瑞薩電子推出領先業界且適用於HEV與EV的小型設計等級變頻器套件解決方案
前言：
運用內附的校準工具發揮最大馬達效能，在汽車實體中快速進行評估
2017年4月18日--先進半導體解決方案之頂尖供應商瑞薩電子(TSE：6723)宣佈推出全新100 kW級變頻器解決方案，以領先業界的3.9公升小型設計，提供適用於包含SUV的中大型混合動力電動車(HEV)與中小型電動車(EV)的高馬力100 kW級馬達。
瑞薩將提供此全新解決方案作為解決方案套件，包括可發揮HEV/EV馬達最高效能的軟體及各種硬體元件，例如微控制器(MCU)、絕緣閘雙極電晶體(IGBT)與快速回復二極體(FRD)，以及其他功率半導體裝置。
此全新解決方案可協助系統開發人員縮短各開發階段的開發時間，包括從規格分析、軟硬體開發，到馬達特性調整等。如此可縮短工作時間，例如將原型變頻器系統開發期間從2至3年縮短為1年，縮減超過50%，有助於大幅縮短開發週期與成本。
由於全球暖化導致異常氣候事件，以及環境污染程度增加，二氧化碳排放持續升高。在汽車產業方面，這使得市場在降低上述排放的初期階段，對於廣泛採用電動系統的需求持續增加，例如HEV與EV。
在電動系統中，變頻器扮演關鍵的角色，它可將直流電(DC)轉換為交流電，並將最佳的電流傳送至轉速依據行駛條件而改變的馬達。因此，必須實現具有更高燃油與電動效率、高精確度及高馬達驅動效率的變頻器系統，而且變頻器還需要小型化，以便將電子單元安裝至所有類型與尺寸車型引擎室的有限空間。瑞薩全新變頻器解決方案可符合上述需求。
瑞薩已推出具有各種容量設計的變頻器與解決方案套件。瑞薩於2014年開發的解決方案在50 kW等級中實現2.9公升的尺寸。為因應市場對於大型汽車用大輸出馬達持續升高的需求，瑞薩已擴大其產品系列，以內含馬達校準工具的全新100 kW等級變頻器解決方案支援大輸出馬達。
全新100 kW等級變頻器解決方案的主要功能：
(1)領先業界的3.9公升級小型設計及更輕的變頻器重量，可安裝至更小的空間
藉由採用溫度管理技術，提高整合於IGBT中的溫度感測器回應速度與精度，即可縮減變頻器中的散熱器尺寸與重量。
另外，內附的MCU具備整合的強化馬達控制單元(EMU)功能，可由專屬電路取代CPU執行馬達控制。如此可減輕CPU的負擔並負責外部汽車控制單元的CPU處理作業(稱為電子控制單元，ECU)，包括DC/DC轉換器、第二馬達以及散熱幫浦處理。如此可達到高效率的ECU整合，更有效地利用引擎室有限的空間。
藉由採用溫度管理技術，提高整合於IGBT中的溫度感測器回應速度與精度，即可縮減變頻器中的散熱器尺寸與重量。
另外，內附的MCU具備整合的強化馬達控制單元(EMU)功能，可由專屬電路取代CPU執行馬達控制。如此可減輕CPU的負擔並負責外部汽車控制單元的CPU處理作業(稱為電子控制單元，ECU)，包括DC/DC轉換器、第二馬達以及散熱幫浦處理。如此可達到高效率的ECU整合，更有效地利用引擎室有限的空間。
(2)透過可在汽車實體中進行快速評估的軟體，縮短達50%以上開發期間
除了硬體之外，變頻器解決方案還包括馬達調校工具，可發揮最大的馬達效能。如此簡化了在系統層級高效運作的馬達控制系統結構，因此，系統製造商能夠在汽車實體上立即評估原型變頻器系統，將原型變頻器系統開發期間從2至3年縮短為1年，縮減超過50%。
除了硬體之外，變頻器解決方案還包括馬達調校工具，可發揮最大的馬達效能。如此簡化了在系統層級高效運作的馬達控制系統結構，因此，系統製造商能夠在汽車實體上立即評估原型變頻器系統，將原型變頻器系統開發期間從2至3年縮短為1年，縮減超過50%。
(3)以HEV/EV應用最佳化裝置提供更高的燃油與電動效率
全新變頻器解決方案採用IGBT/FRD裝置以降低傳導損耗與切換損耗，可降低約12%的電流損耗(註1)。
在納入瑞薩專為HEV與EV設計的主要裝置之後，此全新解決方案約可降低10%的變頻器功率損耗(註1)。如此可提高馬達效率，最終有助於提升變頻器系統的燃油與電動效率。此全新解決方案配備RH850/C1H MCU系列，具有已通過業界驗證的RDC(註2)功能，可將馬達的旋轉角度從類比轉換為數位。RH850/C1H最高可達到12至16位元的高精度馬達控制。此解決方案亦包含採用微型隔離器技術(註3)的R2A25110驅動器IC，可提供高速切換。
在納入瑞薩專為HEV與EV設計的主要裝置之後，此全新解決方案約可降低10%的變頻器功率損耗(註1)。如此可提高馬達效率，最終有助於提升變頻器系統的燃油與電動效率。此全新解決方案配備RH850/C1H MCU系列，具有已通過業界驗證的RDC(註2)功能，可將馬達的旋轉角度從類比轉換為數位。RH850/C1H最高可達到12至16位元的高精度馬達控制。此解決方案亦包含採用微型隔離器技術(註3)的R2A25110驅動器IC，可提供高速切換。
有關新款100 kW等級變頻器解決方案的規格，請參閱《附件》。
《附件》
100 kW等級變頻器解決方案之規格
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Item |
Specifications |
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Target motor output |
Rated 40 kW class / Maximum 100 kW (10s) class |
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Output current |
Rated 200 Arms / Maximum 500 Arms (10s) * |
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Input DC link voltage |
250 - 400V |
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Control power supply |
Operating voltage:12 V |
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Volume |
3.9 L (Without protrusion) |
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Using Device |
MCU: RH850/C1H Power Management IC: RAA270000 Driver IC: R2A25110 IGBT module (integrates the Renesas AE3 IGBT/FRD) |
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Reference software / Tool |
Motor control driver software Motor calibration tool |
(Remarks) All registered trademarks or trademarks are the property of their respective owners.
(註1)與現有瑞薩產品比較
(註2)RDC：resolver-to-digital converter，解角器至數位轉換器。
(註3)微型隔離器是利用在半導體晶片上以互連層形成之電晶體，組成結合訊號傳輸與隔離功能的電路。
(註2)RDC：resolver-to-digital converter，解角器至數位轉換器。
(註3)微型隔離器是利用在半導體晶片上以互連層形成之電晶體，組成結合訊號傳輸與隔離功能的電路。
關於台灣瑞薩電子
台灣瑞薩電子為瑞薩電子株式會社(TSE:6723)在台子公司，經由授權的代理商為台灣客戶提供銷售服務與FAE支援。瑞薩以完整的半導體解決方案提供可信賴的嵌入式設計創新，使數以億萬計的智慧型裝置得以相互連結，讓人們得以安全、安心地工作與生活。身為全球第一的微控制器供應商，同時也是類比、電源及SoC等產品的領導者，瑞薩為汽車、工業、家用電子、辦公室自動化以及資訊通信科技…等廣泛的應用範圍提供先進的專業知識、品質與全面性的解決方案，協助人們實現大無限的未來。欲了解更多資訊，請造訪renesas.com。
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