新能源汽車關(guān)鍵系統(tǒng)電控技術(shù)課件

?2012RenesasElectronics(China)Co.,Ltd.Allrightsreserved.21-8月-23瑞薩電子新能源汽車技術(shù)電機(jī)控制汽車電子產(chǎn)品中心于宗源瑞薩電子（中國）有限公司?2012RenesasElectronics(Ch2索引瑞薩簡介新能源車應(yīng)用實例EV系統(tǒng)和瑞薩產(chǎn)品電機(jī)控制技術(shù)和MCU產(chǎn)品2索引瑞薩簡介3瑞薩簡介33瑞薩簡介344瑞薩在中國瑞薩前身是中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)重大國家項目”909工程“的核心成員之一，也是參與該項目的主要外資企業(yè)強(qiáng)大的設(shè)計工程師團(tuán)隊，具有核心技術(shù)開發(fā)能力約600名在中國擁有三條半導(dǎo)體產(chǎn)品生產(chǎn)線在華產(chǎn)能約100Million片/月RenesasElectronicsCorporation44瑞薩在中國RenesasElectronicsCor55RenesasElectronicsCorporation瑞薩電子公司概要5瑞薩電子株式會社RenesasElectronicsCorporation2002年11月1日以NEC電子（株）的名稱開始營業(yè)2010年4月1日以瑞薩電子（株）的名稱開始營業(yè)代表董事、董事長兼CEO

作田久男

代表董事、總經(jīng)理兼COO鶴丸哲也從事半導(dǎo)體相關(guān)的研究、開發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、銷售及服務(wù)等日本東京都千代田區(qū)大手町2-6-2日本大廈郵編：100-0004約27,200人（截至2014年3月31日）公司名稱成立日期法人代表經(jīng)營范圍總部辦公樓銷售額員工人數(shù)8330億日元（約81億US$)/2013財政年度（截至2014年3月31日）55RenesasElectronicsCorporat66瑞薩電子的業(yè)務(wù)方向綠色科技多媒體集成技術(shù)WorldNo.1or2Business-8位MCU-16位MCU-32位MCU-汽車級MCU-安防MCUMCU模擬與功率器件SoC汽車電子基礎(chǔ)設(shè)施工業(yè)，嵌入式系統(tǒng)云計算云家庭手機(jī)關(guān)注三大產(chǎn)品市場的全球業(yè)務(wù)#1#26#1#1#1#1-功率MOSFETIPD-IGBT-

光學(xué)元件（LD，耦合器）-

電機(jī)驅(qū)動

LED驅(qū)動

-LCD驅(qū)動

#1#2-手機(jī)/RFIC-

專用處理器-

DTV/STBSoC

消費/工業(yè)類ASIC

網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備

-USB3.0#1#166瑞薩電子的業(yè)務(wù)方向綠色科技多媒體集成技術(shù)WorldNo77綠色安全舒適HEV:HybridElectricVehicle,EV:ElectricVehicleITS:IntelligentTransportSystemHEV/EV,CleandieselCleanupemissionActive/PassivesafetyDriverAssistanceCarNavi/ITS,BodyMultimedia,networking汽車電子的三個主要方向77綠色安全舒適HEV:HybridElectricV88R-CarforNavigationOpticalcoupler,IGBT,PowerMOS,AFETotalAutomotiveSolutionbyRENESASCANLINFlexRaySAFE-by-WIREMOSTBluetoothPowerMOSAirbagTPMSSafetyCont.IMAPCAR,IMP/IMRPowerMOSDriverSafetyADASCollisionWarningParkingAssistantBackmonitorNightvisionBody&SecurityPowerDoorPowerWindowAirConditioningMirror,WiperLightingIPD,PowerMOS,LEDDriverDashboardCarAudioConnectivityAudioCarNavigationEntertainmentITS/GPSInfotainmentSteering/EPSBrake/ABSSuspensionsChassisControlChassisEngineControlHEV/EVMotorATControlTransmissionPowerTrainNetworking完整汽車電子解決方案

888R-CarforNavigationOptical9Bit

Ranking8-bit

No.116-bitNo.132-bit

No.1Year201134%MarketShareSource:Gartner’s"2011GlobalSemiconductorMarketShare",publishedonMarch31,2012.AbovechartisdevelopedbyRenesasElectronicsbasedonGartner’sdata.

