1、 2012 Renesas Electronics (China) Co., Ltd. All rights reserved.,2018/12/22,瑞萨电子新能源汽车技术,电机控制,汽车电子产品中心 于宗源,瑞萨电子（中国）有限公司,2,索引,瑞萨简介 新能源车应用实例 EV系统和瑞萨产品 电机控制技术和MCU产品,3,瑞萨简介,3,4,4,瑞萨在中国,瑞萨前身是中国半导体产业重大国家项目”909工程“的核心成员之一，也是参与该项目的主要外资企业强大的设计工程师团队，具有核心技术开发能力 约600名在中国拥有三条半导体产品生产线 在华产能约100 Million片/月,5,5,Renesa
2、s Electronics Corporation,瑞萨电子公司概要,5,瑞萨电子株式会社 Renesas Electronics Corporation,2002年11月1日 以NEC电子（株）的名称开始营业 2010年4月1日 以瑞萨电子（株）的名称开始营业,代表董事、董事长兼CEO 作田久男 代表董事、总经理兼COO 鹤丸哲也,从事半导体相关的研究、开发、设计、生产、销售及服务等,日本东京都千代田区大手町2-6-2日本大厦 邮编：100-0004,约27,200人（截至2014年3月31日）,公司名称,成立日期,法人代表,经营范围,总部办公楼,销售额,员工人数,8330亿日元（约81亿U
3、S$) / 2013财政年度（截至2014年3月31日）,6,6,瑞萨电子的业务方向,World No.1 or 2 Business,- 8位 MCU - 16位 MCU - 32位 MCU - 汽车级MCU - 安防MCU,MCU,模拟与功率器件,SoC,汽车电子,基础设施工业， 嵌入式系统,云计算,云,家庭,手机,关注三大产品市场的全球业务,6,- 功率MOSFETIPD - IGBT - 光学元件（LD，耦合器） - 电机驱动 LED驱动 - LCD驱动,- 手机/RFIC - 专用处理器 - DTV/STB SoC 消费/工业类ASIC 网络存储设备 - USB3.0,7,7,绿色,
4、安全,舒适,HEV: Hybrid Electric Vehicle, EV: Electric Vehicle ITS: Intelligent Transport System,HEV/EV, Clean diesel Clean up emission,Active/Passive safety Driver Assistance,Car Navi/ITS, Body Multimedia, networking,汽车电子的三个主要方向,8,8,R-Car for Navigation,Optical coupler, IGBT, Power MOS, AFE,Total Automot
5、ive Solution by RENESAS,CANLINFlexRaySAFE-by-WIRE MOSTBluetooth,Power MOS,AirbagTPMSSafety Cont.,IMAPCAR, IMP/IMR,Power MOS Driver,Safety,ADAS,Collision WarningParking AssistantBack monitor Night vision,Body & Security,Power Door Power WindowAir ConditioningMirror, Wiper Lighting,IPD, Power MOS, LED
6、 Driver,Steering /EPSBrake/ABSSuspensionsChassis Control,Chassis,Engine ControlHEV/EV Motor AT Control Transmission,Power Train,Networking,完整汽车电子解决方案,8,9,Bit Ranking 8-bit No.1 16-bit No.1 32-bit No.1,Year 201134% Market Share,Source: Gartners “2011 Global Semiconductor Market Share“, published on M
7、arch 31, 2012. Above chart is developed by Renesas Electronics based on Gartners data.,作为世界首屈一指的供应商，在2011年占据34%的市场份额。,世界领先的MCU业务,MUS$/Year,4299,10,Year 201316.6% Market Share,百万美元/年,515,瑞萨电子为2013财年中国第一位的MCU供应商，占总市场份额 的16.6%。,数据来源: IHS“2013大中华半导体器件市场份额,微控制器(MCU),中国/香港”, 2014年4月发布版, 图表由瑞萨电子基于该数据报告生成。,
