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概要

電気自動車 概要

ハイブリッドカー (HEV) と電気自動車 (EV) の最近の発展により、モーター制御、電力変換、およびバッテリー管理システムのイノベーションと効率化が加速しています。ただし、これらのシステムを駆動するアルゴリズムは、継続的な改善を行って性能を向上させる必要があります。

開発サイクルが長すぎる ASIC ではこうした急速に進化する市場の要求に対応できず、今日のマイクロコントローラー (MCU) では増大する性能要求を満たすことができません。インテルの FPGA や CPLD は、絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスター (IGBT) のフェールセーフ回路や、モデルベース開発ツール DSP Builder による効率的なモーター制御アルゴリズムの開発・検証と、モーターのエネルギー効率改善、ノイズ低減、および信頼性向上を実現するハードウェア・アクセラレーターの実装などを支援します。

FPGA や CPLD は、AC/DC コンバーター、DC/DC コンバーターバッテリー管理システムモーター・インバーター・システム などのデジタル信号処理による性能改善を必要とする、さまざまなシステムに使用できます。

インテルとそのパートナーは、さまざまな IP およびツールを提供し、最終製品が市場に投入されるまでの期間を短縮し、設計生産性を向上させます。インテルのモーター制御 IP には、パルス幅変調 (PWM)、A/Dコンバーターや R/Dコンバーターのインターフェイス、カスタマイズ可能な磁界方向制御 (FOC) リファレンス・デザインなどがあります。

HEV/EV システム

HEV/EV アプリケーションでのインテル® FPGA の利点

• 性能向上

  • より緊密な制御ループとより高速なスイッチング速度による効率化
  • アルゴリズムの継続的改善による性能向上

• コストを低減しながら差別化を実現

  • モデルベースの開発メソドロジーを使ったカスタム・アルゴリズムによる、運転感覚と効率を改善
  • 機能統合によるコンポーネント数の削減

• 長い製品寿命と機能安全

  • 15 年を超える製品ライフサイクル
  • 確立された BCP (事業継続計画)
  • 2010 年から機能安全をサポート

FPGA Use Case Example

コストを低減しながら差別化を実現

  • 自動車システムのデザインにおいては、自動車の燃費とコストに直接影響する個々のコンポーネントの縮小化および軽量化が非常に重要です。
  • インテル® FPGA を使用すると、DC/DC 変換アプリケーションのスイッチング周波数を高速化できる (50 kHz) ので、モーターと外部コンポーネントを小型化、軽量化、効率化することができます。従来の MCU から FPGA にデザインを移行することにより、パッシブ・コンポーネント (インダクターとコンデンサー) のスイッチング周波数を 5 倍にすることが可能になり、サイズを 1/5 に縮小することができます。
  • 電動モーター制御では、より小型で高速回転のモーターを使用してシステムのコストを削減し軽量化を図るという業界のニーズを満たすため、より高速なスイッチング周波数によって、マイクロ秒単位でのモーター制御ループの更新時間を実現できます。

モーター・インバータおよび DC/DC コンバータのシステム

すべてのユーザー向けの設計フロー

ハードウェア・エンジニア向け:

インテル® Quartus® Prime 開発ソフトウェアは、CPLD および FPGA の性能と生産性の点でプログラマブル・ロジック業界最高のソフトウェアです。このツールを使用すれば、デザイン作業を加速してコンパイル時間を短縮し、インテル® Qsys システム統合ツールでインターコネクト・ロジックを自動生成し、PowerPlay Power Analyzer で消費電力を最適化できます。ライセンスを必要としないインテル® Quartus® Prime ライト・エディション (無償バージョン) は、インテルのオートモーティブ・グレードの FPGA および CPLD デバイスをサポートしています。

インテルと IP パートナーは、インテル® FPGA デバイス用に最適化されたコンフィグレーション可能な IP コアを豊富に取り揃えています。

アルゴリズム・エンジニア向け:

インテルの設計作業を効率化するモデルベースの開発フローを活用することで、VHDL や Verilog でアルゴリズムを記述する必要がなくなります。インテルの DSP Builder 開発ツールによって、MathWorks の MATLAB/Simulink* 環境でデジタル信号処理アルゴリズムが設計できるようになり、アルゴリズムのデザインサイクルを短縮できます。この開発ツールは、自動的に RTL コードを生成してインテルの開発環境に容易に統合できます。開発者は、システムのモデル化とシミュレーションを行い、複雑なアルゴリズムをハードウェアで実装し、ハードウェア/ソフトウェア要素を分割し、アプリケーションの正確なニーズに合わせて性能を最適化することが可能です。

ソフトウェア・エンジニア向け:

エンベデッド・システムに適したプロセッサーを選択した後は、インテル® SoC FPGA エンベデッド開発スイート (EDS) でソフトウェア開発を迅速に開始できます。

インテル® SoC FPGA EDS は、インテル® SoC デバイスを使用したエンベデッド・ソフトウェア開発のための包括的なツール・スイートです。開発ツール、ユーティリティ・プログラム、ランタイム・ソフトウェア、およびアプリケーション例で構成されており、SoC エンベデッド・システムのファームウェアおよびアプリケーション・ソフトウェア開発の迅速化を可能にします。

Nios® II エンベデッド・デザイン・スイート (EDS) が Nios® II ソフトウェア・デザイン用の包括的な開発パッケージとなります。Nios® II EDS には開発ツールだけではなく、ソフトウェア、デバイスドライバー、ベアメタル HAL (Hardware Abstraction Layer) ライブラリー、コマーシャル・グレード・ネットワーク・スタック・ソフトウェア、およびリアルタイム・オペレーティング・システムの評価版が含まれています。

すべてのユーザー向けの設計フロー