用于高品質(zhì)電動汽車的分布式并行計算

用于高品質(zhì)電動汽車的分布式并行計算

直流-直流（DC-DC）轉(zhuǎn)換器是電動汽車中重要的能量轉(zhuǎn)換裝置，性能好壞直接影響電動車的運行狀況。這使得對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其進行控制。隨著電動汽車行業(yè)的發(fā)展，電動汽車電氣系統(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DC-DC轉(zhuǎn)換器的控制。通過改善中央處理器的性能來實現(xiàn)該目標(biāo)往往會帶來高昂的成本，可靠性也有可能降低。如果能通過改進處理方式，使用低成本微控制器來實現(xiàn)該目標(biāo)，則在優(yōu)化DC-DC轉(zhuǎn)換器性能的同時，還能夠降低成本，有利于市場競爭。對此，通過采用分布式并行計算方法，使用多個低成本微控制器代替原有的中央處理器，對DCDC轉(zhuǎn)換器進行控制。

采用低成本微控制器代替原有的中央處理器時，需要對DCDC轉(zhuǎn)換器的功能進行分析，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DC-DC轉(zhuǎn)換器的功能進行獨立控制。本文設(shè)計了2種微控制器來控制架構(gòu)：第一種采用2個微控制器分別對2種功能進行控制，2者需同步進行。第二種采用3個微控制器，其中2個進行2種功能的控制，而第3個微控制器則進行上2個微控制器的異步控制，控制方法采用分布式并行計算方法。這兩種架構(gòu)均采用串行數(shù)據(jù)接口協(xié)議進行微控制器間的通信。通過硬件在環(huán)試驗對這2種架構(gòu)進行分析，采用一個額定功率為14.4kW的永磁直流電機，并通過比例積分微分（PID）控制器對電機進行控制。采用新歐洲測試循環(huán)，記錄電機運行時微控制器產(chǎn)生信號的時間。結(jié)果顯示：與采用中央處理器控制架構(gòu)相比，采用2個微控制器架構(gòu)能夠?qū)⑻幚硭俣忍岣?倍；而采用3個微控制器架構(gòu)并采用分布式并行計算方法能夠?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