Saft 通过基于模型的设计加速电池管理系统软件的开发和 UL 认证
“通过利用 Simulink 进行基于模型的设计，我们的团队缩短了开发时间，降低了成本，并提高了质量，而且与过去的类似项目相比，我们在该项目上投入的工程师人数也减少了一半。基于这些成果，Saft 已将基于模型的设计应用推广到另外两个部门。”
挑战
开发下一代电池管理系统软件并通过 UL 1998 认证
解决方案
使用基于模型的设计对软件和被控对象进行建模，运行桌面仿真和 HIL 测试，并生成产品级代码和认证交付物
结果
- 开发和认证时间减半
- 软件质量提高
- UL 认证简化
用于数据中心和关键应用的 Saft Flex’ion Gen2 电池系统。
如果电网出现故障，医院、数据中心和工厂就需要使用不间断电源。Saft Flex’ion Gen2 电池系统可为任务关键型应用提供高达 220 kW 的持续电力。
为了加速 Flex’ion Gen2 BMS 软件的开发，Saft 通过 MATLAB® 和 Simulink® 采用了基于模型的设计。这种方法使 Saft 工程师能够在硬件上进行测试之前验证设计，并帮助他们符合 UL 1998 和其他行业标准对于安全性和可靠性的要求。
Saft 的电池系统工程师 Do Hieu Trinh 表示：“由于我们使用 Simulink 对 BMS 应用软件和被控对象都进行了建模，因此，我们一旦明确了需求，就可以立即开始验证我们的软件。这种验证不仅对 UL 认证至关重要，而且对确保我们产品的质量也不可或缺。”
挑战
过去，Saft 使用了传统的开发方法。他们用 C 语言手动编写软件，再对其进行编译，然后直接在嵌入式硬件上运行测试。然而，在这些测试中发现的错误很难进行调试，因为它们到底位于软件中还是先前未经测试的硬件中尚不清楚。
由于测试直到硬件可用时才开始进行，因此，工程师往往临近项目截止期限时才会发现需求存在问题。这么晚才发现问题不仅增加了项目成本和产品交付延期的风险，而且加大了解决这些问题的难度。为了加速 Flex’ion Gen2 BMS 软件的开发，Saft 希望通过建模和仿真在早期验证设计。
解决方案
Saft 工程师与 MathWorks 顾问进行了通力协作，根据基于模型的设计和 IEC Certification Kit 制定了符合 UL 1998 标准认证要求的开发流程。
Saft 工程师使用 Simulink 开发了 Flex’ion Gen2 硬件的被控对象模型，包括 DC-DC 转换器、断路器、逆变器、传感器以及数百个锂离子电池电芯。他们创建了一个电池电芯模型，并将其复制用于电池系统中的每个电芯（共 224 个）。然后，他们以不同的保真度创建了该模型的多个变体。
该团队使用 Simulink 和 Stateflow® 对 BMS 应用软件进行了建模，其中包含用于管理、安全和诊断功能的单独组件。
使用 Requirements Toolbox™，该团队在 Flex’ion Gen2 技术规范中的需求与实现每个需求的 Simulink 模型元素之间确立了双向可追溯性。
为了验证应用软件模型，该团队运行了桌面仿真。在仿真时，他们使用 Simulink Coverage™ 测量了模型覆盖率，并标识出模型中未测试的元素。
他们使用 MATLAB 脚本实现了桌面端仿真自动化，同时开发了一个包含 1500 多个测试用例的测试套件。他们在 Simulink 中使用加速模式缩短了该测试套件的仿真时间。
在通过仿真验证了应用软件后，该团队与合作伙伴共享了模型，供他们从该模型中生成符合 MISRA® 要求的 C 代码。合作伙伴随后对该代码进行了编译，并将其部署到了 BMS 生产硬件上。
为了准备好硬件在环 (HIL) 测试，Saft 工程师使用 Simulink Coder™ 从 Simulink 被控对象模型生成了 C 代码。然后，他们先在 HIL 测试平台上执行了为桌面仿真开发的相同测试用例，再在 Flex’ion Gen2 电池系统上测试了 BMS 软件。
Saft 的 Flex’ion Gen2 获得了 UL 1998 认证，现已投入生产。
结果
- 开发和认证时间减半。Trinh 说，“借助基于模型的设计，我们将开发和认证 BMS 软件所需的时间减少了 50% 以上。这可能得益于我们在整个开发过程中使用 Simulink 模型作为可执行规范来进行仿真、测试和认证。”
- 软件质量提高。Trinh 说，“过去，我们直接在开发板上进行所有软件测试，因此只能运行有限数量的测试用例。通过基于模型的设计，我们能够重复运行数百个桌面仿真和 HIL 测试用例。这样，我们就能够尽早检测到问题，并找出用以前的方法很难发现的问题。”
- UL 认证简化。Trinh 说，“对我们来说，将 IEC Certification Kit 和基于模型的设计结合使用的最大好处是，在项目的各个阶段，我们都知道该做什么、如何做以及何时做。尽管这是我们第一个需要 UL 1998 认证的项目，但我们第一次尝试就通过了验收测试。”
