东风电动车采用基于模型的设计开发混合动力汽车电池管理系统
“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工具使我们能够利用自己的专业知识，在一个有利于早期和持续验证我们设计的环境中开发关键电池管理技术。”
刘小康博士，东风电动车
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电动汽车(hev)的研发工作。该公司从供应商处采购大部分零部件，如牵引电机和电池。然而，由于电池管理和车辆能源管理的控制策略对混合动力汽车的性能和燃油经济性至关重要，这些控制器必须在车辆级别上进行优化和集成，因此DFEV决定在内部开发混合动力汽车的电子控制系统，作为其原始知识产权的一部分。
东风的工程师使用MathWorks工具和基于模型的设计(Model-Based Design)为东风EQ6110开发了一套复杂的电池管理控制系统。EQ6110是一款混合动力电动城市公交车，在降低排放的同时，其燃油效率比标准城市公交车高出30%。
DFEV首席工程师刘晓康博士表示:“一个只有6名工程师的团队开发了控制器模型，并在按期和预算内生成了生产代码。”“持续的验证和使用工厂模型进行闭环模拟，使我们能够及早发现并解决问题，以确保达到或超过我们的高质量标准。”
挑战
东风的工程师有开发C语言控制器的经验，但电池管理系统项目要复杂得多。整合车辆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语言的实现难以调试和维护，”Liu解释道。“在人力和物力资源有限的情况下，手工编码是不可行的，因为我们有18个月的紧凑时间表。”
东风工程师必须符合ISO/TS 16949质量管理指南，其生产的代码必须符合MISRA的设置®C标准。“我们需要一个开发环境，它能够实现持续的验证，并生成一致的、兼容的和高效的生产代码。”
解决方案
东风工程师使用MathWorks工具和基于模型的设计(Model-Based Design)，首先对电池管理控制系统进行设计、仿真和验证，然后生成生产代码。
在项目需求确定之后，他们使用MATLAB开发了一个浮点控制器模型的基线版本®,仿真软件®, Stateflow®．同时，该团队使用测试数据开发了一个电池的Simulink模型，当该模型与控制器模型一起使用时，提供了验证控制器设计所需的电池动力学信息。
在进行单元测试后，该团队将控制器模型与Simulink中的电池模型连接起来，并运行桌面模拟以验证算法的基本功能。
为了进一步完善控制器算法，工程师们使用Simulink Coder从模型中快速生成代码™在一个快速原型控制器上运行这段代码来测试真正的电池。
与定点设计师™该小组将模型从浮点数转换为定点，并进行了第二轮桌面模拟，以验证转换的质量。工程师们收集修改后的条件/决策覆盖率(MC/DC)度量来评估测试的完整性。
工程师使用嵌入式编码器从模型生成生产代码®．他们通过执行软件在环测试(在闭环模拟中，他们在Simulink电池模型上运行代码)来验证生成的代码的行为符合预期。
作为最后的验证步骤，团队将代码部署到目标ECU，该ECU基于飞思卡尔™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，并安装在原型车中进行道路可靠性和耐久性测试，利用与生产代码一起生成的ASAP2校准文件。
东风EQ6110客车已经安装了嵌入式电池控制系统，并正在试运行中。
结果
项目提前完成．“从最初的想法到概念验证，再到交付完整的产品，我们只有18个月的时间，”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工作。”
设计重用启用．东风的工程师正在重用该公司目前正在开发的HEV轿车的控制器设计的部分。Liu说:“使用基于模型的设计和Simulink，工程师可以很容易地可视化需要为新应用程序所做的更改，最小化更改的范围和实现它们所需的时间。”
生成100%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，代码的质量很高，符合我们需要遵循的MISRA C准则。”“用手工编码来达到这种水平的一致性和质量是非常困难的。”
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