運動控制將汽車發(fā)展推往新方向(下)

　　瑞薩業(yè)務發(fā)展總監(jiān)Amrit Vivekanand觀察到了第一代電動汽車設計正顯著向著第二代設計轉移。Vivekanand 說，“第一代設計中，成本對于汽車廠商來說不是太大問題，雖然也一直是個問題。那時候產(chǎn)量較小，面市時間、打造環(huán)保的形象更重要。這些系統(tǒng)不是為馬達控制優(yōu)化的，更別提混合動力車應用了。”

　　2016-2018年將是一個新的時代，行業(yè)關注的重點朝著更大眾市場的產(chǎn)品轉化。這使得汽車廠商不得不問一些跟系統(tǒng)有關的問題。Vivekanand問到：“如何降低成本？如何提高效率？如何降低電池的尺寸？如何盡可能高效地轉換能量？”

　　Vivekanand注意到第一代到第二代計標準的設策略方面有了顯著的變化。他說，“第一代全部是關于安全控制馬達，這是首要的關注點，但現(xiàn)在已經(jīng)變成了效率的問題?，F(xiàn)在，馬達控制已經(jīng)非常成熟，可以確保能量轉化效率，解決系統(tǒng)設計折衷的問題?！?/P>

　　飛思卡爾半導體為一級供應商和OEM提供用于馬達控制的微控制器技術。飛思卡爾半導體微控制器不恩運營經(jīng)理 Steven Rober說，“現(xiàn)在為止，飛思卡爾和其他廠商一直在重用那些用于懸架控制和動力總成中微控制器設計?！蔽磥?，飛思卡爾計劃采用更加全面的系統(tǒng)方案。

　　飛思卡爾下一代55nm的微控制器將支持相關的定制外圍設備，確保能夠通過電流測試和控制驅動三項馬達懸架來控制設備，并把這些能力和動力總成的高輸出微指令和高存儲內容結合起來。Rober希望這些變化能夠提升控制信號，兼容更復雜的控制算法，改進系統(tǒng)的可控性并降低成本。

　　Rober預計，很多低端和中端汽車都會采用電子控制系統(tǒng)設計，以控制IC引擎和牽引馬達。他說，“我們55nm微控制器正在結合存儲、吞吐量和控制外圍器件來實現(xiàn)這些設計。”TI最近也發(fā)布了用于混合動力車和非汽車應用的雙子系統(tǒng)C2000 Concerto微控制器，這一系列結合了C28x內核和ARM Cortex-M3訥河，實現(xiàn)實時控制和連接。

　　TI C2000 MCU市場經(jīng)理Michael Wei表示，C2000在汽車控制和數(shù)字馬達控制方面扮演著重要角色?！拔覀兊膬r值來自交流感應馬達，我們有這樣的能力?！?/P>

　　TI認為電動車和混合動力車的馬達控制未來的一個變化是，汽車系統(tǒng)的安全標準ISO 26262對汽車提出了更多更廣泛的安全需求。

　　TI安全MCU部門市場經(jīng)理Anthony Vaughan 說，“TMS 470M和C2000能很好地配合實現(xiàn)馬達控制驅動?！边@種架構下，TMS 470M提供安全功能，客戶前一代的系統(tǒng)使用C2000實現(xiàn)電動馬達控制。下一代系統(tǒng)，用戶會加上TSM470M。例如所有的存儲都有ECC（糾錯碼）做保證，確保能檢測出單一字節(jié)的錯誤并及時糾正?！?/P>

　　產(chǎn)品能用于動力系統(tǒng)應用的廠商就可能延伸到混合動力汽車和電動車的馬達控制中。例如，Mcirosemi的產(chǎn)品市場經(jīng)理Minal Sawent說，Microsemi通過收購Actel獲得了經(jīng)過AEC Q100 認證的產(chǎn)品，可以用于動力總成應用的設計中。

