用于电动汽车开发的MATLAB和Simulink

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

MATLAB软件®、Simulink®Simscape™使工程师能够通过系统地使用数据和模型,提前开发电动汽车(EV)。您可以使用预先构建的参考应用程序来降低模拟的障碍。使用MATLAB和Simulink,您可以:

  • 使用基于模型的系统工程设计复杂电动汽车架构并优化系统
  • 为电池建模并开发电池管理系统(BMS)
  • 为燃料电池系统(FCS)建模并开发燃料电池控制系统(FCCS)
  • 为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工作流和人工智能(AI)
电动汽车概述

开发系统架构(Architecture)并进行系统仿真

电动汽车需要在涉及多领域系统集成的车辆层面进行设计和分析。使用MATLAB、Simulink和Simscape,您可以:

  • 使用预先构建的通用动力传动系统配置参考应用程序,通过电机、发电机和储能部件快速启动和运行,获得完整的EV仿真
  • 执行分析,如架构权衡、电机和电池尺寸以及控制参数优化
  • 集成、分析和测试多域系统
  • 在单个环境中捕获系统架构、详细设计和实施细节,并在不同流程步骤的模型之间进行数字跟踪
  • 在从架构(architecture)、分析到硬件在役(HIL)测试的整个设计流程中重用模型

电池模型和BMS开发

精确的电池建模前端负载针对不同充放电和环境条件开发电池和BMS。使用MATLAB、Simulink和Simscape,您可以:

  • 建模和模拟电池并开发BMS
  • 使用等效电路对电池进行建模,并使用复杂的电路拓扑增加保真度
  • 模拟电池的非线性、热效应、SOC/SOH和退化
  • 支持BMS开发,包括AUTOSAR和认证工作流的控制逻辑、自动代码生成和闭环仿真
  • 在BMS中实现电压和温度监控、热保护和过充保护以及电池平衡和隔离等功能

为燃料电池系统建模并开发燃料电池控制系统

精确的燃料电池系统(FCS)建模,例如聚合物电解质膜(PEM)、FCS的前负荷开发以及燃料电池控制系统(FCCS)在不同操作和环境条件下的建模。使用MATLAB、Simulink和Simscape,您可以:

  • 对FCS进行建模和仿真,并开发FCCS
  • 使用基于电化学或实验数据的第一性原理对PEM燃料电池进行建模
  • 模拟燃料电池电动汽车(FCEV)的燃油经济性、性能和热效应
  • 支持FCCS开发,包括控制逻辑、自动代码生成和闭环验证,并支持AUTOSAR和认证工作流
  • 实现电流、电压、电源监控和热管理等功能

为逆变器、牵引电机建模并开发电机控制软件

在硬件测试之前,准确的电机建模将预先加载电机和电机控制单元(MCU)的设计。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逼真度对电机进行建模
  • 使用能源、功率半导体和永磁同步电机(PMSM)和感应电机(IM)等机器的模型库设计、模拟和验证功率转换系统
  • 使用块实现MCU开发,用于创建和调整面向现场的控制、PID控制器的自动调整、自动代码生成和闭环仿真验证,包括支持AUTOSAR和认证工作流的HIL

部署、集成和测试控制算法

电动汽车开发商越来越需要遵守安全标准。使用MATLAB和Simulink,您可以:

  • 自动生成优化的C和HDL代码
  • 跟踪需求,度量代码/模型的质量,并自动生成测试用例
  • 遵守ISO 26262参考工作流满足功能安全要求
  • 使用ISO 26262预先认证的工具
  • 利用AUTOSAR块集(经典的和自适应的)对AUTOSAR软件组件进行建模,模拟合成,并导入/导出ARXML文件
  • 与CI/CD/CT管道集成,生成代码、部署包,并自动化回归测试

在电动汽车开发中使用数据驱动工作流和AI

在电动汽车开发中使用数据驱动的工作流和人工智能

使用测试数据和实际驾驶数据,您可以做出设计决策,构建简化模型以加快仿真速度,并开发维护服务。使用MATLAB和Simulink,您可以:

  • 利用完整的人工智能工作流:数据准备、人工智能建模、仿真和测试,以及在嵌入式硬件、边缘设备、云或企业服务器上的部署
  • 从AI建模的预构建算法、模型和参考示例开始
  • 从数据库、云源、二进制文件(如MDF)等访问数据
  • 通过点击式应用程序训练模型,实现机器学习和深度学习
  • 从更广泛的AI社区导入模型以进行转移学习和部署
  • 将AI集成到系统范围的模型中,并在转向硬件之前进行模拟和验证
  • 使用AI功能预测剩余使用寿命、预测维护、构建数字双胞胎,并将AI引入Simulink

为什么使用MATLAB和Simulink进行电动汽车开发?

Simulink集成了153多种第三方工具和语言,使其广受欢迎集成平台。

从各种模型中进行选择,以在模型之间进行适当的权衡保真度和执行速度用于您的用例。

使用降低模拟障碍参考示例、培训课程和文档。

利用MathWorks咨询加快发展项目。

会见合规性和认证标准(ISO 26262、ASPICE、MISRA-C等)和基于模型的设计工作流。

转到概念到部署在MATLAB和Simulink环境中。