基于電動(dòng)汽的快速充電電池系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

什么是基于模型的設(shè)計(jì)？

基于模型的設(shè)計(jì)是在整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中系統(tǒng)地使用模型。利用基于模型的設(shè)計(jì)，虛擬模型成為開(kāi)發(fā)過(guò)程的核心，從而改進(jìn)交付復(fù)雜系統(tǒng)的方式。 使用 MATLAB 和 Simulink 進(jìn)行基于模型的設(shè)計(jì)，可以縮短開(kāi)發(fā)周期，使開(kāi)發(fā)時(shí)間至少減半。

嘗試新的設(shè)計(jì)思路和創(chuàng)意，并通過(guò)建模和仿真進(jìn)行快速、可重復(fù)的測(cè)試

通過(guò)報(bào)告、編碼和驗(yàn)證等關(guān)鍵步驟的自動(dòng)化，消除人工步驟并減少人為錯(cuò)誤

在需求和系統(tǒng)架構(gòu)與組件設(shè)計(jì)和測(cè)試之間建立一個(gè)可追溯的數(shù)字線索

執(zhí)行預(yù)測(cè)性維護(hù)，檢測(cè)故障，并使用模型作為數(shù)字孿生來(lái)優(yōu)化運(yùn)營(yíng)中的系統(tǒng)

什么是嵌入式代碼生成？

嵌入式代碼生成從根本上改變了工程師的工作方式。如今，工程師不再需要手工編寫數(shù)千行代碼，而可以選擇自動(dòng)生成產(chǎn)品級(jí)代碼，由此實(shí)現(xiàn)了效率提升、質(zhì)量改進(jìn)并且促進(jìn)了創(chuàng)新。 使用 MathWorks 嵌入式代碼生成產(chǎn)品 Embedded Coder，您可以：

針對(duì)浮點(diǎn)或定點(diǎn)處理器設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)應(yīng)用

從 MATLAB 和 Simulink 生成 C 和 C++ 代碼

為特定處理器架構(gòu)（包括 SIMD 和 GPU）優(yōu)化代碼

重用手寫代碼（既有或?qū)Ｓ霉δ埽?/p>

分析和驗(yàn)證嵌入式代碼

實(shí)現(xiàn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)

使用 Embedded Coder Quick Start 在 Simulink 中快速開(kāi)始生成產(chǎn)品級(jí)代碼。

客戶案例：Exponent Energy 公司為電動(dòng)汽車開(kāi)發(fā) 15 分鐘快速充電電池系統(tǒng)

使用基于模型的設(shè)計(jì)，Exponent Energy 快速地開(kāi)發(fā)了 400V 電動(dòng)汽車電池組的概念驗(yàn)證 (PoC)，以及可在 15 分鐘內(nèi)完全充滿電池的快速充電器。由于開(kāi)發(fā)時(shí)間的縮短，Exponent Energy 能夠更快地向潛在投資者展示技術(shù)，樹(shù)立對(duì)產(chǎn)品的信心，并在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中確立自己的領(lǐng)導(dǎo)者地位。 基于模型的設(shè)計(jì)支持團(tuán)隊(duì)之間的有效協(xié)作，尤其是在將充電算法從概念驗(yàn)證轉(zhuǎn)換到部署時(shí)。此外，由于 MATLAB 和 Simulink 提供了開(kāi)發(fā)算法和模型的標(biāo)準(zhǔn)化方法，新團(tuán)隊(duì)成員能夠可視化設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程，輕松快速地參與復(fù)雜系統(tǒng)。 最后，借助 Embedded Coder Support Package for Texas Instruments C2000 Processors，工程師能夠?qū)Ｗ⒂谕ㄟ^(guò)代碼生成將算法部署到 TI C2000 微控制器，而不是調(diào)試應(yīng)用程序和驅(qū)動(dòng)程序的 C 代碼，同時(shí)最大限度地降低現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。事實(shí)上，僅靠三名工程師就在短短 10 天內(nèi)實(shí)現(xiàn)了 400V 快速充電器，而且他們都不是固件專家。MathWorks 應(yīng)用工程和培訓(xùn)團(tuán)隊(duì)的支持使 Exponent Energy 能夠快速掌握必要的工具并加速開(kāi)發(fā)過(guò)程。 Exponent Energy 的技術(shù)讓電池能在 15 分鐘內(nèi)即充滿電。經(jīng)過(guò) 3000 個(gè)充電周期后，電池容量損失不到 20%。

（上圖）Exponent Energy 的靈活能源堆棧，e^pump（快速充電器）和車上的 e-pack 電池。 （下圖）測(cè)量多個(gè)快速充電周期的（電池）健康狀態(tài)的圖 在整個(gè)過(guò)程中， Exponent Energy 取得得重要成果和優(yōu)勢(shì)包括：

使用基于模型的設(shè)計(jì)將整個(gè)解決方案的開(kāi)發(fā)、測(cè)試和驗(yàn)證速度至少加快了五倍

借助 Embedded Coder 和面向 TI C2000 的 TSP，通過(guò)代碼生成加快了產(chǎn)品原型開(kāi)發(fā)速度

開(kāi)發(fā)了一種精確且響應(yīng)迅速的 BMS，它具有改進(jìn)的熱管理，經(jīng)過(guò) 3000 個(gè)快速充電周期后，健康狀態(tài)仍在 80% 以上

注意：從 MATLAB R2023a 版本起，面向 TI C2000 的 HSP（硬件支持包）以 C2000 Microcontroller Blockset 形式提供。

小結(jié)

盡管基于模型的設(shè)計(jì)可能帶來(lái)一系列好處，工程管理者往往擔(dān)心改變開(kāi)發(fā)流程可能帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。尤其是對(duì)沒(méi)有專職人員來(lái)試驗(yàn)新流程和學(xué)習(xí)新工具的小型團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，這種擔(dān)憂在所難免。然而，采用基于模型的設(shè)計(jì)后，公司往往會(huì)反饋，不這么做的話風(fēng)險(xiǎn)更大。 采用基于模型的設(shè)計(jì)將從根本上改變系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方式。對(duì)于那些產(chǎn)品成本高達(dá)數(shù)千甚至數(shù)百萬(wàn)美元的公司來(lái)說(shuō)，哪怕只是減少一個(gè)原型，也足以在賬面上證明其回報(bào)。而對(duì)于那些產(chǎn)品成本較低的公司來(lái)說(shuō)，如果能讓產(chǎn)品率先上市、贏得較高的市場(chǎng)份額，同樣能實(shí)現(xiàn)可觀的回報(bào)。于后者而言，基于模型的設(shè)計(jì)的價(jià)值驅(qū)動(dòng)因素是加速開(kāi)發(fā)。無(wú)論何種情況，在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中采用基于模型的設(shè)計(jì)都將持續(xù)為公司帶來(lái)顯著的益處。

編輯：黃飛

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