　　最新的SmartFusion產(chǎn)品包括帶有ARM Cortex-M3的硬核FPGA和可編程模擬技術。馬達控制開發(fā)套件幫助用戶了解其馬達控制應用方面的能力，這些產(chǎn)品雖然還沒有經(jīng)過汽車認證，Microsemi未來將爭取獲得認證。

真正的能量

　　逆變器中的功率半導體設備直接和永磁馬達、感應馬達和其他電動車或混合動力車的馬達接觸，逆變器把電池里直流的能量轉換成帶動馬達所需的交流電。

　　英飛凌北美地區(qū)混合和電動汽車技術市場區(qū)域經(jīng)理Carl Bonfiglio說，“讓逆變器更有效率對電池尺寸有直接影響?！?/P>

　　Bonfiglio發(fā)現(xiàn)，汽車廠商對功率等級的要求已經(jīng)達到了相當?shù)母叨?，“我們不覺得他們會持續(xù)提升逆變器的功率，而是應該減小逆變器功率?！?/P>

　　在美國加州阿納海姆召開的SAE 2011電動及混合動力汽車動力電機技術論壇上，英飛凌汽車電子部總裁Jochen Hanebeck探討了功率半導體技術對未來電動車和混合動力車帶來的變化。

　　Hanebeck表示，和今天200°C運行結溫的標準技術比，壽命不變的情況下，同等單位硅面積上增加60%以上的輸出功率，同等輸出功率下壽命增加500%以上都是有可能的。另外一個選擇是將硅片面積降低40%，同樣壽命和輸出功率下，耐溫更高，消除低溫散熱裝置(圖5)。

　　柵極驅動IC的改進對系統(tǒng)有和大的好處。能夠快速診斷不同的錯誤情況，采取措施和主控MCU通信以確保當下有可靠的響應。Bonfiglio 說，“整個行業(yè)都在對診斷需求不高的場合使用了原來為工業(yè)馬達控制開發(fā)的柵極驅動IC?！?/P>

　　單是通過車載自動診斷系統(tǒng)（OBD）還不足以推動這些進步。通過改進，現(xiàn)在的方法可以優(yōu)化并實現(xiàn)耕地的成本，同時降低系統(tǒng)復雜性。TT電子為Protean Electric的IWM開發(fā)了定制的微逆變器/模塊。TT Electronics 的全球技術總監(jiān) Stevbe Jones看到了集成輪式電子驅動系統(tǒng)的巨大優(yōu)勢，包括為更大型的SUV汽車提供足夠的功率和扭矩，節(jié)省車內的封裝空間。他也曾參與了替代馬達和半導體技術的工作。

　　Jones說，“我們發(fā)現(xiàn)混合動力車的感應控制很有趣，汽車通過市電和已經(jīng)無處不在的內燃機驅動，這一改變能有助于快速面市?！?/P>

　　在電動車/混合動力車市場中，TT electronics實施并開發(fā)了好幾種技術。Jones說，“SiC器件的使用，兼容的封裝能提供很多應用優(yōu)勢，包括更高的功率密度、更低的開關損耗、更高的運行頻率和溫度?！?/P>

　　馬達的替代技術和先進的半導體器件當然不是未來電動車和混合動力車改變的唯一潛力所在。根據(jù)loxus公司的工程副總裁Dave Torrey的說法，馬達驅動是整個汽車系統(tǒng)之中能夠得益于超級電容的一部分，超級電容能夠在加速的條件下補充電池的電壓。

　　Torrey說，“如果你有超級電容，你就有了電池和超級電容組成的混合動力能量系統(tǒng)，超級電容能夠成為動力。“

正確的方向

　　汽車廠商正朝著更低的能源消耗、更高的電力驅動范圍和更長的充電周期而發(fā)展。為了引領方向，他們需要能夠提供相應技術的供應商，千里之行，始于足下。

　　Ansys的Stanton說，“我仍認為整個混合動力市場仍處在起始階段，對我來說就好象是100年前的西部的汽車市場。小的供應商和OEM都在各自的車庫里想方設法推出新的馬達和設計，并努力銷售到汽車行業(yè)?！?/P>