BLDC 電機在 EV 中的使用日益增多，因此對電機控制 MCU 的需求也隨之增加。下面我們將介紹這一趨勢的形成原因，以及 Microchip 面向汽車和 EV BLDC 電機控制的 dsPIC33C 數字信號控制器（DSC）。
電動汽車元器件市場
近年來，電動汽車（EV）行業發展迅猛。 EV 銷量已達 670 萬輛。展望2030 年， EV 銷量有望達到 4780 萬輛，在新乘用車銷量中的占比將達到 50%左右。2021 年，中國 EV 銷量為 333 萬輛，預計在 2022 年將超過 600 萬輛。
出于以下幾個原因，EV 對電動機的需求高于傳統汽車。EV 需要取代所有皮帶或曲柄/凸輪軸驅動的配件，如泵、壓縮機和執行器。此外，還需要采用能夠適配各種新系統（如電子控制冷卻劑泵）的電機。雖然可以使用成本較低的有刷直流（BDC）電機，但無刷直流（BLDC）電機具有對 EV 特別重要的關鍵優勢：
能源效率更高
使用正弦波控制，運行更安靜
可靠性更高，電機壽命更長
以汽車電子水泵為例，EV 比傳統內燃機汽車更需要電動機。一輛 EV 需要對三個新系統進行溫度控制：高壓電池組、牽引電機和牽引電機逆變器電子控制板。每輛 EV 平均需要三個電子水泵，而電子水泵的成本比傳統的皮帶驅動型機械泵更高。
電動汽車中的冷卻風扇
另一個示例是汽車中的冷卻風扇。傳統燃油汽車通常為前置散熱器提供一個BLDC 發動機冷卻風扇，但一些發動機較大的車型會配備兩個。EV 多需要配備三個散熱器風扇。雖然沒有發動機需要冷卻，但這些風扇有助于冷卻高壓電池組和牽引電機逆變器電子控制板。在 EV 熄火后或在為其高壓電池組充電時，仍然可以聽到這些風扇在繼續運行。
在 EV HVAC 系統中，還可以使用額外的 BLDC 電機。傳統燃油汽車使用發動機皮帶驅動 HVAC 壓縮機，但 EV 需要使用電動機來直接驅動壓縮機。HVAC 系統還需要使用由 BLDC 電機驅動的風扇來實現空氣循環流動。
電動汽車中的熱泵
此外，大多數現代電動壓縮機的結構都支持熱泵的功能（增加一臺 BLDC 電機），一些 EV 也配備一個熱泵。熱泵系統包含電磁膨脹閥和用于熱交換的制冷劑管道，其工作原理與空調的反向模式類似。熱泵系統的優點是，工作效率可以達到阻性元件正溫度系數（PTC）加熱器的 3 到 4 倍。然而，熱泵僅在溫度高于-20°C 的環境下表現良好。
PTC 加熱器也常用于 EV 駕駛室加熱，在任何溫度下都能正常工作。雖然在將電能轉化為熱能方面，PTC 加熱器的效率幾乎是百分之百，但其的缺點是會消耗大量的電量。在寒冷的環境中，使用 PTC 加熱器會更加耗電，EV 需要更加頻繁地給電池充電，而且每次充滿電后的行駛里程也會大幅縮減。
熱管理系統（TMS）是 EV 的新趨勢。TMS 可以合并和協調 HVAC 系統（包括加熱和冷卻壓縮機、空氣循環風扇、膨脹閥和執行器）的控制與高壓電池組和牽引電機逆變器板的溫度控制（包括熱回收和再利用）。TMS 可以顯著提高 EV 的整體功能，其市場潛力非?？捎^。這種復雜的控制系統還需要符合 ISO26262 功能安全標準和AUTOSAR?規范的要求。
總之，BLDC 電機在 EV 中的使用日益普遍，因此對電機控制 MCU 的需求也不斷增加。眾所周知，EV 對半導體的要求非常高，其中包括電機控制 MCU。以下是一些基本要求：
高 CPU 時鐘頻率
電機控制專用外設
AEC Q100 0 級（-40°C 至+150°C）
?符合功能安全標準和 AUTOSAR 規范的要求
面向電機控制的 dsPIC33CK 數字信號控制器（DSC）
Microchip 的 dsPIC33CK 數字信號控制器（DSC）專為電機控制而設計。它們具有獨特的混合內核（MCU 和 DSP 元件），支持高效的 DSP 指令執行，而無需承擔DSP 芯片的高成本。DSC 集成了內部高精度 RC 振蕩器和許多高性能模擬外設，包括具有 10.5 ENOB 的 12 位 ADC（3.5 Msps）、快速的 15 ns 模擬比較器以及用于參考電壓和高精度運算放大器的 12 位 DAC。這些外設可減少客戶電機控制板上的外部元件，從而節省空間和成本。
dsPICDSC 的工作溫度范圍寬達-40°C 至+150°C。此外，其獲得了 AEC Q-100 0級汽車，因此非常適用于汽車和工業電機控制應用。其設計中包含許多安全特性，如 DMT、WWDT 和閃存 OTP 等，可提高功能安全性。結合 Microchip 的功能安全手冊、FMEDA 和動態診斷代碼，dsPIC33CK DSC 可以幫助客戶簡化獲得 ISO26262 功能安全的過程。
此外，Microchip 還提供十分全面的電機控制硬件開發工具和軟件算法支持生態系統。例如，借助名為 motorBench?開發套件的軟件圖形用戶界面（GUI），幾分鐘內即可使用磁場定向控制（FOC）算法啟動和運行 BLDC 電機。另一款工具名為 X2C-Scope，這是一個電子示波器，可十分方便地在 PC 上調試電機操作或任何應用程序代碼。
面向電機控制的 dsPIC33CH 雙核 DSC
Microchip 的 dsPIC33CH 雙核 DSC 非常適合用于將多個 BLDC 電機驅動的水泵和/或冷卻風扇的控制裝置合并為一個控制器，從而節省成本和空間。這類 DSC 有兩個獨立的內核，每個內核的運行頻率達 100 MHz，配備的電機控制外設能夠滿足兩到三個 BLDC 電機的需求。
