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用户案例
东风电动车辆股份有限公司使用基于模型的
设计开发混合动力电动汽车的电池管理系统
东风EQ6110款混合动力电动公交车.
挑战
•
开发混合动力公交车的电池管理控制系统
解决方案
•
使用MathWorks 的工具采用基于模型的设
计方法建模、 验证和生成代码, 进行控制
器设计
成果
•
•
•
提前完成项目
重复利用设计
生成 100% 的应用程序代码
东风电动车辆股份有限公司 (DFEV)在
东风汽车公司中负责电动车和混合动
力车 (HEV) 的研究和开发工作。东风
汽车公司的大多数部件(如电机和电
池)均由其他供应商提供。但是,由
于电池管理和汽车能源管理的控制策
略对 HEV 的性能和燃料经济性至关重
要,并且这些控制器必须根据整车系
统进行优化和集成,因此 DFEV 决定
开发其 HEV 内部的电子控制系统,以
此作为其自主知识产权。
刘博士解释说。“在人力,物力相对
有限的情况下,在 18个月这样紧迫
的时间计划内靠手写代码很难完成任
务。”
东风的工程师们必须遵循 ISO/TS 16949
质量标准,并且要求生成的代码必须
符合东风遵循的一组 MISRA® C 标准。
刘博士提到:“我们需要一个能够进
行连续测试验证,并生成风格一致、
符合标准以及高效的产品代码的开发
环境。”
东风的工程师们使用 MathWorks 的工
具和基于模型的设计开发出一套复杂
的电池管理控制系统,以供东风混合
动力公交车EQ6110 使用。与普通的城
市公交车相比,该车在降低排放的同
时还将燃料经济性提高了 30%。
解决方案
“仅有六名工程师的项目组在预算内
按时开发出了控制器模型,并生成了
产品代码,”DFEV主任工程师刘晓康
博士说。“通过持续的测试验证,并
将电池模型用于闭环仿真,使我们能
够尽早发现和解决问题,以确保达到
或超过我们高质量的标准。”
在确定了项目需求之后,他们使用
MATLAB®、Simulink® 和 Stateflow® 开发
出基本的浮点控制器模型。同时,该
项目组使用测试数据开发出电池的
Simulink 模型。该模型可以在控制器模
型验证时,提供电池动态信息,从而
使测试结果更准确。
挑战
项目组首先对控制子模块进行单元测
试,然后将各子模块集成。再将完整
的控制器模型和 Simulink 的电池模型
链接在一起,运行仿真来验证控制逻
辑的基本功能。
东风的工程师们有用C编程开发控制器
的经验,但电池管理系统项目更为复
杂。此外,电池管理系统项目与整车
控制系统的集成也是一大挑战。
“该项目涉及到不同的工程领域,而
且工程师们各自的开发方式极为不
同,从而导致传统的基于手写C代码
的开发方式很难进行调试和维护,”
东风的工程师们使用 MathWorks 工具
和基于模型的设计方法首先对电池
管理控制系统进行了设计、仿真和验
证,然后为其生成了产品代码。
为进一步优化控制器的算法,工程师
使用 Simulink Coder™ 很方便地快速生
成控制模型的代码,并下载到快速原
型器来控制实际电池,以实现对算法
的验证。
“基于模型的设计为我们提供了一个从构想到生成产品代码的完整的开发流程。MathWorks 公司的工具让我们在开
发早期就可以进行验证,并进行持续的测试,从而使我们可以运用自己的专业知识开发关键的电池管理技术。”
—东风电动车辆股份有限公司刘晓康 博士
借助 Fixed-Point Designer™,项目组将浮
点模型转换为定点模型,并再次运行
仿真,以验证转换质量。工程师们采
用MC/DC (修正条件/决策覆盖率) 指标
来评估测试的完整性。
在使用 Embedded Coder® 生成了模型
的产品代码之后,他们用软件在回
路测试的方法验证了生成的代码是否
按照设计的方式运行,在该测试中用
Simulink 的电池模型与控制代码形成
闭环进行测试。
在最后的验证阶段,项目组将代码下
载到他们的基于Freescale™ S12 微处理
器的电池控制ECU中。利用被控对象
生成的代码,他们对ECU进行硬件在
环的仿真,以此验证控制软件和 ECU
硬件是否很好的集成在一起。
他们将控制器安装到样车中进行可靠
性和耐久性的路试,使用 CANape 对
控制器进行标定,而标定工具用到的
ASAP2 标定文件是与产品代码一起自
动生成的。
目前嵌入式电池控制系统已安装在东
风 EQ6110 公交车中进行试运行工作。
成果
提前完成项目。“从最初的构想到概
念验证,再到交付完成的产品,我们
只花了 18 个月,”刘博士说,“通
过使用基于模型的设计、自动进行代
码生成和浮点到定点的转换,我们仅
有六名工程师的项目组提前完成了工
作。”
重复利用设计。东风的工程师们正在将
部分控制器设计重复运用于公司正在
开发的混合动力轿车。“工程师们使
用基于模型的设计和 Simulink 可更便
捷直观地进行系统开发,在原有基础
上增加新的功能,从而极大地减少了
开发时间”刘博士说。
生成 100% 的应用程序代码。项目组使
用 Embedded Coder 生成了控制器全
部数万行的应用代码。“由于代码是
自动生成的,因此能保证一致性,并
且更易于维护。同样,此类代码具有
高品质,符合我们需要遵循的 MISRA
C 标准要求,”刘博士说,“使用手
写代码则很难达到这样的品质和一致
性。”
行业
•
汽车
应用领域
•
•
嵌入式系统
控制系统
产品功能
•
•
•
•
算法开发
快速原型建立
嵌入式代码生成
确认、验证和测试
所用的产品
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•
•
•
•
MATLAB
Simulink
Embedded Coder
Fixed-Point Designer
MATLAB Coder
Simulink Coder
Stateflow
如欲了解有关东风汽车公司的详细信息,请
访问网站:
www.dfmc.com.cn
mathworks.cn
© 2013 The MathWorks, Inc. MATLAB and Simulink are registered trademarks of The MathWorks, Inc. See mathworks.com/trademarks for a list of additional
trademarks. Other product or brand names may be trademarks or registered trademarks of their respective holders.
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