摘要

在本篇文章中，您將了解到電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展趨勢(shì)以及瑞薩提供的解決方案背后的戰(zhàn)略。

作者：Shunichi Kaeriyama

VP of Automotive Analog Product Marketing Division

由于最近的二氧化碳排放法規(guī)，車(chē)輛的電氣化正在迅速發(fā)展。帶有電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)的車(chē)輛包括HEV（混合動(dòng)力車(chē)）和BEV（電池電動(dòng)車(chē)），兩者統(tǒng)稱(chēng)為xEV。混合動(dòng)力汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)同時(shí)使用發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)。混合動(dòng)力汽車(chē)包括FHEV（全混合動(dòng)力汽車(chē)）、MHEV（輕度混合動(dòng)力汽車(chē)）和PHEV（插電式混合動(dòng)力汽車(chē)），它們被稱(chēng)為xHEV。由于xHEV仍然會(huì)從發(fā)動(dòng)機(jī)排放二氧化碳，因此人們有動(dòng)力從xHEV轉(zhuǎn)向BEV，因?yàn)锽EV是一種不排放二氧化碳的純電動(dòng)汽車(chē)。

xEV系統(tǒng)趨勢(shì)

隨著xHEV向BEV的過(guò)渡，系統(tǒng)將發(fā)生如上圖所示的變化。由發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、逆變器和電機(jī)組成的復(fù)雜牽引系統(tǒng)合并為一個(gè)E-Axle，這是一個(gè)集成逆變器、電機(jī)和減速器的模塊。此外，由于BEV有更高的功率效率要求，對(duì)高效IGBT和SiC MOSFET的需求正在增加，而B(niǎo)EV除了需要逆變器，還需要DC/DC轉(zhuǎn)換器和車(chē)載充電器（OBC），還有一種趨勢(shì)被稱(chēng)為N-in-1或X-in-1，將DC/DC和OBC集成到E-Axle中。

雖然xHEV的小電池已經(jīng)足夠，但BEV需要一個(gè)覆蓋整個(gè)底盤(pán)的大電池。xHEV中的一個(gè)小電池只需要很短的布線長(zhǎng)度來(lái)監(jiān)控每個(gè)電池，但一個(gè)大電池需要大量的布線，所以無(wú)線電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（wireless BMS）應(yīng)運(yùn)而生。瑞薩也正在開(kāi)發(fā)基于這些趨勢(shì)的解決方案。

瑞薩用于xEV系統(tǒng)的產(chǎn)品

上圖顯示了xEV ECU的配置示意圖。xEV主要由逆變器、DC/DC轉(zhuǎn)換器、OBC和BMS組成。逆變器、DC/DC轉(zhuǎn)換器和OBC由一個(gè)MCU、一個(gè)電源管理IC（PMIC）、柵級(jí)驅(qū)動(dòng)器、IGBT和SiC MOSFET等功率器件和位置傳感器組成；BMS由MCU、PMIC、電池監(jiān)測(cè)IC（BMIC）、IPD和BMS組成。無(wú)線BMS還需要BLE等無(wú)線收發(fā)器。

瑞薩擁有所有這些產(chǎn)品，我們可以預(yù)測(cè)系統(tǒng)趨勢(shì)并從系統(tǒng)級(jí)別的角度優(yōu)化我們的解決方案。

逆變器解決方案

BEV需要大量的高性能IGBT和SiC MOSFET。瑞薩正在投資開(kāi)發(fā)新一代的AE5 IGBT，以提高性能。此外，瑞薩還在投資甲府工廠，并將開(kāi)始批量生產(chǎn)12英寸IGBT。由于E-Axle（電驅(qū)集成系統(tǒng)）越來(lái)越小，集成度越來(lái)越高，價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激烈，減少BOM是一個(gè)重要的課題。瑞薩正在開(kāi)發(fā)一種帶有內(nèi)置反激式電源的柵極驅(qū)動(dòng)單元（GDU），它將大大減少外部BOM，有助于降低BOM成本和實(shí)現(xiàn)小型化。我們還提供感應(yīng)式位置傳感器（IPS），可以集成到電機(jī)中，是E-Axle的理想選擇。與傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)變壓器相比，IPS有助于實(shí)現(xiàn)更小的尺寸、更輕的重量和更低的成本。對(duì)于N-in-1/X-in-1 E-Axle，瑞薩正在開(kāi)發(fā)一種解決方案，用單個(gè)MCU控制逆變器、DC/DC轉(zhuǎn)換器和OBC。