作為世界首屈一指的供應(yīng)商，在2011年占據(jù)34%的市場份額。世界領(lǐng)先的MCU業(yè)務(wù)MUS$/Year150911131100973961938683593508FreescaleInfineonAtmelTIMicrochipSTMicroFujitsuSamsungNXP42999BitRankingYear201110Year2013

16.6%MarketShare百萬美元/年515瑞薩電子為2013財年中國第一位的MCU供應(yīng)商，占總市場份額

的16.6%。數(shù)據(jù)來源:IHS“2013大中華半導(dǎo)體器件市場份額,微控制器(MCU),中國/香港”,

2014年4月發(fā)布版,圖表由瑞薩電子基于該數(shù)據(jù)報告生成。

中國微控制器市場排名10Year2013百萬美元/年515瑞薩電子為201311RenesasConfidential11瑞薩汽車電子MCU市場份額?2012RenesasElectronicsCorporation.Allrightsreserved.11世界第一的汽車電子MCU供應(yīng)商，在2012年占據(jù)43.5%的市場份額。Year201243.5%MarketShare車身電子音頻音響底盤安全安全氣囊儀表電子動力總成31%21%40%52%50%33%11RenesasConfidential11瑞薩汽車電子12新能源車應(yīng)用實例12新能源車應(yīng)用實例13Leveling

R8CRS25xxx(MSIG)SunRoof

H8AirBag

H8SXSeatSensor

R8CColorBackGuideMonitor

M32RR8Axxxxx(SOC)Pump

R8CRJJ0xxxRJM0xxxAVN

H8SM16CMultiInformation

M32CEngineV850

HVcontrol

V850PowerMOS

MG(Motor/Generator)

2xV850Opto-couplerIGBTdeviceECB

V850

MainBodyECU

V850

PowerWindow

78K0andanalog

EPS

V850BatteryECU

78K0

AirConditionerCompressor

V850PowerMOSSiftByWire(SBW)

M16CDRL

RJE0xxxNavi

R8A77xxxR8A64xxx(SOC)Suspension

HA13xxxxSmartKey

HATxxxxLED

Lamp

H7N1xxxH7N0xxx

RenesasinsideToyota3rdgenerationPRIUS限投影展示1313LevelingSunRoofAirBagSeat14RenesasNissanLeaf14VehiclecontrolSH,78K0,PoMOSInvertercontrolSH,R8CBrakeM32R,R8C,PoMOS

VehicledynamiccontrolM32R,R8C,PoMOS

BatterycontrolV850,Mixedsignal

ChargercontrolSH,IGBT(PLC)

AirConditionerCompressorM16CMainBodyECUV850

ClusterV850,MixedsignalNaviSH,V850限投影展示14RenesasNissanLeaf14Vehicle15■FI-ECU

SH,H8

HA■AirBagH8/R5■NAVI

SH,

M12240FPMY2011

HondaFit-HEVSemiconductorproducts■Motor&Batt-ContUnitBatteryControl

M32,M16C,

HA,HSMMotorControl

V850■Rearwiper

HA/HZ■ABS

V850■EPS

V850■AVNMonitor

M16C■Headlamp

HA/HZ■Auto-Leveling

R8C

HA,HZ,HA,HA限投影展示15■FI-ECU■AirBag■NAVIMY201116EV系統(tǒng)和瑞薩產(chǎn)品16EV系統(tǒng)和瑞薩產(chǎn)品17新能源汽車的劃分輕混

MildHEV全混

FullHEV純電動

PureEV增程式

RangeExtenderEV插電式

Plug-inHEV常規(guī)動力車主驅(qū)電機(jī)驅(qū)動充電控制模塊啟停系統(tǒng)輔助電機(jī)發(fā)動機(jī)驅(qū)動燃料電池

