瑞薩電子亮相第七屆進博會，展示全面工業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)和汽車解決方案

根據(jù)世界集成電路協(xié)會（WICA）2023年的報告，全球半導體市場總規(guī)模達到5301億美元，而其中中國市場的規(guī)模為1553億美元，占據(jù)了27.1%的份額。多年來，中國穩(wěn)居全球最大的半導體消費市場地位，伴隨著人工智能技術在各行業(yè)的深入應用，新的應用領域正在為半導體行業(yè)創(chuàng)造全新的增長空間，全球半導體產(chǎn)業(yè)也即將迎來新一輪的蓬勃發(fā)展。

作為全球領先的半導體解決方案提供者和嵌入式系統(tǒng)領域的佼佼者，瑞薩電子高度重視中國市場，連續(xù)第三年亮相中國國際進口博覽會，并帶來多款核心產(chǎn)品及解決方案的展示，其中部分產(chǎn)品屬首次在中國市場亮相。這些創(chuàng)新技術和解決方案體現(xiàn)了瑞薩在智能化、可持續(xù)性和物聯(lián)網(wǎng)領域的領先優(yōu)勢，旨在為中國市場的企業(yè)和消費者提供更智能、更高效的科技體驗；為中國的智能化進程以及綠色可持續(xù)發(fā)展貢獻力量。

我們有幸在進博會期間參觀了瑞薩電子的展臺，在現(xiàn)場瑞薩電子的工程師們就重磅展品們進行了精彩的介紹。下面將挑選其中部分demo，來展開進行分享。

端側AI賦能工業(yè)應用發(fā)展

人工智能正在改變游戲規(guī)則，特別是在邊緣設備領域。在工業(yè)領域，越來越多的模型經(jīng)過優(yōu)化已經(jīng)可以在工業(yè)場景中實現(xiàn)成熟應用，提高整個工業(yè)生產(chǎn)運維效率。

【RZ/V2H 多分類目標檢測方案】

瑞薩的 RZ/V2H 多分類目標檢測方案基于高算力的四核視覺 AI 微處理器（MPU）RZ/V2H，配備了瑞薩專有的新一代動態(tài)可重配置處理器 DRP-AI3 及 Cortex-R8 實時處理器。這款處理器具有出色的算力和低功耗特性，能夠在無需冷卻風扇的情況下完成復雜的實時物體識別和推理任務，非常適合需要高性能動態(tài)計算和實時性保障的應用場景，例如工廠自動化中的自主機器人和機器視覺應用。

在方案實現(xiàn)上，RZ/V2H 通過 USB 相機采集視頻，利用 DRP-AI 進行 AI 推理并繪制邊框，最后通過 HDMI 輸出檢測結果。在現(xiàn)場的demo演示中，YOLOX 模型的稀疏版本（70% 稀疏度）被應用，其推理時間僅為 22.0 毫秒。整個流程展示了 RZ/V2H 處理器在高算力和低功耗條件下實現(xiàn)復雜目標檢測的實時性和高效性，特別適用于工業(yè)自動化和機器視覺等應用。

【馬達異常檢測AI套件】

馬達是工業(yè)應用中最為常見的設備之一，數(shù)量巨大而且品類繁多。預測維護一直是一個痛點：人工過度維護會造成資源浪費，而突發(fā)的電機故障導致的罄機會給產(chǎn)線造成巨大損失。

瑞薩展示了一整套的馬達異常檢測AI套件，該方案適配多種 MCU，無需額外傳感器即可實現(xiàn)電機異常檢測，極大地降低了應用成本，可靈活部署在各種工業(yè)應用場景中。

現(xiàn)場demo展示了方案的具體實現(xiàn)結構。電機通過相位輸入至逆變器，再由無傳感器矢量控制算法進行監(jiān)測，并通過 UART 接口將相位誤差等信號傳輸至 Reality AI 推理引擎。推理引擎會提取特征值，進行機器學習推理和決策平滑，最終判定電機狀態(tài)是否平衡，實現(xiàn)異常檢測功能。

通過瑞薩的 Reality AI 工具，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的數(shù)據(jù)采集與分析，生成 AI 模型，從而對電機異常情況進行精準檢測。這套 AI 模型僅需 20KB Flash 和 9KB RAM，推理時間短至 3.5 毫秒，且精確度高于 90%。

此外，方案實現(xiàn)簡便易用，不需要掌握復雜的 AI 底層技術。用戶僅需使用簡單的 Python 腳本在 PC 端進行數(shù)據(jù)收集，基于圖形化工具組件進行數(shù)據(jù)導入、特征值提取和 AI 模型生成。這樣即使沒有豐富的 AI 技術經(jīng)驗，也能夠完成模型的部署和應用。

【基于RA4T1的大功率BLDC電機控制方案】

大功率BLDC電機控制方案的難點主要體現(xiàn)在精準控制與高效能的兼顧上。由于大功率電機的輸出電流和轉矩大，因此在高速、低速甚至零速的情況下實現(xiàn)平穩(wěn)控制，要求控制算法具備極高的精度和響應速度。此外，如何在復雜的工況下保持低噪聲和高效率，避免電機過熱和系統(tǒng)不穩(wěn)定，也是設計中的一大挑戰(zhàn)。

