电动车电机锁拆装图解 全球领先的半导体解决方案供应商瑞萨电子株式会社系统成功开发出

全球领先的半导体解决方案供应商瑞萨电子株式会社（以下简称“瑞萨电子”，TSE：6723）近日宣布成功开发出电机控制专用电路技术，可帮助汽车制造商满足更严格的碳排放要求排放法规。标准。

这项新开发的技术称为“智能电机定时器系统（IMTS）”，是一种专用电路模块，可以集成到未来电动和混合动力汽车的微控制器中。对于在电动汽车电机控制中至关重要的磁场定向控制（FOC）（注1），其运行时间仅为0.8微秒（µs），是世界上最快的速率（注2），不到世界标准的十分之一以相同工作频率运行的 CPU 上的软件处理时间。这将有助于开发具有出色能效的高速电动汽车电机和具有高速开关性能的逆变器系统。

此外，这种独特的电路还可以为汽车动力系统提供功能安全支持。

近年来，由于对燃油效率的要求不断提高，EV、HEV 和 PHEV 在汽车市场中的份额不断增加。为进一步扩大电动汽车的应用范围，有必要提升电机控制的能效。

因此，不仅需要在机械上对电机进行改进，还需要提高电机电子控制单元的功能和性能。可用于支持下一代电动汽车、混合动力汽车和插电式混合动力汽车的电子控制单元需要非常先进的功能和复杂的控制软件，这将不可避免地增加这些电子控制单元中微控制器的处理负载。同时，要确保在高温环境下的高可靠性，还需要限制汽车微控制器产生的热量。因此iko轴承，单片机内部电路（包括CPU内核）的工作频率需要保持在较低水平，这阻碍了其性能的提升。

为满足上述需求，瑞萨电子采用IMTS作为静态处理的专用电路模块，在众多由微控制器执行的电机控制中，因为这种处理通常需要很高的响应能力，例如采集传感器数据、计算和输出控制值等。IMTS独立于CPU，可自主运行，显着降低电机控制单片机的CPU负荷。然后可以将节省的 CPU 性能分配给高级电机控制算法，以提高未来 EV、HEV 和 PHEV 的能效。

专用电机控制电路技术的主要特点：

（1）静态电机控制处理专用电路模块开发及支持独立运行的电路技术

电机控制需要一系列涉及磁场定向控制（FOC）的静态处理。在每个控制周期，MCU会采集电机电流值和角度值iko轴承，计算出下一个周期的控制值；根据控制值，它会产生 PWM 输出（注 3）。当多个电机控制程序同时运行时，瑞萨电子的 40 纳米汽车 MCU 以 320 MHz 运行，可产生高达其 CPU（注 4）性能 90% 的总处理负载。新开发的IMTS是专用电路模块，支持FOC运算，很大程度上卸载了CPU的处理负荷。它以连接紧凑的专用电机控制定时器电路的形式配置，

这消除了以前由 CPU 处理的负载，释放的 CPU 性能现在可以分配给包含高级控制算法的软件，从而提高能效。通过为FOC配置专用电路，IMTS可以将运算处理时间缩短至0.8µs，与部署在CPU上的软件相比电动车电机锁拆装图解，时间不到十分之一。对于由新材料制成的电源设备，新技术所达到的加工性能可以满足具有高速开关性能的逆变器控制要求（性能示例：100 kHz开关频率，控制周期10 µs），包括采用新的碳化硅等材料。材料制成的电力设备逆变器。

(2)专业技术的发展为汽车动力系统的控制提供了功能安全保障

汽车动力总成控制必须能够确保功能安全，以便及时检测组件故障并自动将系统转换到安全状态。这通常通过使用两个微控制器来提供系统冗余来实现，或者也可以使用具有内部冗余电路的 MCU，但后者会相对昂贵。

新技术使用具有双核锁步配置的两个 CPU 的 MCU，定期监控 IMTS 电路的内部操作。这种方法不仅可以降低成本，还可以实现高速控制和功能安全。功能安全会增加CPU的负载，但在实际使用中，仅占CPU总处理能力的2.4%（注5）。

(3) 电路技术可灵活校正外部传感器的信号误差

为了实现高精度单片机的精密处理性能，需要采集高精度的传感器信号值。但在实际操作中，会因各种原因产生误差，如传感器安装位置误差等。新开发的IMTS可以加载用户开发的软件实时纠错。此外，IMTS 可以独立执行此校正过程，而不会给 CPU 增加额外的负载。修正传感器信号值，以实现更精确的处理性能和更高的电机运行能效。

瑞萨电子目前正在测试使用该技术的 40 纳米 MCU 原型（带有片上闪存）。它使用真实的电机驱动系统确认在真实系统中的操作。凭借这种专用的电机控制电路技术，瑞萨旨在提高电动汽车、混合动力汽车和插电式混合动力汽车的电子控制单元的能效。

瑞萨电子在 2017 年 2 月 5 日（当地时间 2 月 6 日）在加利福尼亚州洛杉矶举行的 2017 年国际固态电路会议（2017 年）上发表了有关新技术的论文。