FuelCellVehicle(FCV)攜帶發(fā)電引擎17新能源汽車的劃分輕混MildHEV全混FullH18適用于EV/HEV系統(tǒng)的市場技術(shù)趨勢電機(jī)和電池2008201020122014201620182020安全性O(shè)EM趨勢HEV輕混HEV純EVIdlestop功能安全性誤操作控制輪轂電機(jī)降低了系統(tǒng)成本擴(kuò)展電機(jī)速度范圍占位空間小高效率電機(jī)控制集成型功能(電池/2個電機(jī)/車輛控制)電池管理從低端到高端的最優(yōu)化PHEV用于跛行回家的更少傳感器，SR電機(jī)，適用于SIC的電機(jī)控制，GaN….增程式燃料電池電池單位控制超過125度的高溫模型庫開發(fā)18適用于EV/HEV系統(tǒng)的市場技術(shù)趨勢電機(jī)和電池200819主要領(lǐng)域:

電機(jī)/發(fā)電機(jī)控制,逆變器控制

和

電池管理新能源汽車方面，瑞薩可以提供的產(chǎn)品Motor/GeneratorResolverLi-IonBatteryCellCellCellLiBCM-ICMotorECUMotorMCUInverterECUBatteryManagementECUVehiclecontrolECUMCUDC/DCConverterPlug-inCharger(forP-HEV,EV)IGBT,GDR,ISOSeparateorMergingHVACCompressorMotorMotorElectricHeater*EPSWaterpumpOilpumpCoolingfanHVPD,GDR,ISOMCUPoMOSFETMCUPoMOSFETMCUPoMOSFETMCUPoMOSFETMCUHVPD,GDR,ISOMCUHVPD,GDR,ISOHVPD,GDR,ISOISOMCUMMMMMMMMLiBCM-ICLiBCM-ICAFE/Modem-ICMCUMCUAnalogPower旋變傳感器鋰聚合物電池CellCellCellLiBCM-IC電機(jī)控制ECUMotorMCU逆變器控制ECU電池管理ECU整車控制器

ECUMCUDC/DCConverterPlug-inCharger(forP-HEV,EV)IGBT,GDR,ISOSeparateorMergingHVACCompressorMotorMotorElectricHeater*EPSWaterpumpOilpumpCoolingfanHVPD,GDR,ISOMCUPoMOSFETMCUPoMOSFETMCUPoMOSFETMCUPoMOSFETMCUHVPD,GDR,ISOMCUHVPD,GDR,ISOHVPD,GDR,ISOISOMCUMMMMMMMMLiBCM-ICLiBCM-ICAFE/Modem-ICMCUMCUAnalogPower電動機(jī)/發(fā)電機(jī)HVPD:HighVoltagePowerDeviceGDR:GateDriverISO:IsolatorLiBCM:Li-ionBatteryCellMonitorAFE:AnalogFrontEnd19主要領(lǐng)域:電機(jī)/發(fā)電機(jī)控制,逆變器控制和電池管理20電機(jī)控制技術(shù)和MCU產(chǎn)品20電機(jī)控制技術(shù)和MCU產(chǎn)品21InverterECU電機(jī)控制器電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)MCUIGBTIGBTIGBTIGBTIGBTIGBTCANT/R電源RDC-ICISOISOISOISOISOISOGDRGDRGDRGDRGDRGDRAmpAmpAmpAmp旋轉(zhuǎn)變壓器傳感器電機(jī)CANT/R電機(jī)專用定時器ADCCANCANCSIEMURESETMCU:SH72AW:瑞薩產(chǎn)品WDTESOTPBISO:IsolatorGDR:IGBTgatedriverAmp:OPampCANT/R:CANTransceiverreceiverEEPROM21InverterECU電機(jī)控制器電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)MC22MCU電機(jī)控制MCU2013HEVMotorControlMCUShare84%W/WJapan系統(tǒng)集成度(電池,

