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使用 Simulink 和基于模型的设计开发电池管理系统
白皮书 | 3
桌面仿真。利 用 Simulink 中的桌面仿真,您能够验证 BMS 设计的功能方面,例如充放电行为(使用单电芯等效
电路公式)、电子电路设计、反馈和调度控制算法。在桌面上,使用行为模型对电池系统、环境和算法进行仿真。
例如,您可以探索主动式与被动式电芯平衡配置和算法,评估每种平衡方法对于给定应用场景的适用性。您可
以使用桌面仿真探索新的设计构想,并在应用到硬件原型之前测试多个系统架构。您还可以在桌面仿真中执行
需求测试,例如通过验证在检测到隔离故障时会阻止接触器打开或关闭。
实时仿真。通 过 仿 真 验 证 Simulink 模型后,可以使用这些模型生成 C 和 HDL 代码进行快速原型 (RP) 设计或
硬件在环 (HIL) 测 试 ,在 实 时 环 境 中 进 一 步 验 证 BMS 算 法 。利 用 RP,您不需要手工编写用于实时测试的控制
软件代码,而是从您的控制器模型生成代码,然后将代码部署代替控制器功能的实时计算机。利用自动代码
生成,在模型中进行的算法更改可以在实时硬件上进行测试,数小时即可完成整个过程。您还可以在 Simulink
内与实时控制硬件交互,更改算法参数并记录测试数据。
与快速原型一样,HIL 测试也涉及从 Simulink 模型生成代码并将代码部署到实时计算机。就 HIL 测试来说,
区别在于是从电池系统模型,而不是从控制算法模型生成代码,提供了一个代表电池包、有源和无源电路元件、
负载、充电器和其他系统组件的虚拟实时环境。此虚拟环境让您能够在开发硬件原型之前实时验证 BMS 控制
器的功能,而且是在不会造成硬件损坏的环境中。桌面仿真过程中开发的测试可以延展到 HIL 测 试 ,以 确 保
随着 BMS 设计的推进而始终符合要求。虽然 HIL 测试的主要用途是测试微控制器或 FPGA 上运行的代码,
但是您也可以在选择生产控制器硬件之前,改用连接到 HIL 设置的快速原型系统,如 Simulink Real-Time™ 和
Speedgoat
目标硬件
。
硬件实现。在硬件实现阶段,使用已通过桌面仿真、RP 和 HIL 验证的 Simulink 控制模型,生成用于 BMS 的为
生产准备就绪的高效代码。如有必要,可将产品级代码生成步骤合并到汽车、航空航天和其他受监管行业中使
用的符合正式认证标准的工作流程中。
“
借助基于模型的设计,我们建立了从构思到产品级代码的一套集成开发流程。
MathWorks
工具使我们能够运用自身的专业技术开发关键的电池管理技术,
为我们提供了一种便于早期以及持续验证设计的环境。
”
— 东风电动汽车公司刘小康博士
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