Monday, April 22MM Thailand

เทคโนโลยีแผงวงจรควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้า เพิ่มประสิทธิภาพ EV

[yuzo_views] Views

ยานยนต์ไฟฟ้าหรือ Electric Vehicle (EV) นั้นเป็นเทคโนโลยีที่ได้รับความสนใจจากทั่วโลก รวมถึงมีการใช้งานจริงในต่างประเทศมาเป็นเวลานานพอสมควรแล้ว ซึ่งหนึ่งในความสำเร็จที่ทำให้ EV เป็นที่ยอมรับเป็นผลมาจากผู้ผลิตยานยนต์ค่ายใหญ่ เช่น Nissan Leaf, Toyota Prius หรือน้องใหม่อย่าง TESLA ที่ต่างพากันพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อการแข่งขันในตลาดซึ่งเป็นผลดีกับผู้บริโภค

เทคโนโลยีแผงวงจรควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้า เพิ่มประสิทธิภาพ EV

ชิ้นส่วนสำคัญหลักของยานยนต์ไฟฟ้า คือ มอเตอร์และแบตเตอรี่พลังงาน ซึ่งชิ้นส่วนทั้งสองนั้นต้องทำงานควบคู่กันตลอดเวลา โดยเทคโนโลยีทั้งสองได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องทั้งทางด้านกำลังขับเคลื่อน ความสามารถในการประจุไฟฟ้า ระยะทางในการเดินทาง รวมถึงอัตราสิ้นเปลืองพลังงานที่ควบคู่กับความเร็วในการขับขี่ เพื่อให้การทำงานของยานยนต์ไฟฟ้านั้นสามารถตอบสนองต่อการใช้งานในชีวิตประจำวันนั้นเป็นไปได้ไม่แตกต่างจากแหล่งเชื้อเพลิงฟอสซิล

เทคโนโลยีเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานมอเตอร์ยานยนต์ไฟฟ้า

Renesas Electronics Corporation ได้พัฒนาเทคโนโลยีสำหรับควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้าที่ลดปริมาณการปลดปล่อยสารคาร์บอนไดออกไซด์ได้ ซึ่งเทคโนโลยีที่ได้รับการพัฒนาใหม่นี้เป็นเทคโนโลยีมอเตอร์อัจฉริยะ Intelligent Motor Timer System (IMTS) ซึ่งใช้งานร่วมกับชิ้นส่วนไมโครสำหรับควบคุมยานยนต์ Automotive Microcontrollers (MCUs) ซึ่งเป็นชิ้นส่วนสำคัญสำหรับยานยนต์ไฟฟ้า และยานยนต์ไฮบริด สามารถออกคำสั่งด้วยความเร็ว 0.8 ไมโครวินาที ซึ่งถือว่าเป็นอัตราที่เร็วที่สุดในโลก ใช้เวลาไม่ถึง 1/10 ของการประมวลผลซอฟต์แวร์สำหรับ CPU ทั่วไปในการทำงานรูปแบบเดียวกัน ทำให้สามารถตอบสนองต่อการทำงานของมอเตอร์ศักยภาพสูงสำหรับมอเตอร์ยานยนต์ไฟฟ้ายุคใหม่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เพื่อให้เกิดการใช้งานได้จริงและมีประสิทธิภาพ การพัฒนาเชิงกลเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอสำหรับการก้าวไปให้ถึงเป้าหมาย ทำให้เกิดการพัฒนาด้านตัวควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ Electronic Control Units (ECUs) ขึ้นมาเพื่อทำงานร่วมกัน ซึ่ง ECUs นั้นจะเพิ่มขีดความสามารถในการตอบสนองต่อการทำงานที่ต้องการการควบคุมที่มีความซับซ้อนมากขึ้นภายใต้สภาวะแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงซึ่งจำเป็นต้องควบคุมระดับความร้อนไว้เพื่อให้ MCUs สามารถทำงานได้อย่างราบรื่น

จากเงื่อนไขเหล่านี้ Renesas ได้พัฒนา IMTS ขึ้นมา เพื่อทำการตอบสนองการประมวลผลในระดับสูงอย่างสม่ำเสมอ เช่น การตรวจจับและประมวลข้อมูลจากเซนเซอร์ การคำนวณค่าพื้นฐานต่างๆ รวมถึงการส่งค่าเหล่านี้ด้วยเช่นกัน

