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        MCU如何發揮電氣化設計的全部潛能

        2022-04-08 12:56:28 來源:德州儀器

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        不久前,電動汽車(EV)的廣泛普及還只存在于科幻小說中。曾經因過于昂貴或不切實際而不被看好,而現在,OEM為實現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全力以赴,承諾在未來1015年內推出全電動汽車。

        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:牽引逆變器、車載充電器和高壓直流/直流轉換器,如圖1所示。這些系統的性能直接影響電動汽車的駕駛性能、成本、續航里程和充電時間,將決定未來幾年內能否快速和成功實現電動汽車的普及。在實時控制和高級計算方面,要提高這些系統的性能,可直接提高微控制器(MCU)的性能。

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        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

        我們全新的高性能Sitara? AM263 MCUSitara MCU系列的新成員,可幫助客戶在推進電動汽車處理技術方面取得進展。Sitara AM263 MCUSitara MCU產品系列中首批將C2000? MCU的實時控制子系統與Sitara多核Arm?架構配合使用的器件,可滿足電機和數字電源控制應用所需的動態性能要求。通過結合實時控制和超過3,000Dhrystone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成本,增加續航里程,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的優勢,為電動汽車動力總成應用提供了更多選擇。

        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36%,并將續航里程增加15%。

        ·        MCU能在更高的開關頻率(>1MHz)下運行,可發揮使用碳化硅(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航里程。

        ·        更多的內核和外設可實現多種功能的集成,并減少系統中場效應晶體管和機械外殼的數量,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,最高可實現汽車安全完整性等級(ASIL) D級、電子安全車輛入侵保護應用(EVITA)硬件安全模塊完整版、汽車開放系統架構(AUTOSAR)支持和通信外設,從而幫助減少單芯片系統物料清單。

        如圖2所示,電動汽車和可再生能源需要廣泛的充電基礎設施和儲能系統。要像加油站一樣普遍和快捷,這些系統需要更高效和更高功率。這些系統的基本概念是功率變換,它可以在充電站實現電網到車輛和車輛到電網的能源傳輸。在儲能系統中,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電時將電能輸送到電網。AM263系列集成的實時控制子系統可提供引領功率變換行業走向未來所需的精度。例如,使用AM263 MCU系列,您現在可以實現:

        ·        更短的充電時間。AM263x可實現更高水平的開關頻率、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。

        ·        與電網兼容的更高輸出電能質量。先進的模擬控制外設可實現更高的精度,從而在光伏逆變器中實現更低的延遲、更低的總諧波失真(THD)和更高的輸出電能質量。

        ·        減小系統尺寸和降低成本。多個Arm?內核可實現復雜的控制拓撲,并通過集成功能縮減系統尺寸和BOM成本。

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        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生變化。零排放汽車和可再生能源面臨的環境和監管壓力正在加速電動汽車的生產,但要實現廣泛普及,將需要更高的性價比、效率和性能。Sitara AM263 MCU(包括AM2634-Q1AM2634器件)有助于滿足新一代架構的需求。立即開始使用AM263系列,閱讀我們的應用手冊適用于牽引逆變器的AM263”,并了解我們易于使用的MCU+軟件開發套件(SDK),或者使用我們的TMDSCNC263評估模塊(EVM)MCU+ Academy,在幾分鐘內創建和實施示例。

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