雙電機(jī))精簡器件降低成本縮減代碼量降低CPU占有率、低功耗高性能MCU內(nèi)核片內(nèi)高速Flash電機(jī)專用高效定時器增強(qiáng)型電機(jī)控制單元6通路同步采樣AD內(nèi)置旋變解碼器內(nèi)置EEPROM

NeedsMCUConcept90%22MCU電機(jī)控制MCU2013HEVMotor84%W23內(nèi)置RDC的微控制器(SH72AW/AY)高性能

CPU

控制精度更高，有條件增加新功能內(nèi)置RDC-IC,EEPROM

集成度高，電路板尺寸更小MotorcontrolECU高性能小尺寸低成本舊產(chǎn)品新產(chǎn)品MotorcontrolECUMCURDC-ICPowerICT/R內(nèi)置RDCMCURDC:ResolverDigitalConverterM/GM/G:Motor

/GeneratorR:ResolverSensorRM/GR降低系統(tǒng)成本，提高性能SubMCUEEPROMTrT/RWDTSH72AW/AY硬件和軟件參考設(shè)計容易上手，縮短開發(fā)周期。23內(nèi)置RDC的微控制器(SH72AW/AY)高性能CPU瑞薩電機(jī)控制用MCU的產(chǎn)品規(guī)劃*MG(MotorGenerator)DCLS:DualcorelockstepSCLS:SinglecorelockstepVehicleControl/BatteryManagementDC/DCV850E2/FF4-MotorRH850/P1xRH850/F1x*V850E2/Fx4-HV850E2/FK4-GV850E2/Fx4V850E2/Fx4-LRH850/F1x*SH72A0/2

2011

201420162020

V850E2/PG4-S

512KB,1RDCRH850/C1H240MHz,DCLS2RDCMotorIP(EMU2)RH850/C1M240MHz,SCLS1RDCMotorIP(EMU2)for2motorRH850/C1x320MHz,DCLS2RDCNextMotorIPfor2motorRH850/C1x320MHz,SCLS1RDCNextMotorIPSH72AW768KB,1RDCSH72AY768KB,1RDCMotorIP(EMU)RL78/F1xRL78/F1yRH850/P2xRH850/F1xRH850/F1xStep1Step2瑞薩電機(jī)控制用MCU的產(chǎn)品規(guī)劃*MG(MotorGene25MTU-III(電機(jī))6xComp,6xPWM封裝：裸露焊盤LQFP176引腳0.5mm引腳間距I/O端口閃存（單壓自行編程）EMU(SH72AY)增強(qiáng)的電機(jī)控制單元2xA/D轉(zhuǎn)換器AD0:8通道x12位AD1:14通道x12位6通道

S&H4x

CMT(16位)3xRCAN3x16獨立緩沖器192共享緩沖器2xSBI3線(SPI)調(diào)試I/F(AUD-II,UBC,H-UDI)WDT768KB閃存,96KBRAMSH2A160

MHz電源：1.5/5V-40至+125°CFPUDMA13通道2x

RPGT2xPWM,256緩沖器4xSCI(異步/同步UART)32KBEEPROM

(數(shù)據(jù)閃存)

SH72Ax系列(SH72AW/AY)通過內(nèi)置RDC功能，降低了系統(tǒng)成本數(shù)據(jù)CRC1xRDC(多摩川AU6802)PLL量產(chǎn)25MTU-III(電機(jī))封裝：裸露焊盤I/O端口閃存（單26通過與TAMAGAWASEIKI合作，瑞薩能夠提出帶有RDC的旋變傳感器和MCU。.通過與TAMAGAWASEIKI合作，瑞薩能夠強(qiáng)力支持RDC。我們開發(fā)了采用瑞薩工藝的新款。（RC03F:90nm）.

