MCU如何發(fā)揮電氣化設(shè)計(jì)的全部潛能

不久前，電動(dòng)汽車(chē)(EV)的廣泛普及還只存在于科幻小說(shuō)中。曾經(jīng)因過(guò)于昂貴或不切實(shí)際而不被看好，而現(xiàn)在，OEM為實(shí)現(xiàn)零排放和探索替代能源，正在推動(dòng)一場(chǎng)電動(dòng)汽車(chē)變革。許多汽車(chē)制造商已經(jīng)全力以赴，承諾在未來(lái)10到15年內(nèi)推出全電動(dòng)汽車(chē)。

盡管勢(shì)頭正盛，但情況不容樂(lè)觀。鑒于駕駛員追求更低的每公里能源成本和電動(dòng)汽車(chē)的有趣駕駛體驗(yàn)，電動(dòng)汽車(chē)在主流接受度方面具有重要進(jìn)展。但是，與內(nèi)燃機(jī)車(chē)輛相比，電動(dòng)汽車(chē)目前較為昂貴。由于目前充電站匱乏、續(xù)航里程低以及充電時(shí)間長(zhǎng)，駕駛員也存在里程焦慮。

每輛電動(dòng)汽車(chē)的核心是電力電子系統(tǒng)：牽引逆變器、車(chē)載充電器和高壓直流/直流轉(zhuǎn)換器，如圖1所示。這些系統(tǒng)的性能直接影響電動(dòng)汽車(chē)的駕駛性能、成本、續(xù)航里程和充電時(shí)間，將決定未來(lái)幾年內(nèi)能否快速和成功實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)的普及。在實(shí)時(shí)控制和高級(jí)計(jì)算方面，要提高這些系統(tǒng)的性能，可直接提高微控制器(MCU)的性能。

圖1 電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力總成，包括：牽引逆變器、高壓直流/直流和車(chē)載充電器

我們?nèi)碌母咝阅躍itara? AM263 MCU是Sitara MCU系列的新成員，可幫助客戶在推進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)處理技術(shù)方面取得進(jìn)展。Sitara AM263 MCU是Sitara MCU產(chǎn)品系列中首批將C2000? MCU的實(shí)時(shí)控制子系統(tǒng)與Sitara多核Arm?架構(gòu)配合使用的器件，可滿足電機(jī)和數(shù)字電源控制應(yīng)用所需的動(dòng)態(tài)性能要求。

通過(guò)結(jié)合實(shí)時(shí)控制和超過(guò)3,000個(gè)Dhrystone每秒百萬(wàn)指令(DMIPS)計(jì)算性能，AM263 MCU系列可幫助縮減電機(jī)和機(jī)械外殼的尺寸和重量以及系統(tǒng)成本，增加續(xù)航里程，并有助于使電動(dòng)汽車(chē)更實(shí)惠。AM263 MCU系列利用并擴(kuò)展了C2000實(shí)時(shí)MCU的優(yōu)勢(shì)，為電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力總成應(yīng)用提供了更多選擇。

例如：

●   在牽引逆變器中，AM263 MCU可提高電機(jī)速度(>30,000rpm)，將電機(jī)尺寸減小多達(dá)36%，并將續(xù)航里程增加15%。

●   MCU能在更高的開(kāi)關(guān)頻率(>1MHz)下運(yùn)行，可發(fā)揮使用碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)等寬帶隙器件的潛力，從而提高了功率密度和效率并延長(zhǎng)了續(xù)航里程。

●   更多的內(nèi)核和外設(shè)可實(shí)現(xiàn)多種功能的集成，并減少系統(tǒng)中場(chǎng)效應(yīng)晶體管和機(jī)械外殼的數(shù)量，從而顯著降低外殼和磁性元件的成本和重量。

●   AM263系列包含功能安全特性，最高可實(shí)現(xiàn)汽車(chē)安全完整性等級(jí)(ASIL) D級(jí)、電子安全車(chē)輛入侵保護(hù)應(yīng)用(EVITA)硬件安全模塊完整版、汽車(chē)開(kāi)放系統(tǒng)架構(gòu)(AUTOSAR)支持和通信外設(shè)，從而幫助減少單芯片系統(tǒng)物料清單。

如圖2所示，電動(dòng)汽車(chē)和可再生能源需要廣泛的充電基礎(chǔ)設(shè)施和儲(chǔ)能系統(tǒng)。要像加油站一樣普遍和快捷，這些系統(tǒng)需要更高效和更高功率。這些系統(tǒng)的基本概念是功率變換，它可以在充電站實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)到車(chē)輛和車(chē)輛到電網(wǎng)的能源傳輸。在儲(chǔ)能系統(tǒng)中，功率變換可以在需求低時(shí)將電能存儲(chǔ)在電池中，在需求高或可再生能源不發(fā)電時(shí)將電能輸送到電網(wǎng)。AM263系列集成的實(shí)時(shí)控制子系統(tǒng)可提供引領(lǐng)功率變換行業(yè)走向未來(lái)所需的精度。例如，使用AM263 MCU系列，您現(xiàn)在可以實(shí)現(xiàn)：

●   更短的充電時(shí)間。AM263x可實(shí)現(xiàn)更高水平的開(kāi)關(guān)頻率、更高的逆變器效率(99%)和更少的功率損耗，有助于提供更快、更高的功率變換。

●   與電網(wǎng)兼容的更高輸出電能質(zhì)量。先進(jìn)的模擬控制外設(shè)可實(shí)現(xiàn)更高的精度，從而在光伏逆變器中實(shí)現(xiàn)更低的延遲、更低的總諧波失真(THD)和更高的輸出電能質(zhì)量。

●   減小系統(tǒng)尺寸和降低成本。多個(gè)Arm^?內(nèi)核可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制拓?fù)?，并通過(guò)集成功能縮減系統(tǒng)尺寸和BOM成本。

圖2 電氣化從電動(dòng)汽車(chē)延伸到充電站和可再生能源存儲(chǔ)

我們周?chē)氖澜缯诎l(fā)生變化。零排放汽車(chē)和可再生能源面臨的環(huán)境和監(jiān)管壓力正在加速電動(dòng)汽車(chē)的生產(chǎn)，但要實(shí)現(xiàn)廣泛普及，將需要更高的性價(jià)比、效率和性能。Sitara AM263 MCU（包括AM2634-Q1和AM2634器件）有助于滿足新一代架構(gòu)的需求。立即開(kāi)始使用AM263系列，閱讀我們的應(yīng)用手冊(cè)“適用于牽引逆變器的AM263”，并了解我們易于使用的MCU+軟件開(kāi)發(fā)套件(SDK)，或者使用我們的TMDSCNC263評(píng)估模塊(EVM)和MCU+ Academy，在幾分鐘內(nèi)創(chuàng)建和實(shí)施示例。