8、中国微控制器市场排名,11,Renesas Confidential,11,瑞萨汽车电子MCU市场份额, 2012 Renesas Electronics Corporation. All rights reserved.,11,世界第一的汽车电子MCU供应商，在2012年占据43.5%的市场份额。,车身电子,音频音响,底盘安全,安全气囊,仪表电子,动力总成,31%,21%,40%,52%,50%,33%,12,新能源车应用实例,13,LevelingR8CRS25xxx (MSIG),Sun RoofH8,Air BagH8SX,Seat SensorR8C,Color Back Guide
9、 MonitorM32RR8Axxxxx (SOC),PumpR8CRJJ0xxxRJM0xxx,AVNH8SM16C,Multi InformationM32C,EngineV850,HV controlV850Power MOS,MG (Motor/Generator)2x V850Opto-couplerIGBT device,ECBV850,Main Body ECUV850,Power Window78K0 and analog,EPSV850,Battery ECU78K0,Air Conditioner CompressorV850Power MOS,Sift By Wire (
10、SBW)M16C,DRLRJE0xxx,NaviR8A77xxxR8A64xxx (SOC),SuspensionHA13xxxx,Smart KeyHATxxxx,LED LampH7N1xxxH7N0xxx,Renesas inside Toyota 3rd generation PRIUS,限投影展示,13,14,Renesas Nissan Leaf,14,Vehicle controlSH, 78K0, PoMOS,Inverter controlSH, R8C,BrakeM32R, R8C,PoMOS,Vehicle dynamic controlM32R, R8C, PoMOS,
11、Battery controlV850, Mixed signal,Charger control SH, IGBT(PLC),Air Conditioner CompressorM16C,Main Body ECUV850,Cluster V850, Mixed signal,NaviSH, V850,限投影展示,15,FI-ECU SH, H8HA,Air Bag H8/R5,NAVISH, M12240FP,MY2011 Honda Fit-HEV Semiconductor products,Motor & Batt-Cont Unit Battery ControlM32, M16C
12、, HA, HSM Motor ControlV850,Rear wiper HA/HZ,ABSV850,EPS V850,AVN MonitorM16C,Headlamp HA/HZ,Auto-Leveling R8CHA, HZ, HA, HA,限投影展示,16,EV系统和瑞萨产品,17,新能源汽车的划分,轻混 Mild HEV,全混 Full HEV,纯电动 Pure EV,增程式 Range Extender EV,插电式 Plug-in HEV,常规动力车,主驱电机 驱动,充电控制 模块,启停系统,辅助电机,发动机 驱动,燃料电池 Fuel Cell Vehicle (FCV),携带
13、发电引擎,18,适用于EV/HEV 系统的市场技术趋势,电机和电池,2008,2010,2012,2014,2016,2018,2020,安全性,OEM趋势,HEV,轻混HEV,纯 EV,Idle stop,功能安全性,误操作控制,轮毂电机,降低了系统成本,扩展电机速度范围,占位空间小,高效率电机控制,集成型功能 (电池/ 2个电机/ 车辆控制),电池管理,从低端到高端的最优化,PHEV,用于跛行回家的更少传感器，SR电机，适用于SIC的电机控制，GaN.,增程式,燃料电池,电池单位控制,超过125度的高温,模型库开发,19,主要领域: 电机/发电机控制, 逆变器控制 和 电池管理,新能源汽车
14、方面，瑞萨可以提供的产品,电动机/发电机,HVPD: High Voltage Power Device GDR: Gate Driver ISO: Isolator LiBCM: Li-ion Battery Cell Monitor AFE: Analog Front End,20,电机控制技术和MCU产品,21,Inverter ECU,电机控制器,电机控制系统的结构,MCU,IGBT,IGBT,IGBT,IGBT,IGBT,IGBT,CAN T/R,电源,RDC-IC,ISO,ISO,ISO,ISO,ISO,ISO,GDR,GDR,GDR,GDR,GDR,GDR,Amp,Amp,Amp
15、,Amp,旋转变压器 传感器,电机,CAN T/R,电机 专用 定时器,ADC,CAN,CAN,CSI,EMU,RESET,MCU: SH72AW,: 瑞萨产品,WDT,ESO,TPB,ISO : Isolator GDR : IGBT gate driver Amp : OP amp CAN T/R : CAN Transceiver receiver,EEPROM,22,MCU,电机控制MCU,2013 HEV Motor Control MCU Share,84%,W/W,Japan,系统集成度 (电池, 双电机),精简器件 降低成本,缩减代码量 降低CPU占有率、低功耗,高性能MCU内
