昨今のCO₂排出規制の強化により、自動車の電動化はかつてないスピードで進化しています。ハイブリッド車から電気自動車（EV）へ世界的に移行する中、自動車メーカーはより高効率で、安全かつ信頼性の高いシステムを求めています。特に注目されているのが「X-in-1」と呼ばれるシステム統合です。従来は個別のMCUで制御していたインバータ、オンボードチャージャ(OBC)、DC/DCコンバータ、バッテリ監視システム（BMS）などの機能を、１つのマイクロコントローラ(MCU)に集約することで、小型化・コスト削減・効率向上を同時に実現できる革新的なコンセプトです。電気自動車の進化に伴い、複数のアプリケーションを1つのMCUに統合する「X-in-1」構成に対する需要が高まっています。
このX-in-1の中核を担うのが、ルネサスのRH850/U2BのMCUです。これはEVに求められる高度な制御・安全性・セキュリティを一つのチップで実現する次世代のMCUです。最大6コア構成の高性能CPUを搭載し、最大400MHz動作のマルチコアでリアルタイム制御と並列処理を両立します。モータや電源向けのアナログ・タイマ機能も充実しており、電動化システム全体を1チップで効率的に制御できます。また、RH850/U2BのMCUは幅広いメモリラインナップを用意しているため、要件に応じて柔軟に最適なX-in-1システムを実現可能です。
まず、EVの走行性能を最大限に引き出すインバータ制御において、RH850/U2BのMCUは圧倒的な優位性を発揮します。RDC(Resolver to Digital Converter*1) , ADC(Analog to Digital Converter) 、三相モータ用のタイマなどのインバータ制御に最適な専用ハードウェアを搭載しており、ソフトウェアだけでは対応しきれない高速・高精度な制御をハードウェアレベルで実現できます。RDCが内蔵されていることで、外付けの角度検出ICが不要となり、部品点数の削減や基板設計の簡素化に貢献します。さらにRenesas独自のEMU(Enhanced Motor Control Unit)を搭載し、複雑な制御演算をハードウェアで実行することで、CPU負荷を大幅に軽減しながら、高速かつ高精度なモータ制御を実現します。(EMUはRH850/U2B6のみ搭載)
OBCやDC/DCコンバータにおいては、SiC（炭化ケイ素）やGaN（窒化ガリウム）を用いた次世代パワーデバイスの採用が進んでいます。これらのデバイスは高効率かつ高速スイッチングが可能で、充電時間の短縮や電費向上に直結します。RH850/U2BのMCUは多機能のタイマ(GTM(Generic Timer Module))*2, 高分解能PWM(High-Resolution PWM)を搭載しており高速かつ高分解能な波形を生成可能です。(Min.156.25 psの分解能) これにより、SiCやGaNの高速スイッチング特性を活かした制御が可能になります。高周波スイッチング制御や保護動作のための12bitファストコンパレータ(Fast Comparator）も搭載しています。
RH850/U2B MCUは高速かつ高効率な制御を可能にするだけでなく、EVの心臓部であるバッテリを管理するBMSにおいても、優れた性能を発揮します。数百セルに及ぶ電圧・温度の監視と制御には高い処理能力が求められますが、RH850/U2B MCUはマルチコアCPUを搭載しており、余剰リソースをBMS処理に割り当てることが可能です。これにより、MCUを追加することなく、システムの小型化とコスト削減を実現できます。
EVの普及に伴い、安全性とセキュリティが極めて重要となります。ISO 26262のASIL Dに対応していることで、RH850/U2B MCUは機能安全をハードウェアレベルで確保しています。また、EVITA Fullに準拠したセキュリティ機能も搭載しており、X-in-1構成でも安全性の高いシステムを構築することが可能です。
EVの進化は「自動車をより速く、より安全に、より効率よく利用するために」という方向に進んでいます。その実現には、従来のMCUでは対応しきれない新しい要求が次々と登場しています。RH850/U2B MCUは、専用ハードウェアによる高速・高精度なインバータ制御、OBCやDC/DCコンバータにおける高分解能の高速タイマによる高効率なスイッチング制御、BMSにおけるマルチコア活用、そして全体を支えるセーフティとセキュリティによって顧客のニーズを満たします。
詳細は RH850/U2B MCU のウェブサイトをご覧ください。
*1 Resolver to Digital Converter(RDC)は多摩川精機株式会社との協業モジュールです。
*2 Generic Timer Module(GTM) はRobert Bosch GmbH製のモジュールです。
