MCU如何发挥电气化设计的全部潜能

作者：德州仪器

不久前，电动汽车(EV)的广泛普及还只存在于科幻小说中。曾经因过于昂贵或不切实际而不被看好，而现在，OEM为实现零排放和探索替代能源，正在推动一场电动汽车变革。许多汽车制造商已经全力以赴，承诺在未来10到15年内推出全电动汽车。

尽管势头正盛，但情况不容乐观。鉴于驾驶员追求更低的每公里能源成本和电动汽车的有趣驾驶体验，电动汽车在主流接受度方面具有重要进展。但是，与内燃机车辆相比，电动汽车目前较为昂贵。由于目前充电站匮乏、续航里程低以及充电时间长，驾驶员也存在里程焦虑。

每辆电动汽车的核心是电力电子系统：牵引逆变器、车载充电器和高压直流/直流转换器，如图1所示。这些系统的性能直接影响电动汽车的驾驶性能、成本、续航里程和充电时间，将决定未来几年内能否快速和成功实现电动汽车的普及。在实时控制和高级计算方面，要提高这些系统的性能，可直接提高微控制器(MCU)的性能。


图1：电动汽车动力总成，包括：牵引逆变器、高压直流/直流和车载充电器

我们全新的高性能Sitara AM263 MCU是Sitara MCU系列的新成员，可帮助客户在推进电动汽车处理技术方面取得进展。Sitara AM263 MCU是Sitara MCU产品系列中首批将C2000 MCU的实时控制子系统与Sitara多核Arm架构配合使用的器件，可满足电机和数字电源控制应用所需的动态性能要求。

通过结合实时控制和超过3,000个Dhrystone每秒百万指令(DMIPS)计算性能，AM263 MCU系列可帮助缩减电机和机械外壳的尺寸和重量以及系统成本，增加续航里程，并有助于使电动汽车更实惠。AM263 MCU系列利用并扩展了C2000实时MCU的优势，为电动汽车动力总成应用提供了更多选择。

例如：
•        在牵引逆变器中，AM263 MCU可提高电机速度(>30,000rpm)，将电机尺寸减小多达36%，并将续航里程增加15%。
•        MCU能在更高的开关频率(>1MHz)下运行，可发挥使用碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等宽带隙器件的潜力，从而提高了功率密度和效率并延长了续航里程。
•        更多的内核和外设可实现多种功能的集成，并减少系统中场效应晶体管和机械外壳的数量，从而显著降低外壳和磁性元件的成本和重量。
•        AM263系列包含功能安全特性，最高可实现汽车安全完整性等级(ASIL) D级、电子安全车辆入侵保护应用(EVITA)硬件安全模块完整版、汽车开放系统架构(AUTOSAR)支持和通信外设，从而帮助减少单芯片系统物料清单。

如图2所示，电动汽车和可再生能源需要广泛的充电基础设施和储能系统。要像加油站一样普遍和快捷，这些系统需要更高效和更高功率。这些系统的基本概念是功率变换，它可以在充电站实现电网到车辆和车辆到电网的能源传输。在储能系统中，功率变换可以在需求低时将电能存储在电池中，在需求高或可再生能源不发电时将电能输送到电网。AM263系列集成的实时控制子系统可提供引领功率变换行业走向未来所需的精度。例如，使用AM263 MCU系列，您现在可以实现：
•        更短的充电时间。AM263x可实现更高水平的开关频率、更高的逆变器效率(99%)和更少的功率损耗，有助于提供更快、更高的功率变换。
•        与电网兼容的更高输出电能质量。先进的模拟控制外设可实现更高的精度，从而在光伏逆变器中实现更低的延迟、更低的总谐波失真(THD)和更高的输出电能质量。
•        减小系统尺寸和降低成本。多个Arm内核可实现复杂的控制拓扑，并通过集成功能缩减系统尺寸和BOM成本。


图2：电气化从电动汽车延伸到充电站和可再生能源存储

我们周围的世界正在发生变化。零排放汽车和可再生能源面临的环境和监管压力正在加速电动汽车的生产，但要实现广泛普及，将需要更高的性价比、效率和性能。Sitara AM263 MCU（包括AM2634-Q1和AM2634器件）有助于满足新一代架构的需求。立即开始使用AM263系列，阅读我们的应用手册“适用于牵引逆变器的AM263”，并了解我们易于使用的MCU+软件开发套件(SDK)，或者使用我们的TMDSCNC263评估模块(EVM)和MCU+ Academy，在几分钟内创建和实施示例。