工程师说 | RH850C1M-Ax MCU解决了在集成式双牵引逆变器中复杂的控制难题

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尤其是，PHEV和FHEV取决于各自的系统概念，从协作控制策略（ICE和电驱动）的角度来看，具有更高的复杂性，此外，由于ICE和电驱动器功能的组合/添加的原因，它们对应用程序组件的空间限制更为敏感。这不仅适用于机电组件，而且还适用于电子设备，例如数字芯片组，模拟和电源组件。

上述所描述的系统复杂性来自以下上层功能：在车辆减速时，动能通过电动机转换为电能并存储在电池中。在加速过程中，来自电池的电能用于辅助ICE，从而节省了燃油消耗。拥有高功率电动机的FHEV意味着高发电机容量，因此在减速期间可以回收（或恢复）更多的动能，从而使燃油效率提高百分之几十。

图3：HEV 大分类

HEV有几种混合体系结构，其中图3描述了大分类：

在串联和串联/并联混合动力系统配置的情况下，通常需要一个严格且相互依赖地控制两个电动机/发电机装置的组合。

从前面介绍的牵引电机系统概念来看，很明显，由于两个实体之间的通信负荷很大，并且要加大诊断的力度去维护目标安全级别（ASIL-level），尤其是在串联/并联混合动力系统的情况下，各自的控制和同步工作趋向于复杂。

优化这些工作的一个显而易见的解决方案是将两个逆变器控制系统集成到一个ECU中，由一个高度专业化的微控制器（MCU）进行操作。通过使用这种概念，可以在一个微控制器内实现两个逆变器控制环路之间的同步，从而导致高通信带宽和缩短等待时间。此外，通过选择符合安全级别ASIL的目标设备，诊断和功能安全概念将变得更加简单和直接。集成解决方案的另一个好处当然是高度优化的物料清单（BOM），同时减少了零件空间需求，这对于整个系统概念而言都是非常有益的效果。

HEV专用MCU的一项关键是将电机控制算法的矢量数学计算过程分流到专用处理IP上。通过使用这种方法，MCU可以配备较少数量的CPU内核，同时承担上述其他软件任务。

嵌入式“增强型电机控制单元”（EMU Gen3）是一组单独的电机控制加速器模块，这些模块使用矢量控制算法计算三相PWM比较值，并根据由A/D转换器测得的电机电流值生成矩形波模式。此外，通过执行位置传感器接口功能的集成“解析器到数字转换器”（RDC3A）获得电机的角度值。三相电机计时器TSG3使用EMU3的计算结果来输出PWM和矩形波。

图4：增强型电机控制单元（EMU3）

EMU3 的IP可以结合其特定功能块和用户特定软件干预来行使电动机控制功能。因此，可以实现结合了硬件加速和各个用户软件的灵活控制概念。

图5：结合用户特定的软件干预实现电机的灵活控制

实现双电动机/发电机控制能力的关键解决方案是基于先前介绍的电动机控制IP（“EMU3”）以及嵌入式位置传感器接口如何集成到微控制器系统中。

下图显示了控制两个电动机的实际方法（请参阅附录中的缩写定义）：

图6：控制双电动机/发电机的系统示例