16、核 片内高速Flash,电机专用高效定时器 增强型电机控制单元 6通路同步采样AD,内置旋变解码器 内置EEPROM,Needs,MCU Concept,90%,23,内置RDC的微控制器(SH72AW/AY),高性能 CPU 控制精度更高，有条件增加新功能 内置RDC-IC,EEPROM 集成度高，电路板尺寸更小,Motor control ECU,高性能 小尺寸 低成本,旧产品,新产品,Motor control ECU,MCU,RDC -IC,Power IC,T/R,内置 RDC MCU,RDC : Resolver Digital Converter,M/G,M/G : Motor
17、/ Generator R : Resolver Sensor,R,M/G,R,降低系统成本，提高性能,Sub MCU,EEPROM,Tr,T/R,WDT,SH72AW/AY,硬件和软件参考 设计容易上手，缩短开发周期。,瑞萨电机控制用MCU的产品规划,*,MG (Motor Generator),DCLS: Dual core lock step SCLS: Single core lock step,Vehicle Control / Battery Management,DC/DC,V850E2/FF4-Motor,RH850/P1x RH850/F1x*,V850E2/Fx4-H V8
18、50E2/FK4-G V850E2/Fx4 V850E2/Fx4-L,RH850/F1x*,SH72A0/2,2011 2014 2016 2020,V850E2/PG4-S 512KB, 1 RDC,RH850/C1H 240MHz,DCLS 2 RDC Motor IP (EMU2),RH850/C1M 240MHz, SCLS 1 RDC Motor IP (EMU2),for 2 motor,RH850/C1x 320MHz, DCLS 2 RDC Next Motor IP,for 2 motor,RH850/C1x 320MHz, SCLS 1 RDC Next Motor IP,
19、SH72AW 768KB, 1 RDC,SH72AY 768KB, 1 RDC Motor IP (EMU),RL78/F1x RL78/F1y,RH850/P2x,RH850/F1x,RH850/F1x,Step1,Step2,25,MTU-III (电机) 6x Comp, 6x PWM,封装：裸露焊盘 LQFP 176引脚 0.5mm 引脚间距,I/O端口,闪存（单压自行编程）,EMU (SH72AY) 增强的电机控制单元,2x A/D 转换器 AD0: 8通道 x 12位 AD1: 14通道 x 12位 6通道 S&H,4x CMT(16位),3x RCAN 3x 16 独立缓冲器 1
20、92 共享缓冲器,2x SBI 3线(SPI),调试I/F (AUD-II, UBC, H-UDI),WDT,768KB闪存, 96KB RAM,SH2A 160 MHz 电源：1.5/5V -40 至+125C,FPU,DMA 13通道,2x RPGT 2x PWM , 256缓冲器,4x SCI(异步/同步UART),32KB EEPROM (数据闪存),SH72Ax系列(SH72AW/AY),通过内置RDC功能，降低了系统成本,数据 CRC,1x RDC (多摩川 AU6802),PLL,量产,26,通过与TAMAGAWA SEIKI合作，瑞萨能够提出带有RDC的旋变传感器和MCU。.
21、通过与TAMAGAWA SEIKI合作，瑞萨能够强力支持RDC。 我们开发了采用瑞萨工艺的新款。（RC03F:90nm）. = 小芯片+ 高速度 瑞萨在具有专利自由的瑞萨MCU中，采用RDC的TAMAGAWA前线技术，,R/D 转换器TEG芯片 ,TAMAGAWA SEIKI RDC 模拟和瑞萨SH2A MCU的配合,我们在SH-2A中采用RDC，作为重要IP= 瑞萨实现了高规格的电机控制， 并降低ECU的尺寸，缩减系统成本。,TAMAGAWA RD 转换器 AU6802N1 （0.72m Bi-CMOS）,瑞萨 RC03F(90nm）工艺,瑞萨 RDC-IP,专利自由,27,电机控制IP简介
22、,电机控制IP的基本理念是与ADC和RDC共同工作。 通过CPU计算数据,将参数设置到寄存器控制PWM输出。安装了具有矢量控制的电流回路，进行PWM控制。 可以输出这种方波以实现对于HV的高速旋转控制。可设参数调整PWM输出。只有SH72AY具有此电流环控制单元。 工作频率约为40MHz或80MHz 执行时间（电流环）约为5us 或更少,Pattern generator,q Output pattern,u,v,w,d,q,PI,u,v,w,d,q,3 Phase Modulation,PI,e,iu,iw,e,U,V,W,+,+,+,+,vd,vq,iq,id,iu,iw conversi
