嵌入式电子系统为 E 级电动方程式赛车助力

第 3 部分(共 3 部分)

改变赛道上的可能

此系列文章共有三篇,前篇文章讨论了当前电动汽车(EV)嵌入式电子系统以及电动汽车(EV)和 E 级电动方程式赛车关键部件的局限性。本文是此系列的基石,详细介绍了电动汽车(EV)嵌入式电子系统的发展如何促进赛场内外令人惊叹的新型车辆的诞生。

EV 嵌入式电子系统的关键功能

对最新的 EV 来说,几乎所有车辆功能都由具有大量传感器的智能电子系统进行控制和监控。这些电子设备与消费电子设备有很大不同,因为它们具有更高的可靠性,以适应更苛刻的环境。ISO 26262 确立了道路车辆功能安全参数,其中包括一套由汽车安全完整性等级(ASIL)指定的可靠性标准。汽车电子设备必须符合更高水平的 ISO 26262 标准,以确保道路安全、确保车辆能可靠运行多年并且不会出现导致危险状态的故障模式。

电动汽车嵌入式电子系统的三个主要领域是汽车级微控制器单元(MCU)或微处理器单元(MPU)、电池管理系统(BMS)电子设备和用于故障预防的诊断传感器。在 E 级电动方程式的最新赛季中,瑞萨电子设计和部署了包含 Renesas MCU 和 BMS 器件的模块以及各种辅助组件和传感器。这些关键设备是 ISL78714 系列 BMS IC 和 RH850 型 MCU。

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瑞萨电子与马恒达车队合作,为第5赛季赛车开发了电动汽车(EV)解决方案
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瑞萨电子的单个 BMS IC 即可监控和管理最多达 14 个电芯的电荷。可使用多个 BMS IC 进行组合配置,可实现 96 个电芯的完整通用电池包,亦可经过配置以适应多种电芯配置。ISL78714 器件系列具有最高的电池电压测量精度额定值(优于每个电芯 +/- 2 mV),能够实现更有效的电池平衡并提供充电状态信息 [1,2,3]。这款 BMS IC 还能在 20 微秒内扫描电池电压,从而在瞬态使用条件下对电池实现非常快速和准确的监测。这些 BMS IC 还具有数个集成的温度输入以及各种其他监测、诊断、通信和测量功能,是锂电池性能监测的理想选择。

高性能电动汽车的另一个不可或缺的组成部分是汽车级处理单元,如 MCU。MCU 可以编程,以提供增强的控制、监控和诊断功能,若产品合格,可确保功能安全特性。汽车级 MCU 是电动汽车及其子系统的大脑。凭借先进的控制系统功能,这些 MCU 可用于收集和分析详细的 EV 操作信息,并充分利用这些数据提高 EV 的性能。这些数据还可以由工程师进一步分析,以改进车辆设计并增强调谐流程。

在马恒达车队 (Mahindra Racing) 的 E 级电工方程式赛车中,采用了瑞赛电子的 RH 850 系列 MCU 对低压 BMS 模块进行增强,为赛车在赛道上提供增强的智能功能并收集性能数据 [4,5]。这些数据不仅有助于马恒达车队调整他们性能出众的 EV,而且也可以被瑞萨电子用来更好地设计 EV 和汽车应用的部件。[6]。当然,MCU 的优势必须靠硬件设计人员和软件开发人员的能力才能发挥出来,这就是为什么瑞萨电子与马恒达车队工程师携手合作可以更快地实现目标的原因 [7]。

总结

电动汽车的世界在赛场内外都是一个令人兴奋且不断增长的领域,充满了技术挑战和新的解决方案。未来几十年,我们很可能会见证电动汽车和自动驾驶汽车的兴起,以及传统个人交通系统的减少。站在电动汽车的最前沿,开发重要的电动汽车嵌入式电子设备和系统,这无疑是令人兴奋的时刻。

 

第 1 部分:E 级电动方程式赛车的研制

第 2 部分:嵌入式电子系统如何使 E 级电动方程式赛车成为可能