东风电动汽车使用基于模型的设计开发用于混合动力电动汽车的电池管理系统

挑战

开发一种混合动力客车电池管理控制系统

解决方案

使用MathWorks工具进行模型的设计,以为控制器设计的模型,验证和生成代码

结果

  • 项目提前完成
  • 设计重用启用
  • 100%的应用程序代码生成

“基于模型的设计,我们有一个集成的开发过程,从想法到生产代码生成。MathWorks工具使我们能够使用自己的专业知识开发关键的电池管理技术,在一个促进早期和持续验证我们的设计的环境中。”

刘晓康博士,东风电动汽车
东风EQ6110混合动力电力城市公交车。

东风电动汽车(DFEV)负责中国东风汽车公司电动汽车和混合动力电动汽车(HEV)的研发工作。该公司从供应商提供最多的大多数组件,如牵引电机和电池。但是,由于电池管理和车辆能源管理的控制策略对HEV的性能和燃油经济性至关重要,并且这些控制器必须优化并集成在车辆水平上,DFEV决定为其HEV的电子控制系统开发内部的电子控制系统作为其原始知识产权的一部分。

Dongfeng的工程师使用Mathworks工具和基于模型的设计,为Dongfeng EQ6110开发了一个复杂的电池管理控制系统,这是一个混合电动城市公交车,该公交车提供了比标准城市总线更好地提供30%的燃料效率,同时降低排放。

“只有六位工程师的团队开发了控制器模型,并按照计划和预算产生了生产规范,”DFev博士刘志康刘博士说。“连续验证和使用植物模型进行闭环模拟,使我们能够尽早识别和解决问题,以确保我们的高质量标准达到或超越。”

挑战

东风工程师在C中有经验进行了开发控制器,但电池管理系统项目有很大复杂。整合车辆的控制系统也是一个挑战。

“关于涉及多个工程学科的项目,发展风格大大变化,这使得基于C的实现难以调试和维护,”刘解释说。“鉴于我们严格的18个月的时间表,我们的人力和物质资源有限,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,他们生产的代码必须符合MISRA的设置®东风遵循的C标准。“我们需要一个开发环境,能够持续验证并生成一致的、兼容的、高效的生产代码。”

解决方案

东风工程师利用MathWorks工具和基于模型的设计,首先对电池管理控制系统进行设计、仿真、验证,然后生成生产代码。

在建立了项目要求之后,他们在使用MATLAB开发了在浮点中的控制器模型的基线版本®,S金宝appimulink.®和州流®。与此同时,该团队利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,该模型提供了金宝app验证控制器设计所需的电池动态信息。

在单元测试之后,团队将控制器模型与Simulink和RAN Desktop模拟中的电池模型连接,以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运行了这段代码。

与定点设计师该小组将模型从浮点型转换为定点型,并进行了第二轮桌面模拟,以验证转换的质量。工程师收集了修改的条件/决策覆盖率(MC/DC)指标来评估测试的完整性。

工程师使用嵌入式编码器从模型中生成生产代码®。它们验证了所生成的代码正按照循环测试的软件循环测试表现为预期,其中它们在闭环仿真中运行了模拟电池模型的代码。金宝app

作为最终的验证步骤,该团队将代码部署到目标ECU,其基于飞思卡尔S12微控制器。使用从工厂模型生成的代码,它们在硬件循环(HIL)仿真中运行ECU,以验证控制器软件与ECU硬件之间的集成。

然后,使用点心校准控制器并安装在原型车辆中,用于在线可靠性和耐用性测试,利用与生产代码一起生成的ASAP2校准文件。

嵌入式电池控制系统就在东风EQ6110总线上,正在进行试运行。

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,”刘先生说。“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工作。”

  • 设计重用启用。东风的工程师们正在将控制器设计的部分部件重新用于目前正在开发中的HEV轿车。“通过使用基于模型的设计和Simulink,工程师们可以很容金宝app易地将新应用程序需要做的更改可视化,从而最小化更改的范围和实现更改所需的时间,”Liu说。

  • 100%的应用程序代码生成。该团队使用嵌入式编码器为控制器产生超过10,000行的应用程序代码。“因为它自动生成,代码一致,更易于维护。同样重要的是,代码的质量高,符合我们需要遵循的屠杀指南,“刘说。“通过手工编码实现这种级别的一致性和质量将是非常困难的。”

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