近幾年混合動力汽車（HV）和電動汽車（EV）市場經歷了迅速增長，預計未來隨著環境問題和原油價格的不斷上漲將進一步增長。而普及節能汽車、促進駕駛生態化需在改善電機運行、降低能耗和降低系統成本方面進行革新。此外，藝術元素和游戲般的感覺也使環保駕駛技能增加到指示功能當中。越來越多的設備可以顯示汽車內部與周圍的情況，例如儀表板顯示器、中央顯示器和抬頭顯示器。這些顯示設備需要通過高清晰度的圖像來直觀地向駕駛員傳達汽車及其周圍情況。

在這個意義上講，我們正處在這樣一個時代——消費者在根據駕駛控制和駕駛輔助功能兩個方面來選擇他們的汽車。為了滿足這一要求，富士通半導體推出了用于HV/EV電機控制的32位微控制器MB91580系列，以及用于駕駛輔助顯示控制的系統LSI MB86R11。我們不妨來看看兩款器件到底有哪些具體功能和特點，又在汽車中發揮怎樣的作用。

MB91580的驅動電機控制優勢

MB91580系列是富士通半導體緊跟市場需求推出的節能汽車驅動電機控制芯片。作為高性能32位閃存嵌入微控制器（MCU）的FR家族成員，該系列產品可廣泛應用于電動汽車和混合動力汽車的驅動電機控制功能。
該系列擁有專用嵌入旋轉變壓器感應器接口，能夠開拓性地控制EV和HV中使用的三相電機，實現EV/HV驅動電機必須的高轉矩響應控制過程達到改善電機運行和降低能耗的目的。

此外，適于高轉矩響應控制過程的內置外設功能，既可降低系統成本，又可實現高速反饋控制。高精度檢測電流和電機位置的12位A/D轉換器和R/D轉換器可檢測電角度，與檢測三相電流的A/D轉換器同步。

集成在160DMIPS高性能CPU內的專用浮點運算單元（FPU）利用內置外設功能生成的信息處理向量轉換和PID控制運算。該特性通過實現進一步快速反饋控制，有助于改善電機運行和降低能耗。此外，通過抑制與電機控制有關的CPU負載，可對系統而不是功率電機（DC/DC轉換器和電池管理等）進行控制，這有利于通過系統集成消減整體成本。

MB86R11的圖像顯示優勢

圖1：富士通的主動綠色貢獻

混合動力汽車和電動汽車有以下三大創新：第一是電子控制單元（ECU）的創新，以改善混合動力汽車和電動汽車電動機產生的機車性能。使用ECU可以改善電機的可控性，同時不改變當前的硬件，包括電機和逆變器。第二個創新是通過整體優化方法，包括系統的重新配置大幅降低系統成本。第三個創新是改善逆變器模塊，使其能夠進一步滿足電力和節能要求，采用超越目前IGBT損耗特性的元件大幅提高能源利用效率。

為了幫助客戶實現創新，富士通不斷開發以LSI和軟件為重點的產品，及時提供各種解決方案。圖2是推動混合動力汽車和電動汽車進一步發展的三大創新。

圖2：混合動力車和電動車發展的三大創新

ECU創新

滿足混合動力汽車和電動汽車的高轉矩響應需要環路控制來精確檢測電機工作條件，并計算高速反饋信息的控制水平。具有內置R/D轉換器的MB91580系列微控制器就是一個滿足ECU創新的解決方案。其重點是實現有效的環路控制。例如，MB91580系列的內置12位A/D轉換器和R/D轉換器可以高速度和精度高檢測電機的電流和位置，在如圖3所示。旋轉變壓器（resolver）的電角度是通過R/D轉換器計算的，可以將特殊功能寄存器與A/D轉換器檢測到的三相電流同步鎖定。電角度的SIN（正弦）和COS（余弦）值也可用單精度浮點數格式（IEE754標準）進行自動計算。與采用傳統自定義格式的固定點方法相比，這將提高10％至15％的計算速度。

圖3：電機控制算法

成本創新

混合動力汽車和電動汽車普及的關鍵之一是降低成本。通過系統集成就可能做到這一點。圖4和5是通過電池管理ECU和DC-DC控制ECU的系統集成實現的創新框圖。

圖4：整合系統功能以降低成本：BMS集成

圖5：系統功能集成以降低成本：DC-DC集成

這些集成可以通過在微控制器中集成ECU控制與電機控制來實現。如前所述，富士通的MCU可以通過電機控制抑制CPU負載率，因此它可以同時進行電池管理控制和DC-DC控制。

節能創新

在駕駛輔助方面，MB86R11可以實現被動綠色（Passive Green）功能，幫助駕駛者體驗挑戰油耗的綠色生活理念。駕駛者可以利用指示功能檢查如何實現生態駕駛（Eco-Driving）。MB86R11的圖像顯示功能能夠根據駕駛場景自由切換顯示信息，并支持安全駕駛，包括采用攝像機圖像的整車邊界檢查，為在駕駛者提供易于使用的生態駕駛輔助功能。

此外，富士通還在利用其GaN HEMT技術解決混合動力汽車和電動汽車驅動控制的節能創新問題。我們可以拭目以待。