2015电子产业走势权威调查(三) ：淹不死的发动机
显然，2014年的物联网大潮把电机控制技术的势头给淹没了，但是，你我都知道，淹不死。相反，这证明电机控制技术太重要。
拿瑞萨来说，瑞萨电子是全球第一的微控制器供应商和高级半导体解决方案的供应商，产品应用于全球数十亿联网设备中，为客户提供微控制器、SoC、模拟与功率器件及集成了硬件和软件的创造性嵌入式系统解决方案和专属服务。
瑞萨电子(中国)有限公司汽车业务中心统括经理赵坤指出，在汽车电子市场，瑞萨在未来有更多的技术和服务提供给市场。
瑞萨电子(中国)有限公司汽车业务中心统括经理赵坤
从目前的最新动态来看，瑞萨推出的新一代基于40nm Flash工艺的MCU——RH850F1x。是最先进Flash工艺的MCU产品。其在设计之初就充分考虑了节能和功能安全这两方面的需求，并且满足诸如功能安全、AUTOSAR，Security等车用相关的规范和标准，为了用户的开发提供了极大的方便。
RH850/F1x系列的MCU是V850E2/Fx4和V850E2/Fx4-L的新一代产品。与之前的产品相比，RH850/F1x具有更大的Flash空间以及更多的封装产品，最小有48pin封装的产品。作为新一代产品，RH850F1x主要针对汽车电子车身应用而设计，并且具有如下的一些特点：
1、 RH850/F1x又有三个子系列：RH850/F1L、RH850/F1M、RH850/F1H，可以满足车身多个应用。
2、 所有RH850/F1x系列里的产品均具有相同的CPU以及共同的外围功能，所以软件完全兼容。
3、 RH850/F1x采用40nm工艺及MONOS的flash技术，具有超低功耗及更好的可靠性。
4、 提高了汽车网络相关的功能并增加了数据加密功能。
此外，最尖端的微控制器RH850/P1x系列，是采用40nm工艺的汽车底盘MCU。瑞萨将40nm工艺与其独有的MONOS内存结构相结合，提供了具有创新的电动助力转向(EPS)、制动系统及其他底盘系统解决方案，从而降低了功耗，并提高了底盘系统中安全系统的开发效率。大幅降低汽车底盘系统安全功能的开发难度。
顶级汽车安全芯片RH850/P1X-C系列属于汽车级安全MCU，将功能安全技术、安全加密技术和汽车控制网络技术整合在一块芯片上，而这些技术是实现安全汽车控制的关键。为驾驶员辅助系统提供一体化解决方案，使无人驾驶成为可能。
在先进驾驶辅助系统(ADAS)和车载信息领域，瑞萨拥有最新开发的片上系统(SoC)R-Car V2H，该产品采用最先进的图像识别技术，支持先进驾驶辅助系统(ADAS)中的高分辨率的环视功能，其包含的附加功能可提高性能、降低功耗、并增强传统汽车和新兴无人驾驶汽车的安全性。R-Car E2车载系统芯片(SoC)，是新款集成式汽车驾驶舱解决方案，可为入门级汽车集成驾驶舱系统提供卓越的信息娱乐和音响功能，并可支持汽车-智能手机的交互操作。结合瑞萨R-Car系列其他产品，可轻松扩展，覆盖从入门级到高端的集成式驾驶舱系统。
飞思卡尔业务扩展经理李唐山
也指出，电机控制的发展速度虽然不像消费品那样迅猛，但是一直在不断进步，比如近两年大热的FOC控制和家电变频化，以及因传感器的一些弊端引发的无传感器控制需求，业界都有很强烈的兴趣。
高性能的电机控制表现为整个速度范围运行平稳，零速下全转矩控制，和快速的加速减速特性。一般使用矢量控制技术(又称为磁场定向控制-FOC)来实现。
电机控制技术上的挑战比较多。比如在无传感器的情况下使用FOC，尤其是启动前没有反电动势的存在，控制系统无法知道目前转子的位置。还有低速的问题，变频家电要求夜晚超低速，转速越低反电动势越低，反馈信号的波动也越大，如何在低速情况下保持对电机的快速准确控制一直是个很具挑战性的技术难题。另外，因为IoT的发展，远程调试的需求也逐渐出现，尤其是控制板位于电机内部时，可以省去线束的烦恼，无线调试器也有助于对客户使用各家产品使用的不同接口做出统一化处理。
飞思卡尔的产品线丰富，既有DSP核的Freescale DSC，也有ARM核的电机专用KV系列，还有5V的KE系列，都适合电机控制的应用。
