Qorvo助力電動(dòng)兩輪車性能提升

電動(dòng)兩輪車已經(jīng)成了中國人的出行神器，輕巧便捷，即停即走，接娃買菜輕松拿捏，讓高油價(jià)和停車難不再是事。截至2023年底，中國電動(dòng)兩輪車市場(chǎng)擁有4.2億輛的保有量，幾乎每四人就有一輛，且市場(chǎng)仍未見頂。據(jù)預(yù)測(cè)，隨著2023年新國標(biāo)修訂及行業(yè)自然更新周期的到來，電動(dòng)兩輪車有望在2025年實(shí)現(xiàn)兩位數(shù)的增長(zhǎng)率。

越來越強(qiáng)的硬件是電動(dòng)兩輪車?yán)^續(xù)占領(lǐng)市場(chǎng)的創(chuàng)新源動(dòng)力。電池能量密度的提升、充電速度加快和循環(huán)壽命延長(zhǎng)，顯著增強(qiáng)了車輛的續(xù)航性能。無刷直流電機(jī)的優(yōu)化，提升了動(dòng)力系統(tǒng)的效能和可靠性。而傳感器融合的應(yīng)用，則提供了更便捷的人機(jī)交互體驗(yàn)。

在硬件功能不斷增強(qiáng)的趨勢(shì)下，以Qorvo為代表的半導(dǎo)體供應(yīng)商將大放異彩，提供關(guān)鍵的硬件支持，助力電動(dòng)兩輪車成為重塑城市交通格局的重要力量。

成為最全面的掌控者

電機(jī)控制器絕對(duì)是電動(dòng)兩輪車的心臟。車輛能否跑得快、跑得穩(wěn)、跑得遠(yuǎn)，全看它的表現(xiàn)。隨著出行范圍的擴(kuò)大，駕駛場(chǎng)景的增多，電機(jī)控制器還要在各種條件下駕馭住電機(jī)。這不僅意味著要精準(zhǔn)調(diào)控電機(jī)峰值與持續(xù)功率輸出，還需與電池系統(tǒng)協(xié)同作業(yè)，在廣泛的電壓區(qū)間內(nèi)確保運(yùn)行穩(wěn)定。

電機(jī)控制器還要學(xué)會(huì)場(chǎng)向量控制(FOC)等先進(jìn)算法，通過精妙調(diào)節(jié)磁通與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系來提升電機(jī)效率。同時(shí)，其還需具備多模式操作功能，讓陡峭爬坡、迅猛加速或是節(jié)能巡航都不在話下。此外，過流與過壓保護(hù)等內(nèi)置防護(hù)機(jī)制，多重通信接口，也是電機(jī)控制器必備的武器。

Qorvo的PAC5232A和PAC5532B電機(jī)控制器在單個(gè)SoC中實(shí)現(xiàn)了BLDC或 PMSM可編程電機(jī)控制器和驅(qū)動(dòng)器功能，并針對(duì)電動(dòng)兩輪車的 40V-100V電池供電的大功率 BLDC 電機(jī)控制應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化：

PAC5232A集成了主頻為50MHz的Arm Cortex-M0 MCU，具有32kB的FLASH和8kB的SRAM；

PAC5532B作為高性能選擇，集成了主頻為150MHz的Arm Cortex-M4F MCU，具有128kB的FLASH、32kB的SRAM，并集成了FPU和DSP指令，能夠處理復(fù)雜的控制算法和實(shí)時(shí)任務(wù)；

內(nèi)置柵極驅(qū)動(dòng)器可支持最高160V/2A的大功率BLDC三相電機(jī)；

PAC5232A配備了采樣速率1MSPS的10位ADC和帶硬件死區(qū)時(shí)間插入功能的多路PWM定時(shí)器；PAC5532B在PAC5232A的基礎(chǔ)上，配置的高精度ADC提升至12位，采樣速率可達(dá)2.5MSPS，提高電機(jī)效率和控制精度；

此外還集成了先進(jìn)的電源管理和信號(hào)調(diào)理功能，適配25V到160V的寬電壓輸入范圍，從而提升系統(tǒng)的整體性能并保障可靠運(yùn)行。