ชิ้นส่วนสำคัญในการพัฒนาระบบควบคุมมอเตอร์

ในการพัฒนาวงจรควบคุมมอเตอร์นั้นจำเป็นจะต้องทำให้ตัวประมวลผลนั้นสามารถรองรับการทำงานร่วมกันกับมอเตอร์ที่มีความหลากหลายพร้อมๆ กัน ซึ่งเป็นภาระการทำงานที่หนักหน่วงภายใต้สภาพแวดล้อมสุดทรหด ซึ่งใช้ทรัพยากรในการประมวลผลไปกว่า 90% สำหรับ Renesas 40 นาโนเมตร โดยมี MCU ทำงานอยู่ที่ 320 MHz ในภายหลัง IMTS ได้รับการพัฒนาใหม่สามารถลดเวลาปฏิบัติงานลงได้เหลือเพียง 0.8 ไมโครวินาที

MCU แบบดั้งเดิม
รูปที่ 1: ตัวอย่าง MCU แบบดั้งเดิม

นอกเหนือจากการสร้างฟังก์ชั่นการทำงานที่มีศักยภาพแล้ว จำเป็นต้องสร้างระบบความปลอดภัยที่มีมาตรฐานสูงขึ้น ด้วยระบบ CPU แบบ Dual Core ที่ถูกพัฒนาขึ้นมานั้นทำให้สามารถมอนิเตอร์ข้อมูลที่เกิดขึ้นภายใน IMTS ได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ ยังสามารถจัดการแก้ไขข้อมูลที่ผิดพลาดด้วยสัญญาณเซนเซอร์จากภายนอก ซึ่งการลดข้อผิดพลาดในการทำงานนั้นเป็นการลดภาระการโหลดของ CPU ในการควบคุมการทำงานของมอเตอร์

MCU ที่ได้รับการพัฒนา
รูปที่ 2: ตัวอย่าง MCU ที่ได้รับการพัฒนา

ผลจากการพัฒนาเทคโนโลยี MCU เพื่อควบคุมระบบควบคุมการทำงานอันซับซ้อนของมอเตอร์ไฟฟ้านั้นสามารถเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้พลังงานและลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ สนับสนุนการใช้งาน EV ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ชี้ให้เห็นทิศทางการพัฒนา EV ที่ความสำคัญนั้นไม่ได้อยู่ที่เพียงมอเตอร์ไฟฟ้าหรือแบตเตอรี่ แต่ยังรวมถึงระบบควบคุมและจัดการต่างๆ ที่สนับสนุนการทำงานร่วมกันอย่างบูรณาการเพื่อตอบโจทย์ผู้ใช้งานได้อย่างยั่งยืน

EXECUTIVE SUMMARY

Electric Vehicle (EV) is a technology that caught an attention globally. EV has been used in various country for a while. One of the EV’s success was the development of major automotive brand such as Nissan-Leaf, Toyota-Prius or TESLA-MODEL S which challenge each other in the same market. This technology development competition is a good sign for consumer to get a better automotive and lower price.

Renesas Electronics Corporation has been developing technology to control the electric motor which could reduce CO2 . This new technology was developed into Intelligent Motor Timer System (IMTS) which collaborate with Automotive Microcontrollers (MCUs), the essential part for EV and PHEV (Hybrid). The controller could take an action within 0.8 microseconds, less than 1/10 of common CPU processing for the same field of work. The better work efficiency could react to the high technology electric motor with precision.

In order to make the technology work practically, mechanical development isn’t enough to reach the goal which caused the development of Electronic Control Units (ECUs) to collaborate together. The ECUs will be raised the reaction efficiency for the complex controlling work under high temperature circumstance that must be under control for MCUs smooth operation.

Modern Manufacturing on FacebookModern Manufacturing on Youtube
Modern Manufacturing
Web Admin
 
นำเสนอข่าวสารความรู้รอบด้านเกี่ยวกับอุตสาหกรรมการผลิต เพื่ออุตสาหกรรมไทยก้าวหน้าด้วยวิทยาการสมัยใหม่และเป็นแรงขับเคลื่อนเศรษฐกิจไทย