MCU如何發(fā)揮電氣化設(shè)計的全部潛能
2022-04-08 12:56:28 德州儀器
不久前，電動汽車(EV)的廣泛普及還只存在于科幻小說中。曾經(jīng)因過于昂貴或不切實際而不被看好，而現(xiàn)在，OEM為實現(xiàn)零排放和探索替代能源，正在推動一場電動汽車變革。許多汽車制造商已經(jīng)全力以赴，承諾在未來10到15年內(nèi)推出全電動汽車。
盡管勢頭正盛，但情況不容樂觀。鑒于駕駛員追求更低的每公里能源成本和電動汽車的有趣駕駛體驗，電動汽車在主流接受度方面具有重要進展。但是，與內(nèi)燃機車輛相比，電動汽車目前較為昂貴。由于目前充電站匱乏、續(xù)航里程低以及充電時間長，駕駛員也存在里程焦慮。
每輛電動汽車的核心是電力電子系統(tǒng)：牽引逆變器、車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汽車的駕駛性能、成本、續(xù)航里程和充電時間，將決定未來幾年內(nèi)能否快速和成功實現(xiàn)電動汽車的普及。在實時控制和高級計算方面，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：電動汽車動力總成，包括：牽引逆變器、高壓直流/直流和車載充電器
我們?nèi)碌母咝阅?/span>Sitara? AM263 MCU是Sitara MCU系列的新成員，可幫助客戶在推進電動汽車處理技術(shù)方面取得進展。Sitara AM263 MCU是Sitara MCU產(chǎn)品系列中首批將C2000? MCU的實時控制子系統(tǒng)與Sitara多核Arm?架構(gòu)配合使用的器件，可滿足電機和數(shù)字電源控制應(yīng)用所需的動態(tài)性能要求。通過結(jié)合實時控制和超過3,000個Dhrystone每秒百萬指令(DMIPS)計算性能，AM263 MCU系列可幫助縮減電機和機械外殼的尺寸和重量以及系統(tǒng)成本，增加續(xù)航里程，并有助于使電動汽車更實惠。AM263 MCU系列利用并擴展了C2000實時MCU的優(yōu)勢，為電動汽車動力總成應(yīng)用提供了更多選擇。
例如：
· 在牽引逆變器中，AM263 MCU可提高電機速度(>30,000rpm)，將電機尺寸減小多達(dá)36%，并將續(xù)航里程增加15%。
· MCU能在更高的開關(guān)頻率(>1MHz)下運行，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了續(xù)航里程。
· 更多的內(nèi)核和外設(shè)可實現(xiàn)多種功能的集成，并減少系統(tǒng)中場效應(yīng)晶體管和機械外殼的數(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，最高可實現(xiàn)汽車安全完整性等級(ASIL) D級、電子安全車輛入侵保護應(yīng)用(EVITA)硬件安全模塊完整版、汽車開放系統(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，電動汽車和可再生能源需要廣泛的充電基礎(chǔ)設(shè)施和儲能系統(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，它可以在充電站實現(xiàn)電網(wǎng)到車輛和車輛到電網(wǎng)的能源傳輸。在儲能系統(tǒng)中，功率變換可以在需求低時將電能存儲在電池中，在需求高或可再生能源不發(fā)電時將電能輸送到電網(wǎng)。AM263系列集成的實時控制子系統(tǒng)可提供引領(lǐng)功率變換行業(yè)走向未來所需的精度。例如，使用AM263 MCU系列，您現(xiàn)在可以實現(xiàn)：
· 更短的充電時間。AM263x可實現(xiàn)更高水平的開關(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。先進的模擬控制外設(shè)可實現(xiàn)更高的精度，從而在光伏逆變器中實現(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Arm?內(nèi)核可實現(xiàn)復(fù)雜的控制拓?fù)洌⑼ㄟ^集成功能縮減系統(tǒng)尺寸和BOM成本。
圖2：電氣化從電動汽車延伸到充電站和可再生能源存儲
我們周圍的世界正在發(fā)生變化。零排放汽車和可再生能源面臨的環(huán)境和監(jiān)管壓力正在加速電動汽車的生產(chǎn)，但要實現(xiàn)廣泛普及，將需要更高的性價比、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。立即開始使用AM263系列，閱讀我們的應(yīng)用手冊“適用于牽引逆變器的AM263”，并了解我們易于使用的MCU+軟件開發(fā)套件(SDK)，或者使用我們的TMDSCNC263評估模塊(EVM)和MCU+ Academy，在幾分鐘內(nèi)創(chuàng)建和實施示例。
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