东风电动汽车采用基于模型的设计开发了混合动力汽车电池管理系统

挑战

混合动力客车蓄电池管理控制系统的研制

解决方案

使用基于模型设计的MathWorks工具为控制器设计建模、验证和生成代码

结果

  • 项目提前完成
  • 支持设计重用
  • 100%生成的应用程序代码

“通过基于模型的设计,我们有一个从构思到生产代码生成的集成开发过程。MathWorks工具使我们能够利用自己的专业知识,在一个有助于对我们的设计进行早期和持续验证的环境中,开发关键的电池管理技术。”

刘晓康博士,东风电动车
东风EQ6110混合动力城市客车。

东风电动汽车(DFEV)负责东风汽车公司在中国的电动汽车和混合动力汽车(hev)的研发工作。该公司从供应商那里采购大多数部件,如牵引电机和电池。然而,由于电池管理和车辆能量管理控制策略是至关重要的性能和燃油经济性在戊肝病毒,和这些控制器必须优化和集成在工具层面,DFEV决定开发混合动力汽车的电子控制系统内部的一部分原有的知识产权。

东风公司的工程师利用MathWorks工具和基于模型的设计(model - base Design)为东风EQ6110开发了一套复杂的电池管理控制系统。东风EQ6110是一款混合动力城市客车,燃料效率比标准城市客车提高了30%,同时降低了排放。

DFEV的首席工程师刘晓康博士说:“一个只有6名工程师的团队开发了控制器模型,并按进度和预算生成了生产代码。”“持续验证和使用工厂模型进行闭环模拟,使我们能够及早识别和解决问题,以确保达到或超过我们的高质量标准。”

挑战

东风的工程师有在C公司开发控制器的经验,但电池管理系统项目要复杂得多。集成车辆的控制系统也是一个挑战。

“在涉及多个工程学科的项目中,开发风格差异很大,这使得基于c语言的实现很难调试和维护,”Liu解释说。“由于我们有限的人力和物质资源,在我们紧迫的18个月时间安排下,手工编码是不可行的。”

东风工程师必须遵守ISO/TS 16949质量管理指南,他们制定的代码必须符合MISRA®东风公司遵循的标准。“我们需要一个开发环境,能够持续验证并生成一致的、合规的、高效的产品代码。”

解决方案

东风公司的工程师使用MathWorks工具和基于模型的设计,首先设计、模拟和验证蓄电池管理控制系统,然后为其生成生产代码。

在项目需求确定之后,他们使用MATLAB开发了浮点控制器模型的基线版本®,仿金宝app真软件®, Stateflow®.同时,团队使用测试数据开发了电池的Simulink模型,当与控制器模型一起使用时,该模型提供了验证控制金宝app器设计所需的电池动力学信息。

经过单元测试,团队在Simulink中将控制器模型与电池模型连接起来,并进行桌面仿真,验证算法的基本功能。金宝app

为了进一步完善控制器算法,工程师们使用Simulink编码器从模型中快速生成代码金宝app并在一个快速原型控制器上对真实电池运行了这段代码。

使用定点设计器,该小组将模型从浮点转换为定点,并进行第二轮桌面模拟以验证转换的质量。工程师们收集了修改后的条件/决策覆盖率(MC/DC)指标,以评估测试的完整性。

工程师使用嵌入式编码器从模型生成生产代码®.他们通过在闭环仿真中对Simulink电池模型运行代码来执行软件在环测试,以验证生成的代码是否如预期的行为。金宝app

作为最后的验证步骤,该团队将代码部署到目标ECU(基于飞思卡尔)上S12单片机。使用从工厂模型生成的代码,他们在硬件在环(HIL)仿真中运行ECU,以验证控制器软件和ECU硬件之间的集成。

然后使用CANape对控制器进行校准,并将其安装在原型车上,利用与生产代码一起生成的ASAP2校准文件进行道路可靠性和耐久性测试。

东风EQ6110客车已经安装了嵌入式电池控制系统,目前正在试运行中。

结果

  • 项目提前完成“我们只有18个月的时间将最初的想法进行概念验证,然后交付一个完整的产品,”刘说。“通过使用基于模型的设计,自动生成代码,并简化从浮点到定点的转换,一个由6名工程师组成的小团队提前完成了这项工作。”

  • 支持设计重用。东风公司的工程师正在重新使用该公司目前正在开发的HEV轿车控制器设计的部分。“使用基于模型的设计和Simulink,工程师可以轻松直观地看到新应用需要进行的更改,从而将更改的范围和实施更改所需的时间降到最低,”刘说。金宝app

  • 100%生成的应用程序代码.该团队使用Embedded Coder为控制器生成了超过100,000行应用程序代码。因为它是自动生成的,所以代码是一致的,也更容易维护。同样重要的是,该准则是高质量的,符合我们需要遵循的MISRA C准则,”Liu说。“用手工编码实现这种水平的一致性和质量是非常困难的。”

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