Diese Seite wurde maschinell übersetzt.
Füllen Sie bitte eine 1-Minuten-Befragung zur Qualität dieser Übersetzung aus.
Dongfeng Electric Vehicle entwickelt ein Batteriemanagementsystem für Hybrid-Elektrofahrzeuge mithilfe von Model-Based Design
„Mit Model-Based Design haben wir einen integrierten Prozess für die Entwicklung, von der Idee bis zur Generierung des Produktionscodes.“ MathWorks Tools ermöglichten es uns, wichtige Batteriemanagement-Technologie mit unserem eigenen Fachwissen zu entwickeln, in einer Umgebung, die eine frühzeitige und kontinuierliche Verifizierung unseres Designs erleichterte.
Die Herausforderung
Die Lösung
Die Ergebnisse
- Projekt vorzeitig abgeschlossen
- Designwiederverwendung ermöglicht
- 100% des Anwendungscodes generiert
Dongfeng Electric Vehicle (DFEV) ist innerhalb der Dongfeng Motor Company in China für die Forschungs- und Entwicklungsbemühungen für Elektrofahrzeuge und Hybridelektrofahrzeuge (HEVs) verantwortlich. Das Unternehmen bezieht die meisten Komponenten, wie Traktionsmotoren und Batterien, von Lieferanten. Allerdings sind die Regelungsstrategien für das Batteriemanagement und das Energiemanagement des Fahrzeugs entscheidend für die Leistung und den Kraftstoffverbrauch von HEVs, und diese Regler müssen auf Fahrzeugebene optimiert und integriert werden. Daher hat DFEV beschlossen, die elektronischen Regelungssysteme für seine HEVs als Teil seines eigenen geistigen Eigentums hausintern zu entwickeln.
Ingenieure bei Dongfeng nutzten MathWorks Tools und Model-Based Design, um ein ausgeklügeltes Batteriemanagement-Regelungssystem für den Dongfeng EQ6110 zu entwickeln, einen hybriden Stadtbus mit Elektroantrieb, der 30% bessere Kraftstoffeffizienz als herkömmliche Stadtbusse bietet und gleichzeitig die Emissionen senkt.
„Ein Team aus nur sechs Ingenieuren hat das Regler-Modell entwickelt und den Produktionscode termingerecht und im Rahmen des Budgets generiert“, sagt Dr. Xiaokang Liu, Principal Engineer bei DFEV. „Durch die kontinuierliche Überprüfung und den Einsatz von Anlagenmodellen für die geschlossene Regelkreissimulation konnten wir Probleme frühzeitig erkennen und beheben, um sicherzustellen, dass unsere hohen Qualitätsstandards eingehalten oder übertroffen wurden.“
Die Herausforderung
Die Ingenieure von Dongfeng hatten Erfahrung mit der Entwicklung von Controllern in C, aber das Projekt zum Batteriemanagementsystem war erheblich komplexer. Die Integration der Regelungssysteme des Fahrzeugs war ebenfalls eine Herausforderung.
„Bei Projekten, die mehrere Ingenieurdisziplinen umfassen, unterscheiden sich die Entwicklungsstile erheblich, was C-basierte Implementierungen schwer zu debuggen und zu warten macht“, erklärt Liu. Mit unseren begrenzten personellen und materiellen Ressourcen war manuelle Programmierung angesichts unseres engen 18-monatigen Zeitplans nicht machbar.
Dongfeng-Ingenieure müssen die Qualitätsmanagement-Richtlinien nach ISO/TS 16949 einhalten, und der von ihnen erstellte Code muss den von Dongfeng befolgten MISRA ® C-Standards entsprechen. „Wir brauchen eine Entwicklungsumgebung, die eine kontinuierliche Überprüfung ermöglicht und konsistenten, konformen und effizienten Produktionscode generiert.“
Die Lösung
Dongfeng-Ingenieure nutzten MathWorks Tools und Model-Based Design, um zunächst das Batteriemanagement-Regelungssystem zu entwerfen, zu simulieren und zu verifizieren und anschließend Produktionscode dafür zu generieren.
