虛擬ECU:純電動汽車發展下的新選擇

迪捷软件發表於2024-07-05
人類文明的進步是一個不斷自我否定、自我超越的過程。21世紀以來,隨著科技進步和經濟社會發展,能源和交通系統已從獨立於自然環境的孤立系統,轉變為與自然、技術、社會深度耦合的複雜系統。為實現可持續發展和應對氣候變化,世界各國都在積極推進能源結構調整和技術創新,以確保在未來國際競爭中掌握主動權。新能源汽車技術、無人駕駛技術、智慧網聯技術作為新的汽車形態,被視作取代燃油汽車的解決方案,將實現交通系統的整體革新。

新能源汽車可分為插電式混合動力汽車、燃料電池汽車和純電動汽車。插電式混動汽車的結構複雜、造價高;燃料電池汽車則有著製造成本高、基礎設施建設困難等問題。目前社會普及度、認可度最高的是純電動汽車,電動汽車產業被全球公認為全新經濟增長點,近年來,多國紛紛出臺規定,禁止銷售燃油汽車,大眾、豐田、寶馬等行業龍頭企業也正在向新能源汽車領域轉型。

▲歐盟、美國加州關於燃油車禁售的相關新聞

我國的純電動汽車發展能夠有效解決三大痛點:緩解能源危機、改善燃油車帶來的汙染問題、擺脫中國汽車產業大而不強的局面。目前比亞迪、北汽新能源、吉利、“蔚小理”等一系列國產新能源汽車勢頭正盛,動力電池技術、驅動電機技術及管理技術都已有質的飛躍。

動力電池是電動汽車唯一動力來源,其重要性不言而喻。近年來,隨著新能源汽車保有量不斷增加,起火事故也時常被報導出來,僅2022年第一季度,國內新能源汽車的火災數量就達到了640起,相當於每天發生7起。起火點一般是動力電池包,尤其在炎熱、潮溼的天氣,電池包發生自燃的可能性會更大,因此,開發一個可靠的電池管理系統(Batery Management System,以下簡稱BMS)對電池組的合理、高效利用是非常有必要的。

BMS的優勢:

  • 實現電池效能的最佳利用,極大提高車輛行駛距離,提升車輛動力效能;
  • 保證電池組的健康執行,延長其使用壽命;
  • 對電池組進行實時監控,避免重大失效導致的人身財產安全問題,也能大幅度減少電池組的維修費用。

隨著數字化技術的蓬勃發展,數字孿生、物聯網等技術在工業領域得到了廣泛應用,也為動力電池的升級提供了新策略、新途徑等前沿技術支援。虛擬ECU(Electronic Control Unit,電子控制單元)基於數字孿生理念而生,指透過數字化的方式建立真實環境下ECU物理實體的數字模型(也可稱虛擬原型),為開發團隊提供資料虛實交融、雙向反饋、實時互動、決策分析和快速迭代最佳化的能力,使汽車動力電池全生命週期物理空間和資訊空間的高效協同成為可能。比亞迪、寧德時代等車企及其供應商已對此開展前瞻技術研究,透過數字孿生技術來提高電池管理能力已逐步成為動力電池行業的發展趨勢。

天目全數字實時模擬軟體SkyEye是一款國產自主的基於視覺化建模的硬體行為級模擬平臺,能夠用於汽車BMS虛擬模型的搭建。基於SkyEye的BMS系統包含英飛凌TC377晶片、CAN匯流排及感測器裝置,可執行不做任何修改的真實BMS控制器程式。工程師可不受硬體資源限制快速構建虛擬BMS系統,有效縮短整車研發週期。

▲SkyEye汽車BMS系統模擬案例

基於SkyEye的虛擬BMS系統有著如下優勢:

  • 無需關心真實線纜繁瑣的連線關係,工程一次搭建,持續可複用;
  • 模擬真實CAN匯流排和BMS控制器硬體,支援幾乎無限數量的模擬硬體;
  • 支援符合AUTOSAR協議的OS及應用程式的執行;
  • 整合原有CANoe上位機軟體,可透過SkyEye GUI介面模擬注入真實資料。

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