飞思卡尔的DSC系列性价比高，内含很多灵活易用的外设模块，适用于要求较高的电机控制应用。KV系列分为M0+和M4两个子系列，后续还将有M7核的系列加入KV系列。外设借鉴了DSC的部分设计，比如两路硬件ADC的速度可以达到4.1Msps，在高速时仍然保证精度。KE系列特点是纯5V和高鲁棒性，比常见的3.3V系统更适合复杂的工业系统中。
创新性技术方案，目前在家电领域有三合一的变频空调方案，也有超低功耗的变频冰箱方案，变频洗衣机方案已经在大客户大批量产。在变频器逆变器步进伺服领域，飞思卡尔近期也有方案推出。
对远程调试，飞思卡尔正在研发中的MotorSuite(电机开发套件)会在此方面做出重大突破。
恩智浦半导体微控制器通用市场产品线总经理Ross Bannatyne则表示，在健康与健身、游戏、娱乐，甚至是工业应用领域越来越多地加入了传感器，这些传感器不仅对电池续航时间发起了挑战，而且传感器的类型都不一样，例如，在手机或者平板电脑中通常会用到陀螺仪、运动感应器、加速度计等传感器。在工业环境或健身方面，更多的传感器是温度或湿度感应器。如何对这些传感器的信号、数据进行精确处理，是控制器的重要使命。
要实现传感器数据处理或者管理的优化，在技术上需要满足三点要求，第一点是由于不同的传感器数据，必然决定它的管理方式也是不同的，一些是非数字密集型处理的任务，比如数据的监听、采集，以及管理的工作;另一些是我们要做数据融合类的任务，其数据处理量较高、要求较大的任务时候，比如做信令处理或者数据通信。
第二点，一般来说传感器都是数字输出;但还有一些类型，尤其是在工业领域应用的传感器，比如精确度、精准度类传感器，其输出是模拟的，因此传感器中枢必须有模转数的功能。
第三点，很多便携式产品的空间是受限的，因此产品要实现非常小的封装。
不久前，NXP推出了LPC54100微控制器，就满足了上述要求，其中嵌入了两个核，可进行不同类别的传感器数据处理，Cortex M0+核处理非密集型处理，Cortex-M4F处理密集运算，且带有宽电压范围内(1.62至3.6 V)支持各种规格性能的12bit、4.8Msps/s的ADC，有小型的WLCSP49 (3.2 x 3.2 mm)封装。
Microchips公司16位单片机产品部产品营销经理Erlendur Kristjansson分析目前的主要趋势是：采用梯形波或6步逆变器控制的BLDC电机正转向依靠无传感器磁场定向控制(FOC)的永磁同步电机(PMSM)。效率提高以及更平滑的运转是这一转变的主要原因。随着对能源效率关注度的增加，电机首当其冲成为了改进的目标，因为它们的耗电量几乎达到了全球的一半。改进这些电机的效率，延长其使用寿命可降低污染、节省金钱。使用无传感器FOC来控制电机需要更加复杂的数学算法，进而提高了对性能的要求。它还要求更多模拟功能，如运放、PGA或是ADC的多路同时采样，以测量相电流。要达到与原有BLDC设计相当的成本效益，所选用的单片机或数字信号控制器需要集成更多模拟功能。
Microchips公司16位单片机产品部产品营销经理Erlendur Kristjansson
在过去几年间，Microchip一直提供自带运放的dsPIC®数字信号控制器(DSC)，以提供更好的系统集成和成本。这些运放具有10 MHz 的增益带宽(GBW)。这一点很重要，因为分流电阻需要尽可能小才能使系统功耗和对电机电压的影响均最小。这样，分流电阻两端电压将比控制器中ADC的工作电压范围小很多。因此需要一个增益放大器来放大信号。然而，这会带来这样的问题，DSC中集成的运放的GBW会被缩小与增益相同的倍率。例如，若运放的GBW为5 MHz，需要增益为10，那么最终增益放大器的GBW将为约500 kHz。dsPIC DSC允许客户实现高增益的增益放大器来测量分流电流，并保持较高的动态响应。
Microchip还提供无传感器FOC的参考设计，包括调节指南和示例代码，让客户可以迅速着手设计。
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