為深化PAC系列產(chǎn)品的開發(fā)便利性，Qorvo不僅配備電機(jī)控制算法，還擴(kuò)展了MCU SDK的功能。除了Arm標(biāo)準(zhǔn)庫，Qorvo還針對(duì)性地提供定制固件庫和示范代碼，可滿足市場(chǎng)對(duì)高品質(zhì)、高安全性的電動(dòng)兩輪車應(yīng)用需求。

讓電池更健康、更強(qiáng)力

要讓電動(dòng)兩輪車電池最給力，BMS也必須身兼數(shù)職：從精確監(jiān)控電壓和電流，到實(shí)現(xiàn)電池單體之間的平衡，再到全面的安全保護(hù)，如過流、過壓和溫度監(jiān)控。此外，一個(gè)高效的BMS還應(yīng)支持多種通信協(xié)議，具備先進(jìn)的熱管理技術(shù)，并在可擴(kuò)展性方面表現(xiàn)出色。同時(shí)，其還應(yīng)在成本效益和可靠性之間找到完美的平衡點(diǎn)。

Qorvo BMS芯片能完美應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。其單芯片電池管理解決方案采用數(shù)?；旌霞夹g(shù)，并集成控制器、存儲(chǔ)和通信接口，可為多達(dá)20個(gè)串聯(lián)電芯的電池組（鋰離子、鋰聚合物和磷酸鐵鋰）提供全面的充放電控制和監(jiān)測(cè)，能覆蓋電動(dòng)兩輪車客戶多種電壓（如48V、60V和72V供電）的完整應(yīng)用需求。

Qorvo 的兩大BMS芯片系列：PAC2214x和PAC2514x均為單芯片方案。以PAC2214x系列中的PAC22140為例，其核心是完全可編程的50MHz 32位Arm Cortex M0微控制器，具有32kB閃存和8kB SRAM，包含電池組的電芯平衡、監(jiān)控和保護(hù)功能。

另一系列PAC2514x的處理能力更強(qiáng)，以Arm Cortex-M4F控制器為核心，將集成Qorvo自研的Fuel Gauging算法，通過對(duì)電池電壓，電流以及溫度的采集，準(zhǔn)確計(jì)算出SOC和SOH等關(guān)鍵參數(shù)，增強(qiáng)了電池管理系統(tǒng)的靈活性與響應(yīng)能力。其支持多模式電源管理，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境動(dòng)態(tài)調(diào)整；內(nèi)置的應(yīng)用特定功率驅(qū)動(dòng)器，使其在多樣化的應(yīng)用場(chǎng)景下表現(xiàn)出色，適應(yīng)性更強(qiáng)。

對(duì)于Qorvo的BMS方案來說，一大優(yōu)勢(shì)是有高性能的模擬前端AFE，基于分辨率高達(dá)16bit的ADC可以很精確采樣各個(gè)通道的電壓、電流狀態(tài)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電池的健康狀況，從而延長(zhǎng)電池壽命并提升車輛的整體性能。同時(shí)，Qorvo的BMS方案不需要通過其他芯片來做輔助判斷，MCU可以通過連接的傳感器直接采樣，快速執(zhí)行電芯相關(guān)狀態(tài)運(yùn)算，完成監(jiān)控、保護(hù)功能，從而做到迅速響應(yīng)，及時(shí)應(yīng)對(duì)各種突發(fā)狀況，為電動(dòng)兩輪車的安全運(yùn)行提供有力保障。

值得一提的是，在電池狀況監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，無線化已成為一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。Qorvo敏銳地捕捉到了這一機(jī)遇，正在進(jìn)行前瞻性的戰(zhàn)略布局。通過巧妙地集成BLE方案，Qorvo的無線BMS方案成功實(shí)現(xiàn)對(duì)電芯的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控。這種創(chuàng)新的無線解決方案不僅有效克服了傳統(tǒng)有線BMS方案在成本和維護(hù)方面的難題，而且顯著提升了數(shù)據(jù)獲取的實(shí)時(shí)性與便捷性。

