AM263 MCU系列如何释放电气化设计的全部潜力

在不久前，电动汽车 (EV) 的普遍使用还只是科幻小说中的情节。曾经电动汽车被认为过于昂贵或不切实际，但是我们现在正处于由原始设备制造商发起的为实现零排放和探索替代能源的电动汽车革命之中。许多汽车制造商已经在为未来10到15年内推出全电动汽车而全力以赴。

尽管大趋势如此，但我们仍处于拐点之上。由于电动汽车制造商们正在寻求更低的每英里能源消耗和电动汽车可以带来的有趣的驾驶体验，电动汽车已在为主流所接受的路上迈出了关键的几步。然而，与内燃机车辆相比，电动汽车目前还是更昂贵的。鉴于目前缺乏充电站、每次充电可支持的行驶里程低以及电池充满电所需的时间较长等问题，电动汽车制造商们也对未来存有一些担忧。

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 DC/DC 转换器，如图1所示。这些系统的性能可能决定了未来电动汽车是否能被广泛使用，因为它们直接影响着电动汽车的驾驶性能、成本、可行驶里程和充电时间。在实时控制和高级计算方面，这些系统对更高性能的需求直接转化为对微控制器 (MCU)在性能上的需求。

图1. 电动汽车动力系统包括牵引逆变器、车载充电器和高压 DC/DC 转换器

TI全新的高性能SitaraTm AM263 MCU是Sitara MCU系列的最新成员，可帮助用户在电动汽车高级处理技术研发方面取得进展。Sitara AM263 MCU是Sitara MCU系列中第一款整合源自C2000Tm MCU的实时控制子系统与Sitara多核Arm®架构的产品，可以满足电机和数字电源控制所需的动态性能要求。

AM263 MCU系列产品兼具实时控制和超过3000个Dhrystone每秒百万指令(DMIPS)的计算性能，可用以减小电机与机械外壳的尺寸与重量，降低系统成本，增加可行驶里程和提高电动汽车的经济性。AM263 MCU系列充分利用并且拓展了C2000系列实时控制MCU的优势，可为电动汽车动力系统各部分提供更多选择。

例如：

• 对于牵引逆变器中，AM263 MCU可实现更高的电机速度（>30,000rpm），可使电机尺寸减少多达36%且可将可行驶里程增加15%。

• 由于采用了宽带隙技术例如碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN)，AM263 MCU可以在更高的开关频率 (>1 MHz) 下工作，提高功率密度和效率，进而增加可行驶里程。

• 更多的内核和外围设备可实现多种功能的集成，并减少系统中场效应管和机械外壳的数量，从而显著降低机械外壳和磁性元件的成本和重量。

• AM263系列在一个芯片上集成了可实现汽车安全完整性等级 (ASIL) D的功能安全特性，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) 支持和可帮助减少系统物料投入的通信外围设备。

如图2所示，电动汽车和可再生能源需要分布广泛的充电基础设施和储能系统。这些系统需要更高的效率和更高的功率，才能像加油站一样常见且过程简洁。这些系统的基本概念就是电力转换，它可以在充电站实现电网到车辆和车辆到电网的能量传输。储能系统可以在电网需求低时，将能量存储在电池中，而在电网需求高或可再生能源不能发电时将其反馈至电网。AM263系列中所集成的实时控制子系统所能提供的精度将引领电能转换行业走向未来。

例如，通过AM264 MCU系列您可以实现以下目标：

• 快速充电。AM263x可实现更高的开关频率、更高的逆变效率 (99%) 和更少的功率损耗，有助于电能的快速传输和功率的高效转换。

• 根据电网兼容性改善输出电能质量。先进的模拟控制外设可实现更高的精度，从而在太阳能逆变过程中实现更低的延迟、更低的总谐波失真(THD)和更高的输出电能质量。

• 减小系统尺寸和成本。多个Arm内核可实现复杂的控制拓扑，并通过集成功能减少系统尺寸和BOM费用。

图2. 电气化从电动汽车延伸至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，但电动汽车的广泛使用将需要提高其经济性、效率与性能。Sitara AM263 MCU系列产品（包括 AM2634-Q1和AM2634设备）将满足这些下一代架构需求。