23、on,R/D,12位A/D,Instruction value of iq,e,U,V,W,3 phase PWM,square wave,e,矢量控制的电流环回路,Instruction value of id, e Lq Iq,e Ld Id + e ,方波输出,3 phase PWM,square wave,Square IP,Input IP,PWM IP,Angle generation IP,28,AD0,Data transfer,Input IP,PWM IP,Interrupt processing,Start trig,software,Software trig,Outp
24、ut U0,PWM duty,Carrier wave,控制流程的示例,3 phase PWM,square wave,控制模型,Input IP,PWM IP,AnglegenerationIP,可以设定参数。,可以选择中断处理。,电机控制IP简介,R/D,12位A/D,电机控制IP,Output selecter,Soft ware,Square IP,3相PWM,方波,For unnecessary interrupt,Output U1,29,工艺简介,30,历代汽车MCU架构,0.18/0.25um,150nm,90nm,40nm,系列,（车体，汽车音频）,+,V850ES/Fx2,
25、V850E/Fx3,20MHz, CAN/LIN 512KB闪存,48MHz, CAN/LIN 1.5MB闪存,V850E2/Fx4,160MHz, 4MB闪存,V850E/PH03,PG2,12位 ADC,V850E/Dx3,CAN/LIN,V850E2/Dx4,2D 3D 图画 视频,78K0R/Fx3,Ta=140C, 小型封装,HEV/EV,V850E2/PJ4,High-K, 40nm工艺,+,更低功耗 90nm 工艺,系统 模拟,V850E2/DR4-3D,300MHz,SH72531,160MHz, 1.25MB,SH72567,200MHz, 4MB,R8C/3x,CAN, 1
26、28KB,R8C/2,CAN, 128KB,M32C M16C,SH72513,140MHz, 2MB,SH7227,LSDC, 1MB,SH7147,H8SX,256KB,R32C,1MB,第二代,第三代,第四代,第五代,Scalable,SH72AW/AY,V850E2/PG4-S,160MHz,31,高性能和低功耗40nm闪存MCU,mA/MHz,2.81,1.08,(90nm),Competitor (90nm),(40nm),0.51,(38%),90nm 工艺,40nm 工艺,90nm MCU,40nm MCU,世界最小的闪存 MCU，尺寸为40nm 40nm MCU仅90nm模块
27、的25%,最小的尺寸,最低的功耗,领先的40nm闪存MCU工艺技术 最小的模尺寸和最低的功耗,32,工具和方案支持,33,33,适用于SH72AW/AY的合作伙伴工具,集成型开发环境 瑞萨自主集成环境(IDE): HEW GHS MULTI Ver.5.1.7C - SH2A已经推出 编译器 设计器 支持的操作系统: Windows, Solaris, Linux仿真器 瑞萨的片上仿真工具E10A-USB Lauterbach TRACE32-ICD电源工具 JTAG调试 AUD I/F支持实时操作系统 ETAS RTA_OSEK - SH2A已经推出 AUTOSAR OS SC1标准 OSE
28、K/VDX OS标准,34,电机调试开发系统,USB 线缆,PC,E10A-USB,已经能够提供“参考软件”,“参考软件”将帮助您快速顺利的掌握SH72Ax电机应用,SH72AW/AY MCU 调试板,电机功率板,UVW,旋变传感器,Green Car (EV) ECO System,Resolver Sensor,Resolver Sensor,Inverter boardMOSFETs (NP82N10 x 6) Isolation circuit Pre-Driver circuit Protect circuit Phase current Output x 1 Bus Voltage
29、 Output x 1 +18V48V Power supply,CAN Bus,MCU Control Board SH72AY MCU Phase current & Bus Voltage I/F x 2 resolver Sensor interface x 2 AU6802 x 1 Hall Sensor interface x 1 USB x 1 (UART to USB) UART x 3 SBI x 2 CAN x 2 +12V Power supply LEDs Switches,GUI,UVW,UVW,Inverter boardMOSFETs (NP82N10 x 6) Isolation circuit Pre-Driver circuit Protect circuit Phase current Output x 1 Bus Voltage Output x 1 +18V48V Power supply,36,电机控制板,电机功率板,电子负载,瑞萨电机系统图片, 2012 Renesas Electronics Corporation. All rights reserved.,