==>小芯片+高速度

瑞薩在具有專利自由的瑞薩MCU中，采用RDC的TAMAGAWA前線技術(shù)，R/D轉(zhuǎn)換器TEG芯片<我們確認(rèn)了電子特性>TAMAGAWASEIKIRDC模擬和瑞薩SH2AMCU的配合我們在SH-2A中采用RDC，作為重要IP==>瑞薩實現(xiàn)了高規(guī)格的電機(jī)控制，并降低ECU的尺寸，縮減系統(tǒng)成本。TAMAGAWARD轉(zhuǎn)換器＜AU6802N1＞（0.72μmBi-CMOSプロセス）瑞薩RC03F(90nm）工藝瑞薩RDC-IP專利自由26通過與TAMAGAWASEIKI合作，瑞薩能夠提出帶有27電機(jī)控制IP簡介MotorFBloop50us（20KHz）～5usec可以縮減軟件控制時間。MotorIPsoftware電機(jī)控制IP的基本理念是與ADC和RDC共同工作。通過CPU計算數(shù)據(jù),將參數(shù)設(shè)置到寄存器控制PWM輸出。安裝了具有矢量控制的電流回路，進(jìn)行PWM控制?？梢暂敵鲞@種方波以實現(xiàn)對于HV的高速旋轉(zhuǎn)控制?？稍O(shè)參數(shù)調(diào)整PWM輸出。只有SH72AY具有此電流環(huán)控制單元。

工作頻率約為40MHz或80MHz執(zhí)行時間（電流環(huán)）約為5us或更少PatterngeneratorφqOutputpatternu,v,wd,qPIu,v,wd,q3PhaseModulationPIθe←θiu,iwθeU,V,W++++－－vdvqiqidiu,iwconversionR/D12位A/DInstructionvalueofiqθe’θU,V,W3phasePWMsquarewaveθe矢量控制的電流環(huán)回路Instructionvalueofid–ωe×Lq×Iqωe×Ld×Id+ωe×Φ方波輸出3phasePWMsquarewaveSquareIPInputIPPWMIPAnglegenerationIP27電機(jī)控制IP簡介MotorFBloop50us（228AD0DatatransferInputIPPWMIPInterruptprocessingStarttrigsoftwareSoftwaretrigOutputU0PWMdutyCarrierwave控制流程的示例3phasePWMsquarewave控制模型InputIPPWMIPAnglegenerationIP可以設(shè)定參數(shù)?？梢赃x擇中斷處理。

電機(jī)控制IP簡介R/D12位A/D電機(jī)控制IPOutputselecterSoftwareSquareIP3相PWM方波ForunnecessaryinterruptOutputU128AD0DatatransferInputIPPWM29工藝簡介29工藝簡介30歷代汽車MCU架構(gòu)0.18/0.25um150nm90nm40nm系列（車體，汽車音頻）+V850ES/Fx2V850E/Fx320MHz,CAN/LIN512KB閃存48MHz,CAN/LIN1.5MB閃存V850E2/Fx4160MHz,4MB閃存V850E/PH03,PG212位ADCV850E/Dx3CAN/LINV850E2/Dx42D3D圖畫視頻78K0R/Fx3Ta=140C,小型封裝HEV/EVV850E2/PJ4High-K,40nm工藝+更低功耗90nm工藝系統(tǒng)模擬V850E2/DR4-3D300MHzSH72531160MHz,1.25MBSH72567200MHz,4MBR8C/3xCAN,128KBR8C/2ｘCAN,128KB

M32CM16CSH72513140MHz,2MBSH7227LSDC,1MBSH7147H8SX256KBR32C1MB第二代第三代第四代第五代ScalableSH72AW/AYV850E2/PG4-S160MHz30歷代汽車MCU架構(gòu)0.18/0.25um150nm90n31高性能和低功耗40nm閃存MCU

mA/MHz2.811.08(90nm)Competitor(90nm)(40nm)0.51(38%)90nm工藝40nm工藝90nmMCU40nmMCU世界最小的閃存MCU，尺寸為40nm40nmMCU僅90nm模塊的25%最小的尺寸最低的功耗領(lǐng)先的40nm閃存MCU工藝技術(shù)最小的模尺寸和最低的功耗

31高性能和低功耗40nm閃存MCUmA/MHz2.811.32工具和方案支持32工具和方案支持3333適用于SH72AW/AY的合作伙伴工具集