用于高品質電動汽車的分布式并行計算

用于高品質電動汽車的分布式并行計算

直流-直流（DC-DC）轉換器是電動汽車中重要的能量轉換裝置，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。隨著電動汽車行業的發展，電動汽車電氣系統的復雜性急劇增加，相應DC-DC轉換器的復雜性也急劇增加。為了提高電動汽車的品質、改善DC-DC轉換器處理性能，需要相應提高對DC-DC轉換器的控制。通過改善中央處理器的性能來實現該目標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該目標，則在優化DC-DC轉換器性能的同時，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轉換器的功能進行分析，可將其功能概括為升壓/降壓和穩壓。因而可采用低成本微控制器對DC-DC轉換器的功能進行獨立控制。本文設計了2種微控制器來控制架構：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。這兩種架構均采用串行數據接口協議進行微控制器間的通信。通過硬件在環試驗對這2種架構進行分析，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，記錄電機運行時微控制器產生信號的時間。結果顯示：與采用中央處理器控制架構相比，采用2個微控制器架構能夠將處理速度提高5倍；而采用3個微控制器架構并采用分布式并行計算方法能夠將處理速度提高10倍。

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

編譯：張振偉