如有很强的通讯能力,
富士通
会推荐整车控制单元,像32位肯定比16位成本比较高,
富士通
不建议32位来做电池低成本的应用,
富士通
会建议用于成本高的应用。
它们的仿真器还有开发器都一样,这就有一个好处,当设计师采用高性能的时候,工具的投入,采购的投入,一套就可以搞定。调试也是USB调试(现在都讲究用USB的连接)。
还有开发工具,
富士通
也做了非常低的成本,它把工具的成本低于150美元(相当于不到1000元的人民币)。1000元钱就可以搞定16位、32位所有整套工具其实是比较合算的。
关于电池管理系统,下图是
富士通
工程师设计的模板,电池管理系统有很多,有数据采集模块,所谓数据采集模块,就是要采集每一个电池单元,
富士通
可以采集15节电池,这个是完整的架构,为客户提供参考方案,每一个客户都明白,
富士通
只是提供帮客户工程师提供参考,学习的东西,真正量化是需要做你的定制化和修改。
各控制系统之间的集成创新
在新能源
汽车
里,包括控制系统,
富士通
提了一个概念,叫做系统集成的创新。新能源
汽车
里面,有电机控制、电池控制,还有DC/DC转换的控制。电机的控制单元可以通过电机的控制,抑制CPU的负载率。我的CPU可以有60%的系统空余,
富士通
来同时进行BMS电池管理,还有DC/DC转换的控制,我就可以把BMS的电池管理单元某些控制功能,还有DC/DC转换某些控制单元的,无论是硬件的成本,还是软件的单元,
富士通
把它集成到MB91580
MCU
电机控制单元里面来。这是一个横向的基层,我把其他单元控制的功能,集成到主的电机功能上来,形成集成的控制,也是为了降低成本。
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