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Takaaki Togo
東郷 隆昭
シニアプリンシパルプロダクトマーケティングスペシャリスト
掲載: 2024年1月26日

モータ制御システムにさらなる価値を付加する方法

昨今のモータ制御システムには、高性能化、低消費電力化に加え、インテリジェントな機能が求められています。 精密なモータ制御に加えて、アプリケーションの実行、他のデバイスとの通信、動作異常の検出を同時に行う必要があります。 さらに安全設計とともに、これらのシステムがネットワークに接続されることによりセキュリティ対策も必要になります。

ルネサスは、設計者がこれらの要件を満たすことをサポートするため、32ビットマイクロコントローラRAファミリのモータ制御用MCUのRA8T1グループを開発しました。 RA8T1は、高精度なモータ制御を可能にし、システム全体の電力効率向上に貢献する最新のハイエンドCortex®-Mクラスのコアを実装しています。 RA8T1は、性能だけでなく、最適化された豊富な機能が搭載されており、設計者はシステムに付加機能を追加することができます。 ローエンドからハイエンドのモータシステムの需要に対応するべく、モータ制御向けの製品ラインアップを拡張することで、設計の拡張性が向上するだけでなく、共通の開発ツールやソフトウェアを活用できます。

RA8T1 MCUは、Arm® Cortex®-M85コアをベースに最大480MHzで動作し、最大2MBのフラッシュメモリと1MBのSRAM(TCMを含む)の大容量メモリオプションとともに、モータ制御用に相補PWM出力用の16ビット/32ビットタイマ、3チャンネルサンプル&ホールド付き12ビットADC、 高速アナログコンパレータを搭載しています。 通信機能としては、イーサネットMAC、CAN FD、USB 2.0フルスピードモジュール、SD/MMCホストインターフェイス、I3Cなどが利用可能です。 さらに、Armv8.1-Mアーキテクチャは、AI/MLの計算性能を大幅に向上させるHeliumテクノロジに加えて、セキュリティを強化するPACBTI(Pointer AuthentiCation and Branch Target Identification)とTrustZone®をサポートしています。

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Renesas Motor Control MCU
Figure 1. Renesas Motor Control MCUs

RA8T1の一番の特長は、その高性能です。 センサレスベクトル制御(FOC)のサンプルコードを使用した場合のRA8T1のモータ制御処理時間は、従来のCortex-M33製品と比較して約3分の1になりました。 RA8T1に搭載されているTCMを活用することで、Cortex-M85の優れた性能をでさらに発揮できることが明らかになりました。 図2参照。

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Motor Control Performance Benchmark
Figure 2. Motor Control Performance Benchmark

このようにモータ制御の処理時間を短縮することにより、エンドシステムに付加機能を追加できるようになります。 たとえば、予知保全の例を見てみましょう。 本デモでは、ルネサスのe-AIソフトウェアを用いて、A/Dコンバータで取得したモータ電流を256の高速フーリエ変換(FFT)で解析し、TensorFlow Liteを推論エンジンとしてモータ挙動の異常を検出します。 このプロセスにおいては、RA8T1がサポートしているHeliumテクノロジがより効果を発揮し、既存のCortex-M7デバイスと比較して5.3倍の推論時間を実現します。

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Motor Control Predictive Maintenance Demo
Figure 3. Motor Control Predictive Maintenance Demo
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Inference Time Benchmark
Figure 4. Inference Time Benchmark

RA8T1では、この予知保全以外にも、ネットワーク接続、安全機能、セキュリティなど、様々な機能をシステムに追加することができます。

RA8T1は、上記の特長を活かし、産業オートメーション、ビルオートメーション、スマートホーム、コンシューマ製品、ヘルスケア機器など、幅広い市場のモータ/インバータ制御システムをターゲットとしています。

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RA8T1 Target Applications - Industrial Automation

産業オートメーション

  • ACドライブ/GPインバータ
  • ラインコンベヤ
  • AGV/AMR
  • コンプレッサ
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RA8T1 Target Applications - Building Automation

ビルディング・オートメーション

  • HVAC
  • ソーラーインバータ
  • エレベータ
  • ポンプ
  • ファン
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RA8T1 Target Applications - Smart Home

スマート
ホーム

  • エアコン
  • 洗濯機
  • 冷蔵庫
  • 食洗器
  • IHクッカー
  • 掃除機
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RA8T1 Target Applications - Consumer Products

コンシューマ製品

  • ドローン
  • 電動バイク
  • 芝刈り 機
  • 電動工具
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Target Applications - Healthcare

ヘルスケア機器

  • CPAPマシン
  • CTスキャナ
  • 臨床機器

図 5. RA8T1 ターゲットアプリケーション

RA8T1グループは、他のRAマイコンと同様に、ルネサスの フレキシブルソフトウェアパッケージ(FSP)のほか、モータ制御評価キットMCK-RA8T1、サンプルコード、QE for Motor、Renesas Motor Workbenchなどの幅広い開発環境をサポートしています。

サンプル、評価キット、技術文書、サンプルコード、開発支援ツールなどの詳細については、 RA8T1 製品ページをご覧ください。

その他のリソース

RA8T1 モータ制御キット
フレキシブルソフトウェアパッケージ(FSP)
QE for Motor:モータアプリケーション開発支援ツール
Renesas Motor Workbench

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