運動(dòng)控制將汽車(chē)發(fā)展推往新方向(下)

　　瑞薩業(yè)務(wù)發(fā)展總監Amrit Vivekanand觀(guān)察到了第一代電動(dòng)汽車(chē)設計正顯著(zhù)向著(zhù)第二代設計轉移。Vivekanand 說(shuō)，“第一代設計中，成本對于汽車(chē)廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)不是太大問(wèn)題，雖然也一直是個(gè)問(wèn)題。那時(shí)候產(chǎn)量較小，面市時(shí)間、打造環(huán)保的形象更重要。這些系統不是為馬達控制優(yōu)化的，更別提混合動(dòng)力車(chē)應用了?！?/P>

　　2016-2018年將是一個(gè)新的時(shí)代，行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)朝著(zhù)更大眾市場(chǎng)的產(chǎn)品轉化。這使得汽車(chē)廠(chǎng)商不得不問(wèn)一些跟系統有關(guān)的問(wèn)題。Vivekanand問(wèn)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(zhù)的變化。他說(shuō)，“第一代全部是關(guān)于安全控制馬達，這是首要的關(guān)注點(diǎn)，但現在已經(jīng)變成了效率的問(wèn)題?，F在，馬達控制已經(jīng)非常成熟，可以確保能量轉化效率，解決系統設計折衷的問(wèn)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(shù)。飛思卡爾半導體微控制器不恩運營(yíng)經(jīng)理 Steven Rober說(shuō)，“現在為止，飛思卡爾和其他廠(chǎng)商一直在重用那些用于懸架控制和動(dòng)力總成中微控制器設計?！蔽磥?lái)，飛思卡爾計劃采用更加全面的系統方案。

　　飛思卡爾下一代55nm的微控制器將支持相關(guān)的定制外圍設備，確保能夠通過(guò)電流測試和控制驅動(dòng)三項馬達懸架來(lái)控制設備，并把這些能力和動(dòng)力總成的高輸出微指令和高存儲內容結合起來(lái)。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(jìn)系統的可控性并降低成本。

　　Rober預計，很多低端和中端汽車(chē)都會(huì )采用電子控制系統設計，以控制IC引擎和牽引馬達。他說(shuō)，“我們55nm微控制器正在結合存儲、吞吐量和控制外圍器件來(lái)實(shí)現這些設計?！盩I最近也發(fā)布了用于混合動(dòng)力車(chē)和非汽車(chē)應用的雙子系統C2000 Concerto微控制器，這一系列結合了C28x內核和ARM Cortex-M3訥河，實(shí)現實(shí)時(shí)控制和連接。

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

　　TI認為電動(dòng)車(chē)和混合動(dòng)力車(chē)的馬達控制未來(lái)的一個(gè)變化是，汽車(chē)系統的安全標準ISO 26262對汽車(chē)提出了更多更廣泛的安全需求。

　　TI安全MCU部門(mén)市場(chǎng)經(jīng)理Anthony Vaughan 說(shuō)，“TMS 470M和C2000能很好地配合實(shí)現馬達控制驅動(dòng)?！边@種架構下，TMS 470M提供安全功能，客戶(hù)前一代的系統使用C2000實(shí)現電動(dòng)馬達控制。下一代系統，用戶(hù)會(huì )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的錯誤并及時(shí)糾正?！?/P>

　　產(chǎn)品能用于動(dòng)力系統應用的廠(chǎng)商就可能延伸到混合動(dòng)力汽車(chē)和電動(dòng)車(chē)的馬達控制中。例如，Mcirosemi的產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理Minal Sawent說(shuō)，Microsemi通過(guò)收購Actel獲得了經(jīng)過(guò)AEC Q100 認證的產(chǎn)品，可以用于動(dòng)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(shù)。馬達控制開(kāi)發(fā)套件幫助用戶(hù)了解其馬達控制應用方面的能力，這些產(chǎn)品雖然還沒(méi)有經(jīng)過(guò)汽車(chē)認證，Microsemi未來(lái)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(dòng)車(chē)或混合動(dòng)力車(chē)的馬達接觸，逆變器把電池里直流的能量轉換成帶動(dòng)馬達所需的交流電。

　　英飛凌北美地區混合和電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)市場(chǎng)區域經(jīng)理Carl Bonfiglio說(shuō)，“讓逆變器更有效率對電池尺寸有直接影響?！?/P>

　　Bonfiglio發(fā)現，汽車(chē)廠(chǎng)商對功率等級的要求已經(jīng)達到了相當的高度，“我們不覺(jué)得他們會(huì )持續提升逆變器的功率，而是應該減小逆變器功率?！?/P>

　　在美國加州阿納海姆召開(kāi)的SAE 2011電動(dòng)及混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力電機技術(shù)論壇上，英飛凌汽車(chē)電子部總裁Jochen Hanebeck探討了功率半導體技術(shù)對未來(lái)電動(dòng)車(chē)和混合動(dòng)力車(chē)帶來(lái)的變化。

　　Hanebeck表示，和今天200°C運行結溫的標準技術(shù)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(gè)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(dòng)IC的改進(jìn)對系統有和大的好處。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(shuō)，“整個(gè)行業(yè)都在對診斷需求不高的場(chǎng)合使用了原來(lái)為工業(yè)馬達控制開(kāi)發(fā)的柵極驅動(dòng)IC?！?/P>

　　單是通過(guò)車(chē)載自動(dòng)診斷系統（OBD）還不足以推動(dòng)這些進(jìn)步。通過(guò)改進(jìn)，現在的方法可以?xún)?yōu)化并實(shí)現耕地的成本，同時(shí)降低系統復雜性。TT電子為Protean Electric的IWM開(kāi)發(fā)了定制的微逆變器/模塊。TT Electronics 的全球技術(shù)總監 Stevbe Jones看到了集成輪式電子驅動(dòng)系統的巨大優(yōu)勢，包括為更大型的SUV汽車(chē)提供足夠的功率和扭矩，節省車(chē)內的封裝空間。他也曾參與了替代馬達和半導體技術(shù)的工作。

　　Jones說(shuō)，“我們發(fā)現混合動(dòng)力車(chē)的感應控制很有趣，汽車(chē)通過(guò)市電和已經(jīng)無(wú)處不在的內燃機驅動(dòng)，這一改變能有助于快速面市?！?/P>

　　在電動(dòng)車(chē)/混合動(dòng)力車(chē)市場(chǎng)中，TT electronics實(shí)施并開(kāi)發(fā)了好幾種技術(shù)。Jones說(shuō)，“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(kāi)關(guān)損耗、更高的運行頻率和溫度?！?/P>

　　馬達的替代技術(shù)和先進(jìn)的半導體器件當然不是未來(lái)電動(dòng)車(chē)和混合動(dòng)力車(chē)改變的唯一潛力所在。根據loxus公司的工程副總裁Dave Torrey的說(shuō)法，馬達驅動(dòng)是整個(gè)汽車(chē)系統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(shuō)，“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(dòng)力能量系統，超級電容能夠成為動(dòng)力?！?/P>

正確的方向

　　汽車(chē)廠(chǎng)商正朝著(zhù)更低的能源消耗、更高的電力驅動(dòng)范圍和更長(cháng)的充電周期而發(fā)展。為了引領(lǐng)方向，他們需要能夠提供相應技術(shù)的供應商，千里之行，始于足下。

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