基于电动汽的快速充电电池系统开发

什么是基于模型的设计？

基于模型的设计是在整个开发过程中系统地使用模型。利用基于模型的设计，虚拟模型成为开发过程的核心，从而改进交付复杂系统的方式。 使用 MATLAB 和 Simulink 进行基于模型的设计，可以缩短开发周期，使开发时间至少减半。

尝试新的设计思路和创意，并通过建模和仿真进行快速、可重复的测试

通过报告、编码和验证等关键步骤的自动化，消除人工步骤并减少人为错误

在需求和系统架构与组件设计和测试之间建立一个可追溯的数字线索

执行预测性维护，检测故障，并使用模型作为数字孪生来优化运营中的系统

什么是嵌入式代码生成？

嵌入式代码生成从根本上改变了工程师的工作方式。如今，工程师不再需要手工编写数千行代码，而可以选择自动生成产品级代码，由此实现了效率提升、质量改进并且促进了创新。 使用 MathWorks 嵌入式代码生成产品 Embedded Coder，您可以：

针对浮点或定点处理器设计实时应用

从 MATLAB 和 Simulink 生成 C 和 C++ 代码

为特定处理器架构（包括 SIMD 和 GPU）优化代码

重用手写代码（既有或专用功能）

分析和验证嵌入式代码

实现行业标准合规

使用 Embedded Coder Quick Start 在 Simulink 中快速开始生成产品级代码。

客户案例：Exponent Energy 公司为电动汽车开发 15 分钟快速充电电池系统

使用基于模型的设计，Exponent Energy 快速地开发了 400V 电动汽车电池组的概念验证 (PoC)，以及可在 15 分钟内完全充满电池的快速充电器。由于开发时间的缩短，Exponent Energy 能够更快地向潜在投资者展示技术，树立对产品的信心，并在竞争激烈的市场中确立自己的领导者地位。 基于模型的设计支持团队之间的有效协作，尤其是在将充电算法从概念验证转换到部署时。此外，由于 MATLAB 和 Simulink 提供了开发算法和模型的标准化方法，新团队成员能够可视化设计和开发过程，轻松快速地参与复杂系统。 最后，借助 Embedded Coder Support Package for Texas Instruments C2000 Processors，工程师能够专注于通过代码生成将算法部署到 TI C2000 微控制器，而不是调试应用程序和驱动程序的 C 代码，同时最大限度地降低现场风险。事实上，仅靠三名工程师就在短短 10 天内实现了 400V 快速充电器，而且他们都不是固件专家。MathWorks 应用工程和培训团队的支持使 Exponent Energy 能够快速掌握必要的工具并加速开发过程。 Exponent Energy 的技术让电池能在 15 分钟内即充满电。经过 3000 个充电周期后，电池容量损失不到 20%。

（上图）Exponent Energy 的灵活能源堆栈，e^pump（快速充电器）和车上的 e-pack 电池。 （下图）测量多个快速充电周期的（电池）健康状态的图 在整个过程中， Exponent Energy 取得得重要成果和优势包括：

使用基于模型的设计将整个解决方案的开发、测试和验证速度至少加快了五倍

借助 Embedded Coder 和面向 TI C2000 的 TSP，通过代码生成加快了产品原型开发速度

开发了一种精确且响应迅速的 BMS，它具有改进的热管理，经过 3000 个快速充电周期后，健康状态仍在 80% 以上

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

小结

尽管基于模型的设计可能带来一系列好处，工程管理者往往担心改变开发流程可能带来风险。尤其是对没有专职人员来试验新流程和学习新工具的小型团队来说，这种担忧在所难免。然而，采用基于模型的设计后，公司往往会反馈，不这么做的话风险更大。 采用基于模型的设计将从根本上改变系统开发方式。对于那些产品成本高达数千甚至数百万美元的公司来说，哪怕只是减少一个原型，也足以在账面上证明其回报。而对于那些产品成本较低的公司来说，如果能让产品率先上市、赢得较高的市场份额，同样能实现可观的回报。于后者而言，基于模型的设计的价值驱动因素是加速开发。无论何种情况，在系统开发中采用基于模型的设计都将持续为公司带来显著的益处。

编辑：黄飞