綜觀電池管理領(lǐng)域的核心訴求——安全與長(zhǎng)效續(xù)航，Qorvo的BMS芯片以其六大核心功能：精細(xì)的充放電管理、可靠的短路保護(hù)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪^流過壓防護(hù)、全天候的電池監(jiān)控、精準(zhǔn)的電池均衡策略以及高效的低功耗控制一一應(yīng)對(duì)，構(gòu)筑了一套全面的電池效能優(yōu)化與健康管理方案。

無懼任何惡劣環(huán)境

誰說電動(dòng)兩輪車的儀表板比較落伍。電動(dòng)兩輪車公司Gogoro今年推出的新旗艦智能兩輪車Pulse就改變了種印象。Pulse配備了全新智能駕駛艙儀表板，10.25英寸全景高清觸摸顯示屏與Gogoro的iQ Touch HD用戶界面集成，提供身臨其境且易于使用的交互體驗(yàn)。這也標(biāo)志著智能化的人機(jī)界面（HMI）正逐步塑造著電動(dòng)兩輪車的面貌。

Qorvo的傳感器融合（Sensor Fusion）技術(shù)，是電動(dòng)兩輪車HMI解決方案的絕配。這項(xiàng)技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)在于其能游刃有余地面對(duì)塑料、玻璃、金屬抑或木材等各種材料。更值得一提的是，其不僅支持裸手觸控，即使佩戴手套亦能順暢操作，使得用戶無論在惡劣天氣下，還是在復(fù)雜路況中，均可享受無間斷的操控體驗(yàn)。

Qorvo的Sensor Fusion方案由采用MEMS工藝的傳感器芯片基于CMOS工藝的ASIC芯片組成。其核心的MEMS力傳感器有兩大產(chǎn)品線：MEMS Force和ForceGauge。這兩個(gè)系列在結(jié)構(gòu)堆疊方式和工作原理上各有特點(diǎn)。特別是ForceGauge系列，以其高靈敏度而著稱，因此對(duì)形變量的要求相對(duì)較低，即使是納米到微米級(jí)別的形變也能滿足其檢測(cè)需求。

高靈敏的觸控是行車安全的重要保障之一。在某些應(yīng)用場(chǎng)景中，結(jié)合壓力感應(yīng)與電容觸控的Sensor Fusion方案不僅顯著增強(qiáng)了觸控界面的可靠性和穩(wěn)定性，更有效避免了電容觸控常見的誤觸問題。并且，觸控的采用也不會(huì)與實(shí)體鍵形成沖突，因?yàn)樵陬l繁操作或?qū)︸{駛安全至關(guān)重要的場(chǎng)合，如換擋、激活雙閃警示燈以及方向盤上的功能鍵控制方面，實(shí)體鍵的體驗(yàn)會(huì)更好。兩者相輔相成，確保了用戶能夠在操控便捷性與安全性之間達(dá)到更佳的平衡狀態(tài)。

為便于軟件開發(fā)，Qorvo為客戶提供了全面的功能支持。利用壓力傳感器，客戶能夠?qū)崿F(xiàn)多樣的人機(jī)交互功能，包括按鍵、滑條等。更進(jìn)一步，傳感器還支持二維和三維位置信息的識(shí)別，為用戶帶來更加豐富和多元的交互體驗(yàn)。

通過融合Qorvo的先進(jìn)傳感器技術(shù)，電動(dòng)兩輪車制造商能夠開發(fā)出更加創(chuàng)新、用戶友好且耐用的產(chǎn)品，這不僅有助于推動(dòng)環(huán)保交通工具的普及，也預(yù)示著這一領(lǐng)域具有了新的發(fā)展方向。

結(jié)語

從智能電機(jī)控制器到電池管理系統(tǒng)，再到傳感器融合技術(shù)，Qorvo的每一項(xiàng)技術(shù)的精進(jìn)都是對(duì)電動(dòng)兩輪車性能與安全性的有力提升，同時(shí)也為用戶開辟了前所未有的駕駛體驗(yàn)新紀(jì)元。

隨著全球環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)以及對(duì)可持續(xù)交通解決方案的需求日益增長(zhǎng)，電動(dòng)交通工具正迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。Qorvo的技術(shù)創(chuàng)新不僅滿足了市場(chǎng)對(duì)高性能、高安全性的電動(dòng)兩輪車的需求，更推動(dòng)了電動(dòng)交通工具的廣泛采用和快速發(fā)展。