NEST143A February 2025 – February 2025 BQ79616-Q1 , BQ79731-Q1
在競爭激烈的汽車電氣化領(lǐng)域中，原始設(shè)備製造商 (OEM) 絕對不能妥協(xié)的一件事，就是混合動力車與電動車的安全性及可靠性。
為達成安全性與可靠性，車輛的電池管理系統(tǒng) (BMS) 不可或缺，其透過以下方式：
- 避免電池芯故障。
- 透過電池與環(huán)境感測器監(jiān)控，快速偵測故障並做出反應(yīng)。
- 持續(xù)監(jiān)控車輛高壓系統(tǒng)內(nèi)的隔離。
- 估計車輛行駛距離。
- 評估充電或驅(qū)動的最大功率。
- 依電池組容量延長行駛距離。
- 增加需要更換或回收電池組前的電池循環(huán)次數(shù)。
隨著對 BMS 可靠性水準的要求日益提高，對更快開發(fā)週期的需求也隨之增加。鑑於這類系統(tǒng)的複雜性，OEM 廠商正尋求與系統(tǒng)開發(fā)商、半導體公司及其第三方夥伴更緊密的合作，以簡化開發(fā)流程。圖 1 顯示電動車 (EV) BMS 的範例。
圖 1 EV 中的典型 BMS 和電池在 BMS 開發(fā)過程中使用的軟體模擬能力，就體現(xiàn)了這種合作關(guān)係。在開發(fā)週期的早期，無需實體硬體或昂貴的測試空間，即可在正常和極端條件下測試元件和系統(tǒng)。如迴路硬體模擬器等工具可模擬電池模組或電池組，進而加速開發(fā)、實現(xiàn)精簡測試設(shè)定、進行虛擬原型設(shè)計、自動化測試，且能在沒有實體電池組的情況下開發(fā) BMS 軟體。
透過簡化測試程序，模擬器可在加速 BMS 領(lǐng)域創(chuàng)新方面發(fā)揮重要作用。
開發(fā)汽車 BMS 時使用模擬器的優(yōu)點
迴路硬體解決方案提供了安全的方式來模擬電池芯、模組或電池組的雙極行為。所有電池芯的真實高精度電壓輸出，稱為電壓位準迴路硬體測試。
也可在訊號位準測試 BMS 主控制器，並模擬電池和電池芯監(jiān)控單元 (CSU)。此方法的重點是在不使用實際高電壓的情況下測試 BMS 控制器的功能及其與車輛網(wǎng)路 (或任何其他環(huán)境) 的互動。這提供了更深層、趨近最終硬體的呈現(xiàn)方式，並稱為模擬器。
模擬整個電池組 (或模組) 以及電池芯和電池組監(jiān)控器，可進行深度重複的測試。例如，您可在早期開發(fā)階段使用 BQ79616-Q1 電池監(jiān)控器等模擬積體電路進行測試。另一個在訊號位準測試 BMS 控制器的潛在使用案例，是與其他控制單元進行整合測試，例如馬達控制器或車載充電器。
BMS 模擬器的功能
dSPACE 電池芯控制器虛擬化 (CCV) 技術(shù)，無需完整硬體及高壓安全設(shè)備，即可執(zhí)行電池芯控制器功能的全面訊號位準 BMS 測試 (如 圖 2 中所示)。
圖 2 使用 dSPACE 解決方案進行訊號位準 BMS 測試時，電池芯、CSU 及與主要 BMS 控制器的通訊圖表像 dSPACE CCV 這樣的 BMS 測試模擬器的優(yōu)勢之一，是讓您能在成本高昂且經(jīng)常預約滿檔的高壓實驗室環(huán)境之外測試。相較於高電壓 BMS 測試，訊號位準方法在價格效率和更精巧的測試系統(tǒng)體積方面有許多優(yōu)點。由於訊號位準測試不需要任何真實電池電壓，因此測試系統(tǒng)較不複雜，且所需的安全安裝也較少。
訊號位準測試也可提供設(shè)計靈活性。及早測試系統(tǒng)功能，能讓設(shè)計人員在實際電池或電池組監(jiān)控硬體 (如 CSU) 推出前就專注於最佳化。除了模擬電池芯控制器外，dSPACE 解決方案也可模擬與主要 BMS 控制器、車輛電子控制單元、即時測試電腦或車輛硬體的通訊。
dSPACE 電池控制器虛擬化解決方案的典型應(yīng)用案例包括：在主 BMS 控制器上執(zhí)行整合測試，以驗證其與其他車輛控制單元 (如混合動力車和電動車中的電動馬達控制器 (逆變器) 或車載充電器) 之間的通訊。您還可以測試充電狀態(tài)和健康狀態(tài)演算法，以進行故障偵測和反應(yīng)，並在系統(tǒng)級或整車迴路硬體模擬器上執(zhí)行整合測試。
這些模擬器以強大的現(xiàn)場可編程邏輯閘陣列為基礎(chǔ) (如 圖 3 中所示)，能夠滿足嚴苛的時序要求。這些模擬器支援各種通訊協(xié)定，以實現(xiàn)快速，安全且隔離的通訊。如此即可實現(xiàn)更靈活的測試功能，例如將模擬的電池組連接至混合模擬/實際硬體環(huán)境中的電池管理單元。
圖 3 用於在訊號位準測試 BMS 的 dSPACE CCV 解決方案概覽結(jié)論
歷經(jīng)二十年的汽車 BMS 創(chuàng)新，很高興看到模擬解決方案也同步發(fā)展。透過模擬 TI 電池管理 IC，dSPACE 電池控制器虛擬化解決方案有助於在設(shè)計過程的早期階段促進系統(tǒng)開發(fā)。加速的流程使得軟體開發(fā)能先於硬體完成，並可測試真實或極端條件，有助於提升系統(tǒng)的安全性與可靠性。
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