瑞薩將使用這些MCU、PMIC、GDU、IGBT和IPS構(gòu)建一個(gè)逆變器系統(tǒng)，并作為一個(gè)交鑰匙解決方案提供給客戶(hù)，以幫助客戶(hù)縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間和降低開(kāi)發(fā)成本。此外，我們還在開(kāi)發(fā)N-in-1 E-Axle交鑰匙解決方案，以應(yīng)對(duì)E-Axles和N-in-1/X-in-1集成的趨勢(shì)。我們正在用Dyno工作臺(tái)和演示車(chē)在系統(tǒng)級(jí)別上驗(yàn)證我們的解決方案。

電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

瑞薩提供一流的高精度的BMIC（在汽車(chē)應(yīng)用所需的電池電壓和溫度范圍內(nèi)，測(cè)量誤差為±2mV或更小）和使用這些BMIC的BMS交鑰匙解決方案。交鑰匙解決方案有助于縮短客戶(hù)基于瑞薩產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，特別是對(duì)新興國(guó)家的客戶(hù)。對(duì)于未來(lái)的BMS，我們也在做無(wú)線BMS的概念驗(yàn)證（PoC）。我們正在展示每個(gè)多芯電池組配備一個(gè)無(wú)線收發(fā)器的解決方案，以及每個(gè)電池配備一個(gè)無(wú)線收發(fā)器的解決方案，這是一個(gè)終極無(wú)線BMS。瑞薩BLE收發(fā)器體積小、功耗低和BOM成本低，有助于提高無(wú)線BMS的競(jìng)爭(zhēng)力。

除了硬件開(kāi)發(fā)工作量的減少，軟件開(kāi)發(fā)工作量的減少也是一個(gè)大問(wèn)題。瑞薩不僅提供逆變器和BMS所需的軟件（C源代碼），同時(shí)也提供基于模型設(shè)計(jì)（MBD）的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境。

瑞薩提供的仿真模型包括1）由MCU軟件處理的控制模型，2）模擬和電源產(chǎn)品的模型，3）工廠模型，如電機(jī)和電池。客戶(hù)可以使用瑞薩的模型，也可以在MATLAB中編輯控制器模型，對(duì)其進(jìn)行修改以實(shí)現(xiàn)所需。仿真完成后，用戶(hù)可使用MATLAB的Autocode功能自動(dòng)生成C代碼。MCU的外設(shè)、模擬和電源產(chǎn)品部分由瑞薩提供的設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件取代，并集成到Autocode生成的C代碼中。瑞薩將Autocode生成的軟件寫(xiě)入逆變器和BMS參考設(shè)計(jì)中，然后在Dyno Bench或HILS環(huán)境中運(yùn)行，進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證，再作為參考設(shè)計(jì)提供。

該解決方案通過(guò)以下方式大大提高了客戶(hù)軟件開(kāi)發(fā)的效率：

1）在早期設(shè)計(jì)階段實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)仿真；

2）消除手工編碼的需要；

3）消除編碼過(guò)程中的人為錯(cuò)誤，從而消除調(diào)試和回溯的需要。

瑞薩擁有廣泛的產(chǎn)品組合，包括MCU、模擬和電源，并通過(guò)一站式解決方案提案和技術(shù)支持，為縮短客戶(hù)的開(kāi)發(fā)時(shí)間和降低開(kāi)發(fā)成本作出貢獻(xiàn)。

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工程師說(shuō) | 瑞薩電子AD/ADAS戰(zhàn)略概述

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