Integrierte Motorsteuerungs-ICs für kompakte Fahrzeugaktuatoren

Mit der zunehmenden Elektrifizierung von Fahrzeugen über den Antriebsstrang hinaus setzen Automobilentwickler verstärkt auf kompakte bürstenlose Gleichstrommotoren anstelle mechanischer oder gebürsteter Motorsysteme. Toshibas neuer Motorsteuerungs-IC reagiert auf diesen Trend, indem er Mikrocontroller-Verarbeitung, Motoransteuerung, Kommunikation und Schutzfunktionen in einem einzigen automotive-qualifizierten Baustein für Anwendungen unter 40 W zusammenführt.

Integrierte Motorsteuerungsarchitektur für die Automobilindustrie
Der Baustein ist für kompakte dreiphasige BLDC-Motoren ausgelegt, die in Fahrzeugsystemen wie Magnetventilen, HVAC-Luftklappen, kleinen Pumpen, Kühlgebläsen und aktiven Kühlerjalousien eingesetzt werden. Diese Anwendungen erfordern typischerweise platzbeschränkte elektronische Steuergeräte, bei denen eine Reduzierung der Komponentenanzahl die Gehäuseintegration, das Thermomanagement und die Montageeffizienz verbessert.

Der IC integriert einen 32-Bit-Arm-Cortex-M23-Prozessor, eingebetteten Flash-Speicher, einen dreiphasigen BLDC-Treiber mit integrierten MOSFETs, eine 5-V-Hilfsstromversorgung für Sensoren oder externe Komponenten sowie einen LIN-Transceiver in einem 6 mm × 6 mm großen VQFN36-Gehäuse.

Dieser Integrationsgrad reduziert den Bedarf an separaten Mikrocontrollern, externen Gate-Treibern, Kommunikations-ICs und diskreten Schutzschaltungen, was die ECU-Architektur in verteilten Fahrzeugelektroniksystemen vereinfachen kann.

Motorregelungsverarbeitung und sensorloser Betrieb
Ein zentrales technisches Merkmal ist Toshibas integrierter Vector-Engine-Koprozessor, der die Verarbeitung der feldorientierten Regelung (FOC) beschleunigt. Die feldorientierte Regelung verbessert die Laufruhe des Drehmoments, die Effizienz und das dynamische Ansprechverhalten des Motors im Vergleich zu einfacheren Kommutierungsmethoden, erhöht jedoch häufig die Rechenlast in eingebetteten Motorsteuerungssystemen.

Die Auslagerung dieser Berechnungen auf dedizierte Hardware reduziert die Prozessorbelastung und ermöglicht eine kompaktere Implementierung der Steuerungssoftware.

Der Baustein unterstützt außerdem sensorlose Rechteckwellensteuerung über die Erkennung der Gegen-EMK (Back Electromotive Force). Bei kostensensitiven Fahrzeugaktuatoren reduziert der Verzicht auf Hall-Sensoren oder Positionsgeber die Verdrahtungskomplexität, mechanische Integrationsanforderungen und Stücklistenkosten.

Automotive-Sicherheit und Netzwerkintegration
Der IC ist nach AEC-Q100 Grade 0 qualifiziert und damit für Automotive-Halbleiterumgebungen mit hohen Sperrschichttemperaturen geeignet. Zudem ist er ASIL-B-konform für Anwendungen mit mittleren funktionalen Sicherheitsanforderungen im Rahmen von ISO 26262.

Zu den integrierten Schutzmechanismen zählen Unterspannungs-, Überspannungs- und Überstromerkennung, thermische Abschaltung, Überwachung der Ladungspumpenspannung sowie Drain-Source-Spannungsüberwachung für High-Side- und Low-Side-MOSFETs. Diese Schutzfunktionen sind insbesondere in 12-V-Bordnetzen relevant, in denen transiente Lastzustände und thermische Belastungen häufig auftreten.

Der integrierte LIN-Transceiver entspricht typischen Architekturen der Fahrzeugelektronik, in denen LIN weiterhin широко für kosteneffiziente Kommunikation mit verteilten Aktuatoren eingesetzt wird.

Zusätzlicher Kontext
Dieser Abschnitt enthält technische Spezifikationen und Wettbewerbsvergleiche, die in der ursprünglichen Pressemitteilung nicht enthalten waren.

Vergleichbare Automotive-Motorsystem-ICs umfassen Infineons MOTIX TLE9564QX, das ebenfalls dreiphasige BLDC-Motorsteuerung, LIN-Kommunikation, einen 5-V-Regler und Automotive-Qualifizierung für verteilte Aktuatoranwendungen integriert. Toshibas Differenzierungsmerkmal liegt in der engeren Integration durch einen integrierten Arm-Cortex-M23-Mikrocontroller und integrierte MOSFETs in einem kleineren 6 mm × 6 mm Gehäuse, mit Fokus auf direkte Motorsteuerung für Niedrigleistungsanwendungen statt auf breitere systemorientierte Motorsteuerungsarchitekturen.

Bearbeitet von Aishwarya Mambet, Induportals-Redakteurin, mit Unterstützung von KI.

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