作者:德州儀器 Sean Murphy
不過就是幾年前，電動車 (EV) 的普及仍然只是科幻小說裡才有的場景；然而今日的電動車革命已經蔚為浪潮，太過昂貴或不切實際的過往印象亦已消退，反映了 OEM 業者實現零排碳與替代能源潛能的積極意願。許多汽車製造商均已全面投注資源，並宣示將在未來 10 年到 15 年推出全電動車產品陣容。
潮流固然勢不可擋，目前的發展仍然遭遇了轉捩點。電動車的主流接受度進展顯著，反映的是駕駛與車主積極追求更低的每英里能源成本以及電動車款的愉悅駕馭體驗。然而，相較於傳統內燃機引擎車輛，電動車的造價依然昂貴。此外也有駕駛對於續航力抱持疑慮，畢竟現有充電站不足、每次充電後的駕駛里程數太低，以及充電時間過長等，都有待克服。
動力電子系統構成了電動車的核心：牽引逆變器、內建充電器以及高電壓 DC/DC 轉換器，如圖 1 所示。相關系統的性能，決定了電動車在未來幾年能否加速普及、熱銷致勝，因為它們直接影響著電動車的操控表現、成本、續航力以及充電時間。為了確保系統締造更高性能，微處理器 (MCU) 的性能提升堪稱首要條件，針對即時控制與先進運算而言尤其如此。
圖 1：電動車傳動系統，包括：牽引逆變器、高電壓 DC/DC 以及內建充電器
全新高性能 SitaraTM AM263 MCU 是 Sitara MCU 家族的最新產品，有效協助客戶締造電動車處理科技的顯著進步。Sitara AM263 MCU 是 Sitara MCU 產品陣容當中第一個搭配來自 C2000TM MCU 即時控制子系統的裝置，具備 Sitara 多核心 Arm® 架構，充分滿足馬達及數位動力控制應用所需的動態性能需求。
藉由結合即時控制和超過 3,000 Dhrystone 每秒百萬指令 (DMIPS) 的運算性能，AM263 MPU 系列產品具體縮減了馬達和機械外殼的尺寸與重量，從而降低系統成本、提升續航力，並有助於催生更平價的新興電動車款。AM263 MCU 系列發揮並擴展 C2000 即時 MCU 的優點，甚至針對電動車傳動系統應用提供了更豐富的選項。
例如：
- 在牽引逆變器中，AM263 MCU 實現了更高的馬達轉速 (>30,000 rpm)，可縮減高達 36% 的馬達體積，並提升 15% 的續航里程。
- MCU 在更高交換頻率 (> 1MHz) 運作的能力，進一步發揮了寬能隙技術的運用潛能，例如碳化矽 (SiC) 和氫化鎵 (GaN)，增加功率密度與效率，並藉此推升續航里程數。
- 更多核心和週邊，實現了多重功能的整合，並減少系統和機械外殼中場效應電晶體的數目，因而顯著減少外殼與磁性元件的成本與重量。
- AM263 系列結合功能性安全功能，實現最高可達車輛安全完整性等級 (ASIL) D、電子安全車輛防入侵應用 (EVITA) 硬體安全模組完整版本、車輛開放系統架構 (AUTOSAR) 支援與通訊週邊，以單晶片協助減少材料的系統開銷。
隨著電動車和再生能源逐漸抬頭，充電公共設施與能源儲存系統的普遍化需求也隨之勃興，如圖 2 所示。若想締造宛如加油站的普及率與快速供給，系統需要提升效率，同時亦需確立更高功率。系統的基本概念，莫過於電源轉換，在充電站實現電網至車輛乃至於車輛至電網的能源轉換。在能源儲存系統裡，電源轉換能在需求量較低時將能源儲存在電池內，並在需求量攀升或再生能源並未發電期間回頭支援電網。整合於 AM263 系列產品的即時控制子系統，提供了必要的精準度，帶領電源轉換工業邁向未來。舉例來說，今後您將可以使用 AM263 MCU 家族實現：
- 更迅速的充電時間。實現更高的交換頻率等級、更高的轉換器效率 (99%)，以及更少的功率損失，AM263x 協助提供更快速和更高的電源轉換。
- 提升輸出電源品質，確保電網相容性。先進類比控制週邊，造就較低延遲的更高精準度、較低度的總諧波失真 (THD)，以及太陽能轉換器的更高輸出電源品質。
- 減少的系統尺寸和成本。多 Arm® 核心實現了更複雜、更專業的控制拓樸，並以整合功能減少系統尺寸和 BOM 成本。
圖 2：電氣化從電動車一路擴展到充電站和再生能源儲存
我們身邊的世界正在改變。零排碳車輛與再生能源的環境理念與法規壓力，正在加速電動車的生產，但想實現廣泛普及，仍然需要更平易近人的價格、更高的效率與性能。Sitara AM263 MCU，包括 AM2634-Q1 與 AM2634 裝置，則可順應今後需求，提供不可或缺的次世代架構。立即認識並採用 AM263 系列產品，閱讀我們的「用於牽引逆變器的 AM263」應用說明，熟悉使用簡便的 MCU+ 軟體開發套件 (SDK)，或在幾分鐘內迅速藉由我們的 TMDSCNC263 評估模組 (EVM) 與 MCU+ 學院完成範例建立與實作。
