新能源汽車(chē)設(shè)計(jì)的核心技術(shù)(2)

　　隨著新能源汽車(chē)技術(shù)逐漸成熟，電機(jī)控制系統(tǒng)面臨越來(lái)越高的要求：用于無(wú)傳感器矢量控制的復(fù)雜算法和高級(jí)建模需要出色的處理能力;需要具有性能、效率、易用性以及成本方面的綜合優(yōu)勢(shì)。MB91580系列就內(nèi)置可適用于電動(dòng)及混合汽車(chē)電機(jī)控制的CPU內(nèi)核和外設(shè)功能，值得一提的是旋轉(zhuǎn)變壓器感應(yīng)器內(nèi)置了專用接口電路，可降低系統(tǒng)成本，并通過(guò)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)必須的高轉(zhuǎn)矩響應(yīng)控制過(guò)程達(dá)到改善電機(jī)運(yùn)行和降低能耗的目的。

　　高效率、低成本地實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)矩汽車(chē)電機(jī)的控制過(guò)程極具挑戰(zhàn)性。MB91580系列通過(guò)集成關(guān)鍵外設(shè)功能實(shí)現(xiàn)了降低系統(tǒng)成本、高速反饋控制，達(dá)到改善電機(jī)運(yùn)行和低能耗的目的。MB91580集成的主要功能特性還包括：具有高精度檢測(cè)電流和電機(jī)位置的12位A/D轉(zhuǎn)換器和R/D轉(zhuǎn)換器，R/D轉(zhuǎn)換器檢測(cè)電角度，與檢測(cè)三相電流的A/D轉(zhuǎn)換器同步;集成專用計(jì)算電路，因此可自動(dòng)計(jì)算內(nèi)置R/D轉(zhuǎn)換器檢測(cè)到的電角度的正弦和余弦值。“除了解決方案本身的性能特性外，電機(jī)控制相關(guān)算法也非常關(guān)鍵。富士通可以提供包括成熟的180度變頻控制在內(nèi)的各種核心關(guān)鍵算法，因此在新能源汽車(chē)的電機(jī)控制領(lǐng)域具有特殊的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。”王鈺指出。

　　高性能電機(jī)控制系統(tǒng)通常包括核心伺服功能、運(yùn)動(dòng)描述和主機(jī)通信功能，對(duì)處理器的處理能力提出了很高的要求。而MB91580系列內(nèi)置高性能CPU內(nèi)核，集成在160DMIPS高性能CPU內(nèi)的專用浮點(diǎn)運(yùn)算單元利用內(nèi)置外設(shè)功能生成的信息處理向量轉(zhuǎn)換和PID控制運(yùn)算，該特性通過(guò)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步快速反饋控制可以改善電機(jī)運(yùn)行和降低能耗。

　　作為新能源汽車(chē)的核心部件。電機(jī)控制不僅關(guān)系著整車(chē)性能還與行車(chē)安全息息相關(guān)。在富士通的電機(jī)控制MCU設(shè)計(jì)中充分考慮了安全特性，通過(guò)6大安全機(jī)制來(lái)保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠，包括：在系統(tǒng)啟動(dòng)前進(jìn)行MCU的自我診斷、總線自診斷、RAM的自診斷;程序非法運(yùn)行時(shí)非法輸出端口保護(hù);系統(tǒng)運(yùn)行期間進(jìn)行總線診斷、RAM錯(cuò)誤糾正、閃存錯(cuò)誤糾正。據(jù)透露，富士通在未來(lái)的產(chǎn)品計(jì)劃中，還將增加核心MCU的冗余設(shè)計(jì)(例如雙核或多核)以實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的系統(tǒng)保護(hù)。

