在汽車電氣化的競(jìng)爭(zhēng)格局中、原始設(shè)備制造商 (OEM) 無(wú)法妥協(xié)的一點(diǎn)是混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車的安全性和可靠性。

為了實(shí)現(xiàn)安全性和可靠性，汽車的電池管理系統(tǒng) (BMS) 必不可少：

• 避免電芯故障。
• 通過(guò)電芯和環(huán)境傳感器監(jiān)控快速檢測(cè)故障并對(duì)其作出反應(yīng)。
• 持續(xù)監(jiān)控汽車高壓系統(tǒng)內(nèi)的隔離情況。
• 估計(jì)車輛可行駛里程。
• 評(píng)估充電或驅(qū)動(dòng)的最大功率。
• 根據(jù)電池組容量延長(zhǎng)可行駛里程。
• 延長(zhǎng)電池組更換或回收前的電池循環(huán)次數(shù)。

雖然人們對(duì) BMS 更高可靠性的需求不斷增加，但對(duì)縮短開(kāi)發(fā)周期的需求也在增加。鑒于這些類型系統(tǒng)的復(fù)雜性，OEM 正在尋求與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商、半導(dǎo)體公司及其第三方合作伙伴更緊密的合作以簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)。圖 1 顯示了電動(dòng)汽車 (EV) BMS 的一個(gè)示例。

這種協(xié)作在 BMS 開(kāi)發(fā)期間使用的基于軟件的仿真功能中很明顯，在此期間，在開(kāi)發(fā)周期的早期階段就會(huì)在正常和過(guò)度條件下測(cè)試元件和系統(tǒng)，而無(wú)需物理硬件或昂貴的測(cè)試空間。硬件在環(huán)仿真器等工具可以仿真電池模塊或電池組、從而加快開(kāi)發(fā)速度、實(shí)現(xiàn)緊湊的測(cè)試設(shè)置、虛擬原型設(shè)計(jì)、自動(dòng)測(cè)試，以及無(wú)需實(shí)際的電池組即可為 BMS 開(kāi)發(fā)軟件的能力。

通過(guò)簡(jiǎn)化測(cè)試流程，仿真器在加速 BMS 領(lǐng)域創(chuàng)新方面發(fā)揮著重要作用。

在開(kāi)發(fā)汽車 BMS 時(shí)使用仿真器的優(yōu)勢(shì)

硬件在環(huán)解決方案提供了一種安全的方法來(lái)仿真電池電芯、模塊或電池組的雙極行為。所有電芯的實(shí)際高精度電壓輸出稱為電壓電平硬件在環(huán)測(cè)試。

也可以在信號(hào)級(jí)測(cè)試 BMS 主控制器，并仿真電池電芯和電芯監(jiān)控單元 (CSU)。此方法的重點(diǎn)是在不使用實(shí)際高電壓的情況下測(cè)試 BMS 控制器的功能及其與車輛網(wǎng)絡(luò)（或任何其他環(huán)境）的交互。這為最終硬件提供了更深入的展示，被稱為仿真器。

整個(gè)電池組（或模塊）以及電芯和電池組監(jiān)測(cè)器的仿真功能可實(shí)現(xiàn)深度和重復(fù)測(cè)試。例如、您可以使用 BQ79616-Q1 電池監(jiān)測(cè)器等仿真集成電路在很早期的開(kāi)發(fā)階段進(jìn)行測(cè)試。在信號(hào)級(jí)測(cè)試 BMS 控制器的另一個(gè)潛在用例是與電機(jī)控制器或車載充電器等其他控制單元進(jìn)行集成測(cè)試。

BMS 仿真器的功能

dSPACE 電芯控制器虛擬化 (CCV) 可以對(duì)電芯控制器功能執(zhí)行全面的信號(hào)級(jí) BMS 測(cè)試，無(wú)需完整的硬件，也無(wú)需高壓安全設(shè)備（如 圖 2 中所示）。

像 dSPACE CCV 這樣的 BMS 測(cè)試仿真器的優(yōu)勢(shì)之一是，它使您能夠在昂貴且經(jīng)常預(yù)定的高電壓實(shí)驗(yàn)室環(huán)境之外進(jìn)行測(cè)試。與高電壓 BMS 測(cè)試相比，信號(hào)級(jí)方法在價(jià)格效率和更緊湊的測(cè)試系統(tǒng)尺寸方面具有優(yōu)勢(shì)。由于信號(hào)級(jí)測(cè)試不需要任何實(shí)際的電芯電壓，因此測(cè)試系統(tǒng)變得不那么復(fù)雜，并且需要的安全裝置更少。

信號(hào)級(jí)測(cè)試還提供了設(shè)計(jì)靈活性。早期測(cè)試系統(tǒng)功能使設(shè)計(jì)人員能夠在真實(shí)的電池或電池組監(jiān)控硬件（如 CSU）可用之前專注于優(yōu)化。除了模擬電芯控制器之外，dSPACE 解決方案還可以仿真與主 BMS 控制器、車輛電子控制單元、實(shí)時(shí)測(cè)試計(jì)算機(jī)或車輛硬件的通信。

dSPACE 電芯控制器虛擬化解決方案的典型使用案例包括在主 BMS 控制器上運(yùn)行集成測(cè)試，以驗(yàn)證其與其他車輛控制單元的通信，例如混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車中的電動(dòng)機(jī)控制器（逆變器）或車載充電器。您還可以測(cè)試充電狀態(tài)和運(yùn)行狀況算法以進(jìn)行故障檢測(cè)和反應(yīng)，并在系統(tǒng)或完整的車輛硬件在環(huán)仿真器上執(zhí)行集成測(cè)試。

這些仿真器基于功能強(qiáng)大的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（如 圖 3 中所示），能夠滿足嚴(yán)格的時(shí)序要求。它們支持多種通信協(xié)議，可實(shí)現(xiàn)快速、安全和隔離的通信。這樣可以實(shí)現(xiàn)更靈活的測(cè)試功能，例如在混合仿真/真實(shí)的硬件環(huán)境中將仿真電池組連接到電池管理單元。

結(jié)語(yǔ)

在汽車 BMS 創(chuàng)新二十年后，仿真解決方案取得了相應(yīng)的進(jìn)步，這令人振奮。通過(guò)仿真 TI 電池管理 IC，dSPACE 電芯控制器虛擬化解決方案有助于在設(shè)計(jì)過(guò)程的早期加快系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。加快的工藝使軟件能夠在硬件可用之前不斷進(jìn)步，并測(cè)試真實(shí)情況或極端情況，以幫助提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。

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