用于高品質(zhì)電動(dòng)汽車的分布式并行計(jì)算

直流-直流（DC-DC）轉(zhuǎn)換器是電動(dòng)汽車中重要的能量轉(zhuǎn)換裝置，性能好壞直接影響電動(dòng)車的運(yùn)行狀況。這使得對(duì)DC-DC轉(zhuǎn)換器的控制變得十分重要，通常采用中央處理器對(duì)其進(jìn)行控制。隨著電動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展，電動(dòng)汽車電氣系統(tǒng)的復(fù)雜性急劇增加，相應(yīng)DC-DC轉(zhuǎn)換器的復(fù)雜性也急劇增加。為了提高電動(dòng)汽車的品質(zhì)、改善DC-DC轉(zhuǎn)換器處理性能，需要相應(yīng)提高對(duì)DC-DC轉(zhuǎn)換器的控制。通過改善中央處理器的性能來實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)往往會(huì)帶來高昂的成本，可靠性也有可能降低。如果能通過改進(jìn)處理方式，使用低成本微控制器來實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，則在優(yōu)化DC-DC轉(zhuǎn)換器性能的同時(shí)，還能夠降低成本，有利于市場競爭。對(duì)此，通過采用分布式并行計(jì)算方法，使用多個(gè)低成本微控制器代替原有的中央處理器，對(duì)DCDC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行控制。

采用低成本微控制器代替原有的中央處理器時(shí)，需要對(duì)DCDC轉(zhuǎn)換器的功能進(jìn)行分析，可將其功能概括為升壓/降壓和穩(wěn)壓。因而可采用低成本微控制器對(duì)DC-DC轉(zhuǎn)換器的功能進(jìn)行獨(dú)立控制。本文設(shè)計(jì)了2種微控制器來控制架構(gòu)：第一種采用2個(gè)微控制器分別對(duì)2種功能進(jìn)行控制，2者需同步進(jìn)行。第二種采用3個(gè)微控制器，其中2個(gè)進(jìn)行2種功能的控制，而第3個(gè)微控制器則進(jìn)行上2個(gè)微控制器的異步控制，控制方法采用分布式并行計(jì)算方法。這兩種架構(gòu)均采用串行數(shù)據(jù)接口協(xié)議進(jìn)行微控制器間的通信。通過硬件在環(huán)試驗(yàn)對(duì)這2種架構(gòu)進(jìn)行分析，采用一個(gè)額定功率為14.4kW的永磁直流電機(jī)，并通過比例積分微分（PID）控制器對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制。采用新歐洲測試循環(huán)，記錄電機(jī)運(yùn)行時(shí)微控制器產(chǎn)生信號(hào)的時(shí)間。結(jié)果顯示：與采用中央處理器控制架構(gòu)相比，采用2個(gè)微控制器架構(gòu)能夠?qū)⑻幚硭俣忍岣?倍；而采用3個(gè)微控制器架構(gòu)并采用分布式并行計(jì)算方法能夠?qū)⑻幚硭俣忍岣?0倍。

Victor W.G.Azevedo et al. 2015 Euromicro Conference on Digital System Design, Madeira Aug.26-28,2015.

編譯：張振偉