Come ottenere elevata efficienza e miniaturizzazione nelle applicazioni motoristiche

L’efficienza energetica sta diventando sempre più importante per risolvere i problemi ambientali globali e realizzare una società sostenibile che renda le tecnologie di risparmio energetico sempre più importanti a livello mondiale. I motori spesso consumano la maggior quantità di energia nelle applicazioni, quindi possiamo facilmente ridurre la perdita di potenza e contribuire al risparmio energetico attraverso il controllo dell'inverter ad alta precisione.

Per raggiungere questo obiettivo, Renesas ha sviluppato due nuovi MCU per il controllo motore nella famiglia RA di microcontrollori a 32 bit con core Arm®. (Figura 1) La gamma di soluzioni ad alte prestazioni e pacchetti compatti è più adatta per applicazioni consumer, industriali e di altro tipo che richiedono un controllo dell'inverter ad alta precisione nonostante i vincoli di spazio del sistema. I gruppi RA4T1 e RA6T3 consentono un minore consumo energetico in varie applicazioni, contribuiscono a ridurre il consumo energetico e aiutano a migliorare l'ambiente globale.

Gli MCU RA4T1 e RA6T3 sono ottimizzati per un equilibrio tra prestazioni, funzionalità e prezzo per il controllo di un singolo inverter. Questi sono dotati di un core Arm® Cortex®-M33 che opera fino a 200 MHz (100 MHz per RA4T1) con caratteristiche per realizzare un controllo dell'inverter ad alta precisione, inclusa l'unità di funzione trigonometrica dell'acceleratore hardware, timer a 16 bit che supporta l'uscita PWM complementare, Convertitore A/D a 12 bit con funzione sample & hold a 3 canali dedicata, nonché amplificatore e comparatore a guadagno programmabile. Viene inoltre fornita una funzione di sicurezza per proteggere il circuito dell'inverter, una funzione di abilitazione dell'uscita della porta, per spegnere l'uscita PWM. Sono inclusi il dispositivo USB 2.0 FS (solo RA6T3), CAN FD e I3C, tra le altre interfacce di comunicazione.

Entrambi i gruppi RA4T1 e RA6T3 offrono l'equilibrio ottimale tra prestazioni, funzionalità e prezzo e possono essere utilizzati in un'ampia varietà di applicazioni di controllo di inverter industriali e di consumo. Ad esempio, il contenitore più piccolo del gruppo RA4T1 è un QFN a 32 pin da 5 x 5 mm, adatto per piccoli utensili elettrici. Il gruppo più potente RA6T3 può eseguire simultaneamente funzioni di controllo e comunicazione ad alta velocità e in tempo reale, rendendolo adatto per applicazioni come le e-bike, che richiedono il controllo del motore e la comunicazione con un pannello display. Questi dispositivi sono adatti anche per applicazioni quali aspirapolvere, cucine a induzione, lavatrici, ventilatori, pompe, inverter per uso generale, stampanti termiche e piccoli robot.

L'ambiente di valutazione RA4T1 e RA6T3 include una scelta di ambienti di sviluppo integrati, tra cui e² studio, Keil® MDK e IAR EWARM, che possono essere utilizzati per l'intera famiglia RA in generale. Il pacchetto software flessibile (FSP), che include BSP, driver HAL, middleware per il controllo motore e vari sistemi operativi integrati, è disponibile per lo sviluppo di sistemi integrati utilizzando la famiglia RA. FSP facilita l'implementazione di software complessi e contribuisce a ridurre i tempi di sviluppo del software.

Forniamo kit di sviluppo del controllo motore MCK-RA4T1 e MCK-RA6T3 per una facile valutazione dei sistemi di controllo motore. I kit includono una scheda CPU, una scheda inverter, un motore BLDC e un codice di esempio come descritto di seguito. La sola scheda CPU può essere utilizzata per valutare le funzioni periferiche dell'MCU e, poiché è dotata di un connettore Pmod, può essere collegata a una scheda sensore, modulo di comunicazione wireless o altro, garantendo un'eccellente espandibilità.

Forniamo lo strumento di supporto per lo sviluppo di software QE for Motor per un facile utilizzo delle impostazioni, della messa a punto e dell'analisi necessarie per lo sviluppo del software di controllo del motore in base al flusso di lavoro (in alto a sinistra nella Figura 3). Consente una configurazione efficiente del middleware del motore e dei driver controllando al contempo il diagramma della struttura gerarchica (in alto a destra nella Figura 3) insieme a FSP.

QE for Motor è collegato a uno strumento di supporto allo sviluppo del controllo motore, Renesas Motor Workbench. Ciò consente di visualizzare i segnali di controllo del motore su un PC come un oscilloscopio e di aggiornare le variabili di controllo del motore sulla GUI senza arrestare il motore (Fig. 3, in basso a sinistra). In altre parole, lo strumento QE for Motor consente lo sviluppo di software in un ambiente fluido e aiuta a ridurre i tempi di sviluppo.