瑞薩基于專用電機控制微控制器（MCU）RA4T1，推出了一款適用于多種應用的大功率、全速率范圍的 FOC（磁場定向控制）電機控制方案。該方案適用于電動工具、家電和工業(yè)控制等領域，通過創(chuàng)新的磁鏈觀測和高頻注入算法，支持從高速、低速到零速的全速率范圍控制，具備大功率輸出能力，同時實現(xiàn)低噪聲和平滑控制，表現(xiàn)出卓越的控制性能。

在硬件配置方面，RA4T1 MCU 采用高性能 Arm Cortex-M33 內(nèi)核，主頻為 100MHz，支持 16-bit 的多功能增強型 PWM 定時器、5V 兼容的 GPIO 接口和三路 12-bit ADC 保持器，同時內(nèi)置 PGA 和比較器。此外，該方案還搭載硬件三角函數(shù)單元（TFU）、CAN FD、I3C 等豐富的通信接口，進一步提升了系統(tǒng)的控制能力和擴展性。

為了簡化設計和提升適應性，整套解決方案提供了整套軟硬件的參考設計，帶有磁鏈和高頻注入算法以實現(xiàn)全速率范圍的 FOC 控制，支持高達 72V/100A 的電機輸入。模塊化的設計使 MCU 控制板、逆變器板和通信板能夠靈活搭配，并通過瑞薩的 workbench 開發(fā)工具快速適配不同的電機參數(shù)，幫助開發(fā)者加速設計過程并實現(xiàn)高效的電機控制。

“墻到電池”一體化：240W 48V輸出的USB PD整體解決方案

在物聯(lián)網(wǎng)的主題中，最受關注的是“240W USB PD3.1氮化鎵整體電源方案”，憑借著240W 48V的亮眼參數(shù)，這一demo吸引了無數(shù)觀眾駐足。

傳統(tǒng)上，墻插電源、充電器和電池管理系統(tǒng)（BMS）往往分離設計，各自負責不同的電源管理功能?！皦Φ诫姵亍钡囊惑w化方案將這些環(huán)節(jié)整合在一起，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的轉換效率，減少能量損耗。同時，全流程集成可以在電源、充電器和電池之間實現(xiàn)無縫通信，更好地管理功率分配與充電速度。

據(jù)現(xiàn)場工程師介紹，此款USB PD3.1 EPR 240W的全范圍電壓參考設計，旨在提供從墻到電池的完整解決方案，適用于高功率輸出需求的設備。這一方案支持高達240W的功率輸出（48V，5A），能夠為多種高功率應用設備，如筆記本電腦、電動工具、電動自行車等提供穩(wěn)定的電力供應。

該demo的主要設計組件包括三大系統(tǒng)，分別是：240W 零電壓開關 ZVS PD3.1 EPR 48V 電源方案（EBC10286）、240W USB Type-C 電源系統(tǒng)參考設計（RTK-251-ERPSinkCharger）、以及電池電量計評估模塊（RAJ240100 Filefish EVM）。

在具體實現(xiàn)上，包括 240W 的 PD3.1 電源設計模塊和 USB Type-C 電池系統(tǒng)框架兩部分。在 240W 電源設計中，采用了 PFC GaN 和 ZVS Flyback GaN 的電路結構，結合 PD3.1 協(xié)議控制器實現(xiàn)高效的電源管理。在電池系統(tǒng)部分，采用 48V 預穩(wěn)壓和 28V 升降壓充電電路，搭配電池電量評估模塊（FGIC）來監(jiān)控電池狀態(tài)，確保電池的高效充電和安全性。

現(xiàn)場的demo展示了從交流輸入（220V AC）到電池端的完整電路實現(xiàn)，支持 USB PD3.1 的 EPR 48V/5A 輸出，并展示了系統(tǒng)各組件的實際布局。這一方案為高功率 USB PD3.1 EPR 應用提供了高效、可靠的解決方案，助力設備制造商提升產(chǎn)品的充電速度和穩(wěn)定性。

這種USB PD的“墻到電池”的解決方案不僅在技術上提升了充電的效率和安全性，還通過標準化、智能化設計，優(yōu)化了用戶體驗，推動了環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展。它代表了未來電力傳輸和管理的一體化趨勢，或?qū)⒊蔀楦黝惔蠊β试O備首選的充電方式。

可拓展ADAS平臺+多合一動力域控，助力汽車智駕升級和效能優(yōu)化

在汽車主題上，瑞薩電子帶來了諸多重磅展品，包括了可擴展的ADAS與自動駕駛開發(fā)平臺、多合一動力域控混合解決方案、前大燈照明域解決方案等。

【多合一動力域控混合解決方案】

多合一動力域控制系統(tǒng)解決方案，適用于各類電動汽車的動力域空設計。通過將牽引逆變器、DC/DC 轉換器、車載充電器（OBC）、電源分配單元（PDU）、PTC 加熱器和電池管理系統(tǒng)（BMS）集成在一個系統(tǒng)內(nèi)，該解決方案提供了從 MCU、PMIC 到功率元件（SiC、IGBT、MOSFET、門驅(qū)動器、位置傳感器）等關鍵組件的一站式支持，簡化了電動汽車動力系統(tǒng)的集成與設計。