　　圖2：電機(jī)控制MCU融合了六大安全保障特性。

　　視頻技術(shù)提升用戶體驗(yàn)和安全特性

　　知名調(diào)研機(jī)構(gòu)iSuppli指出，一線供應(yīng)商在為汽車(chē)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)時(shí)，必須滿足三大關(guān)鍵條件，其中之一是必須支持視頻顯示和反饋。事實(shí)上，近年來(lái)汽車(chē)電子領(lǐng)域最具吸引力且成長(zhǎng)最快的部分為基于顯示終端的車(chē)載信息娛樂(lè)系統(tǒng)以及虛擬儀表系統(tǒng)。這些電子系統(tǒng)需要高性能的視頻圖像處理能力，要求高速進(jìn)行大量實(shí)時(shí)成像數(shù)據(jù)的復(fù)雜處理。“富士通非常重視這塊業(yè)務(wù)市場(chǎng)，目前富士通占有該領(lǐng)域全球領(lǐng)先的市場(chǎng)份額。”王鈺指出。

　　在本屆汽車(chē)電子峰會(huì)上，富士通公司重點(diǎn)展示了基于領(lǐng)先視頻處理技術(shù)的三維全景系統(tǒng)，吸引了與會(huì)專業(yè)人士的極大興趣。這種基于MB86R11“Emerald-L”2D/3D圖像SoC的全景視頻系統(tǒng)支持前后左右四個(gè)攝像頭進(jìn)行汽車(chē)周邊環(huán)境的實(shí)時(shí)全景視頻監(jiān)測(cè)。據(jù)悉，MB86R11采用了獨(dú)特的視頻處理算法，四個(gè)攝像頭采集的圖像通過(guò)芯片進(jìn)行視頻捕捉、3D繪圖后，呈現(xiàn)給駕駛員的是LCD上清楚顯示的車(chē)周全景圖像，實(shí)現(xiàn)身臨其境的視覺(jué)效果，使駕駛員在停車(chē)、行車(chē)、轉(zhuǎn)彎等條件下都能準(zhǔn)確進(jìn)行周邊行車(chē)條件的判斷。由于芯片本身集成了高性能的圖形處理和中央處理器、存儲(chǔ)器控制器，通過(guò)硬件的方式實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的四路視頻信息處理，避免了一般視頻處理芯片進(jìn)行大量實(shí)時(shí)視頻信息處理時(shí)的性能瓶頸。

　　圖3：汽車(chē)中視頻、圖像顯示應(yīng)用。

　　全景視頻監(jiān)控是先進(jìn)的視頻處理技術(shù)的一種應(yīng)用之一，MB86R11還可以支持汽車(chē)數(shù)字儀表板和導(dǎo)航系統(tǒng)的圖像顯示，以及在中高端汽車(chē)中將大量采用的基于圖形芯片的虛擬儀表技術(shù)。除MB86R11以外，富士通去年還推出了采用MB91590系列主芯片設(shè)計(jì)的圖形化汽車(chē)儀表參考方案，支持GDC強(qiáng)大圖形功能和倒車(chē)輔助影像顯示，同期還針對(duì)采用段型液晶顯示的儀表板推出了兩款MB91570系列產(chǎn)品。

　　事實(shí)上，基于MB86R11實(shí)現(xiàn)的全景視頻功能不僅僅可以給汽車(chē)駕駛帶來(lái)360度的無(wú)障礙視覺(jué)效果，強(qiáng)大的視頻處理能力還可以實(shí)現(xiàn)更多的安全功能。“該方案可以結(jié)合智能視頻識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)包括路基識(shí)別、分界線識(shí)別、各種安全標(biāo)示識(shí)別等主動(dòng)安全功能。”王鈺表示。此外，處理能力超強(qiáng)的視頻芯片還可以進(jìn)行更多的安全應(yīng)用功能擴(kuò)展，例如基于指紋識(shí)別的防盜功能、影像倒車(chē)輔助功能以及行車(chē)記錄儀，等等。據(jù)悉，目前該芯片的汽車(chē)全景視覺(jué)應(yīng)用已經(jīng)可提供完整的參考設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了包括主動(dòng)安全功能在內(nèi)的多種功能開(kāi)發(fā)。