使用 MATLAB 和 Simulink 开发电动汽车

使用基于模型的设计对电池、电机和控制器进行建模、仿真和开发

借助 MATLAB®、Simulink® 和 Simscape™,工程师能够通过系统地使用数据和模型来前置电动汽车 (EV) 开发。您可以使用预置的参考应用来降低仿真的难度。借助 MATLAB 和 Simulink,您能够:

  • 使用基于模型的系统工程设计复杂的电动汽车架构并优化系统
  • 对电池建模并开发电池管理系统 (BMS)
  • 对燃料电池系统 (FCS) 建模并开发燃料电池控制系统 (FCCS)
  • 对牵引电机建模并开发电机控制单元 (MCU)
  • 部署、集成和测试控制算法
  • 在电动汽车开发中使用数据驱动的工作流以及人工智能 (AI)
电动汽车概述

开发系统架构并执行系统仿真

电动汽车需要在整车层面进行设计和分析,涉及多域系统集成。使用 MATLAB、Simulink 和 Simscape,您可以:

  • 使用针对常见动力总成配置的预置参考应用,快速实现完整的(包括电机、发电机和储能组件的)电动汽车仿真
  • 执行诸如架构权衡、电机和电池选型以及控制参数优化等分析
  • 集成、分析和测试多域系统
  • 捕获系统架构、详细设计和实现细节,全部操作都在同一环境中完成,不同环节的各个模型之间均有数字线索
  • 在从架构到分析到硬件在环 (HIL) 测试的整个设计流程中重用模型

电池建模和 BMS 开发

精确的电池建模可以前置电池和 BMS 开发,考虑不同的充放电工况和环境条件。使用 MATLAB、Simulink 和 Simscape,您可以:

  • 对电池进行建模和仿真并开发 BMS
  • 用等效电路对电池建模,用精巧的电路拓扑提高保真度
  • 对非线性、热效应、SOC/SOH 和电池退化进行仿真
  • 促进包括控制逻辑、自动代码生成和闭环仿真的 BMS 开发,支持 AUTOSAR 工作流以及认证工作流
  • 在 BMS 中实现电压和温度监控、热保护和过充保护,以及电芯平衡和隔离等功能

对燃料电池系统建模与开发燃料电池控制系统

精确的燃料电池系统 (FCS) 建模,如聚合物电解质膜 (PEM),能够前置 FCS 和燃料电池控制系统 (FCCS) 的开发,将多种工况和环境条件考虑在内。使用 MATLAB、Simulink 和 Simscape,您可以:

  • 对 FCS 进行建模和仿真并开发 FCCS
  • 使用电化学的第一性原理或试验数据对 PEM 燃料电池进行建模
  • 对燃料电池电动汽车 (FCEV) 的燃油经济性、性能和热效应进行仿真
  • 促进包括控制逻辑、自动代码生成和闭环验证在内的 FCCS 开发,支持 AUTOSAR 工作流和认证工作流
  • 实现电流、电压、电源监控和热管理等功能

对逆变器、牵引电机进行建模并开发电机控制软件

精确的电机建模能够前置电机和电机控制单元 (MCU) 的设计,使其早于硬件测试。使用 MATLAB、Simulink 和 Simscape,您可以:

  • 对电机、电力电子设备和 MCU 进行建模和仿真
  • 使用自动参数估计等功能,从系统级、控制设计级和电机设计级以所需的保真度对电机进行建模
  • 在设计、仿真和验证电力变换系统时,使用多种模型库,包括电源、功率半导体和各种电机,如永磁同步电机 (PMSM) 和感应电机 (IM)
  • 使用用于创建和调节磁场定向控制、PID 控制器自动调节、自动代码生成的模块来实现 MCU 开发,并在闭环仿真中进行验证,包括支持 AUTOSAR 工作流和认证工作流的 HIL

部署、集成和测试控制算法

电动汽车开发人员越来越需要遵守安全标准。借助 MATLAB 和 Simulink,您能够:

  • 自动生成优化的 C 代码和 HDL 代码
  • 跟踪需求,测量代码/模型的质量,并自动生成测试用例
  • 遵守 ISO 26262 参考工作流以满足功能安全要求
  • 使用经过 ISO 26262 认证的工具
  • 利用 AUTOSAR Blockset(Classic 和 Adaptive)对 AUTOSAR 软件组件建模、对组合进行仿真以及导入/导出 ARXML 文件
  • 与 CI/CD/CT 管道集成,生成代码,打包以用于部署,并自动化回归测试

在电动汽车开发中使用数据驱动的工作流和 AI

在电动汽车开发中使用数据驱动的工作流和 AI

使用测试数据和真实驾驶数据,您可以作出设计决策,构建简化模型以加速仿真,并制定维护服务。借助 MATLAB 和 Simulink,您能够:

  • 利用完整的 AI 工作流:数据准备、AI 建模、仿真和测试,以及在嵌入式硬件、边缘设备、云或企业服务器上部署
  • 利用预置算法、模型和参考示例开始进行 AI 建模
  • 访问来自数据库、云端、二进制文件(如 MDF)等处的数据
  • 使用点击式 App 训练模型以进行机器学习和深度学习
  • 从广大 AI 社区获取模型,导入以进行迁移学习和部署
  • 将 AI 集成到系统级模型,并在硬件测试之前进行仿真和验证
  • 使用 AI 功能来预测剩余使用寿命、预测性维护、构建数字孪生以及将 AI 引入 Simulink 中

Simulink 集成了至少 153 个第三方工具和编程语言,使其成为广受欢迎的集成平台。

针对您的用例,从各种模型中进行选择,以在模型保真度和执行速度之间找到合适的平衡点。

提供参考示例、培训课程和文档,降低门槛,助您轻松开始仿真

利用 MathWorks Consulting 的专业知识加快项目开发。

通过基于模型的设计工作流,满足合规和认证标准(ISO 26262、ASPICE、MISRA-C 等)。

在 MATLAB 和 Simulink 环境中完成从概念到部署的整个过程。