該方案整合了動力域中多個功能單元，有效減少了 ECU 數(shù)量和系統(tǒng)連接點，降低了整體系統(tǒng)的體積和重量。此外，通過提高集成度，還降低了電磁干擾（EMI）和熱管理的復雜性，從而提高了系統(tǒng)的可靠性和運行效率。

整個方案采用瑞薩 RH850/U2B 家族的 一顆MCU就可以進行控制，其高兼容性和擴展性適用于平臺化開發(fā)，能夠顯著降低 BOM 成本，簡化軟件開發(fā)和維護成本。通過支持 OTA 升級，該系統(tǒng)還提升了長期的維護效率。

根據(jù)現(xiàn)場demo演示，8 合 1 的動力系統(tǒng)集成包括齒輪、馬達、逆變器、OBC、DC/DC、PDU、PTC 加熱器和 BMS，所有模塊通過共享的 PMIC 和 MCU 進行集中控制。為了進一步優(yōu)化空間和散熱效率，系統(tǒng)設計了共享的水冷外殼，同時減少了高壓線路的數(shù)量。這種設計不僅減少了布線的復雜度，還提升了系統(tǒng)的散熱性能，有助于長時間的穩(wěn)定運行。

瑞薩多合一動力域控制系統(tǒng)解決方案憑借其高度集成、低成本、高效率和模塊化設計，為電動汽車的動力系統(tǒng)提供了一個創(chuàng)新的集成化選擇，幫助整車廠商降低設計復雜度，加快開發(fā)周期，提高產(chǎn)品競爭力。

【可擴展 ADAS/AD 開發(fā)平臺】

可擴展ADAS方案可以為Tier 1和OEM們提供一體化、高安全性和靈活擴展的自動駕駛平臺，幫助其能夠加速多層次產(chǎn)品的開發(fā)周期、降低成本，并支持多級別自動駕駛需求，為產(chǎn)品提供更高的市場適應性和未來升級能力。

瑞薩電子的可擴展 ADAS/AD 開發(fā)平臺是基于 R-Car V4 產(chǎn)品系列，旨在滿足從行車到泊車、從低級到高級自動駕駛系統(tǒng)的一體化控制需求。該平臺內(nèi)置專用的深度學習和計算機視覺處理器，能夠在滿足嚴苛性能要求的同時控制功耗，適用于多種自動駕駛應用組合。此外，平臺還支持最高等級的功能安全，符合 ASIL D 等級，滿足最新的 NCAP 法規(guī)要求，確保自動駕駛系統(tǒng)的安全性。其靈活的傳感器配置和擴展性，使其能夠適配 L2 及更高級別的自動駕駛需求，通過連接外部 AI 加速處理器，還可以實現(xiàn) BEV轉換等復雜的圖像處理，提供了更高的擴展性和適應性。

現(xiàn)場的demo展示了一輛智駕汽車上典型的傳感器布置和系統(tǒng)連接?？梢钥吹杰囕v周圍安裝了多個攝像頭和雷達傳感器，包括 8M 前視攝像頭、2M 后視攝像頭、3M 頂視攝像頭等，通過 R-Car V4 芯片集成的 NPU（神經(jīng)處理單元）進行數(shù)據(jù)處理，生成 360 度的環(huán)境感知信息。平臺支持前后左右的多種視角組合，通過解串器（DeSer）和 CAN 總線進行數(shù)據(jù)傳輸。

由于R-Car V4平臺集成了豐富的接口，包括公共和私有 CAN、SPIGPIO、DSIETH 等，因此非常易于與其他汽車電子設備進行高效通信。多傳感器的布局和數(shù)據(jù)融合能力，使該平臺能夠支持不同等級的自動駕駛需求，并為開發(fā)者提供高擴展性的硬件基礎，為自動駕駛系統(tǒng)的開發(fā)提供了高性能、安全性和兼容性的解決方案，能夠加速 L2 及以上級別自動駕駛系統(tǒng)的落地。

結語

在第七屆進博會上，瑞薩電子展示的多款先進的工業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)和汽車解決方案，突顯了其在智能化、可持續(xù)發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)領域的領先地位。尤其是端側 AI 應用、智能電機控制、240W USB PD 充電方案以及面向汽車的多合一動力域和可擴展 ADAS 解決方案，不僅在技術上體現(xiàn)了高效能與高集成度，也在市場需求中帶來了更廣泛的應用可能性。

可以預見，隨著瑞薩電子與中國企業(yè)的深入合作，這些創(chuàng)新技術將為中國市場的智能化進程和綠色可持續(xù)發(fā)展注入新的動力，推動整個行業(yè)邁向更加智能和環(huán)保的未來。