Nachdem die Anforderungen für das Projekt festgelegt worden waren, entwickelten sie eine Basisversion des Reglermodells in Gleitkommadarstellung mit MATLAB®, Simulink® und Stateflow®. Parallel dazu verwendete das Team Testdaten, um ein Simulink-Modell der Batterie zu entwickeln, das bei Verwendung mit dem Regler-Modell Informationen über die Batteriedynamik lieferte, die zur Überprüfung des Reglerentwurfs erforderlich sind.
Nach den Unit-Tests verknüpfte das Team das Controller-Modell mit dem Batteriemodell in Simulink und führte Desktop-Simulationen durch, um die grundlegende Funktionalität der Algorithmen zu überprüfen.
Um die Regleralgorithmen weiter zu verfeinern, generierten die Ingenieure mit Simulink Coder™ schnell Code aus dem Modell und führten diesen Code auf einem Rapid Prototyping-Regler mit der realen Batterie aus.
Mit Fixed-Point Designer™ konvertierte die Gruppe das Modell von Gleitkomma- in Festkommazahlen und führte eine zweite Runde von Desktop-Simulationen durch, um die Qualität der Konvertierung zu überprüfen. Die Ingenieure sammelten Metriken zur modifizierten Bedingungs-/Entscheidungsüberdeckung (MC/DC), um die Vollständigkeit der Tests zu bewerten.
Die Ingenieure generierten Produktionscode aus dem Modell mit Embedded Coder®. Sie überprüften, ob sich der generierte Code wie erwartet verhielt, indem sie Software-in-the-Loop-Tests durchführten, bei denen sie den Code in einer Simulation im geschlossenen Regelkreis mit dem Simulink-Batteriemodell ausführten.
Als abschließenden Überprüfungsschritt hat das Team den Code auf der Ziel-ECU bereitgestellt, die auf dem Freescale™ S12-Mikrocontroller basiert. Mithilfe des aus dem Anlagenmodell generierten Codes führten sie eine Hardware-in-the-Loop-Simulation (HIL) mit der ECU durch, um die Integration zwischen der Controller-Software und der ECU-Hardware zu überprüfen.
Der Controller wurde dann mit CANape kalibriert und in Prototypenfahrzeugen installiert, um Zuverlässigkeit und Haltbarkeit im Fahrbetrieb zu testen. Dabei wurde die ASAP2-Kalibrierungsdatei genutzt, die zusammen mit dem Produktionscode generiert wurde.
Das eingebettete Batterieregelungssystem ist in den Dongfeng EQ6110-Bussen installiert, die sich im Testbetrieb befinden.
Die Ergebnisse
- Projekt früher als geplant abgeschlossen. „Wir hatten nur 18 Monate, um die anfängliche Idee zum Machbarkeitsnachweis zu entwickeln und dann ein vollständiges Produkt zu liefern“, sagt Liu. „Durch die Verwendung von Model-Based Design, die automatische Codegenerierung und die Optimierung der Umstellung von Gleitkomma- auf Festkomma-Arithmetik konnte ein kleines Team von sechs Ingenieuren die Aufgabe vorzeitig abschließen.“
- Design-Wiederverwendung ermöglicht. Die Ingenieure von Dongfeng verwenden Teile des Controller-Designs für die HEV-Limousine des Unternehmens wieder, die sich derzeit in der Entwicklung befindet. „Durch die Verwendung von Model-Based Design und Simulink können Ingenieure die Änderungen, die für die neue Anwendung vorgenommen werden müssen, leicht visualisieren, und so den Umfang der Änderungen und die dafür benötigte Zeit minimieren“, sagt Liu.
- 100% des Anwendungscodes generiert. Das Team hat über 100.000 Zeilen Anwendungs-Code für den Controller mit Embedded Coder generiert. „Da der Code automatisch generiert wurde, war er konsistent und leichter zu pflegen. Ebenso wichtig war, dass der Code von hoher Qualität war und die MISRA C-Richtlinien erfüllte, denen wir folgen müssen“, sagt Liu. „Dieses Maß an Konsistenz und Qualität mit manueller Programmierung zu erreichen, wäre sehr schwierig.“
Eingesetzte Produkte
