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为什么选择电力驱动装置?

电力驱动装置具有众多优势和广泛的应用潜力,因此近几年来它们的采用量增加也就再自然不过了。电动机可以做得非常小,几乎能安装在任何地方。它们具有极高的动态响应性能,可在较低转速下输出高扭矩。其他优势还包括:可按需供电,使节能性能得到提高;可控制性更好,维护更简单。

所有这些优势再加上汽车应用的排放标准法规日益严格,将进一步提升电力驱动装置的使用量。

要求

电力驱动装置的所有优势也满足开发和测试流程的特定要求。

电力驱动装置提供极高的动态响应性能,而这正是用于在真实环境中验证和运行控制器的原型开发系统和用于验证最终产品级 ECU 的正确行为的测试系统所需要的。由此带来的一些挑战包括仿真步长短、传感器输入仿真和脉宽调制 (PWM) 同步。

为什么选择 dSPACE?

dSPACE 拥有数十年的经验,深谙电力驱动技术的特殊要求,并提供一套全面的快速控制原型 (RCP)、ECU 产品级代码自动生成和硬件在环 (HIL) 仿真工具链。dSPACE 产品无缝协作,提供便捷的开发和测试环境。他们从强大的实时处理器、用户可编程 FGPA 和全面的 I/O 接口等硬件充分受益。dSPACE 还提供数据处理和控制器或被控对象模型的专用功能库。成熟的软件产品支持从 Simulink® 中第一个功能模型到全面实时测试的过渡。dSPACE 硬件和软件共同提供精确调整各个部件的无缝工具链。

dSPACE 为全球客户提供支持,支持覆盖从第一次控制器开发到最终测试通过的全程。在整个开发过程中,dSPACE 工程服务甚至会为最具挑战性的项目提供协助。所有支持均以最灵活的方式在您最方便的时候提供。

使用快速控制原型的开发过程。

控制器设计和快速控制原型

电动机的日益普及需要投入大量精力开发、验证和实施所需的控制算法。通过配合使用基于模型的设计和快速控制原型 (RCP) 来加速真实 ECU 控制算法的设计迭代,可以最大限度减少这种额外的工作量。

新控制器功能通常在 MATLAB®/Simulink®/Stateflow® 中以模型为基础进行开发。

dSPACE RCP 系统让新控制算法成为现实,并能够让您在真实环境中快速、顺畅地优化和测试新控制策略。这可以帮助您检测设计缺陷并立即纠正。

快速迭代 — 最大限度的自由

dSPACE 提供众多现成的软件和硬件组件,可供车载使用(例如,模块化 AutoBox 和紧凑型 MicroAutoBox II)和实验室或测试台使用(例如,模块化 Expansion Box 和紧凑型 MicroLabBox®)。RCP 硬件的处理能力和内存空间要比实际产品级 ECU 大得多,因此几乎无需考虑任何硬件局限性。RCP 硬件可替代 ECU 或用作现有 ECU 的扩展,例如您不得不仅采用一部分 ECU 功能时。为了将 RCP 系统连接到现有 ECU,dSPACE 提供了全面的 ECU 接口工具环境(例如,ECU Interface Manager、DCI-GSI2)。

借助 dSPACE 的实施软件和实时接口 (RTI),只需点击一下按钮,即可在 dSPACE RCP 硬件上实施使用 MATLAB®/Simulink®/Stateflow® 设计的模型。具备众多接口功能的图形 RTI 模块库支持您将输入和输出连接到模型。通过使用 dSPACE 实验软件 ControlDesk®,您可通过在运行时使用图形控件监控和调整变量来优化控制算法。如果在测试过程中需要修改控制算法本身的功能,只需在 Simulink 中更正功能,然后再次传送给硬件,直到满足所有要求为止。dSPACE 硬件和软件的完美迭代提供了便捷的开发和测试环境。

在存储器占用和执行速度方面,TargetLink 代码能轻易匹敌编程人员的效率,而且不牺牲可读性。

控制器实施和产品级代码生成

在开发新功能并进行了彻底的测试之后,需要在目标 ECU 上实施这些功能。这意味着需要从 MATLAB®/Simulink®/Stateflow® 模型生成产品级代码,同时还要考虑特定 ECU 的特性,如内存和计算能力。

dSPACE 的产品级代码生成器 TargetLink® 直接从 MATLAB/Simulink/Stateflow 生成高效的 C 代码,并允许通过内置仿真和测试进行早期验证。这显著缩短了所需的执行时间,并使您的规范与产品级代码之间保持系统一致性。模型层面上的更改将迅速转换为代码。

高效高配置性代码

TargetLink 专为自动生成产品级代码而设计。其提供的高效代码具备两大主要优势:

  • 对 RAM/ROM/堆栈内存的影响极小
  • 最坏执行时间 (WCET) 短

TargetLink 功能一览

使用 TargetLink 生成产品级代码的典型开发流程。

  • 直接从 Simulink®/Stateflow 生成产品级代码
  • 高效的定点式和浮点式代码
  • 综合定点支持,包括自动缩放
  • 强大的软件设计和测试功能
  • 通过 MIL/SIL/PIL 仿真直接验证,带有集成数据日志和绘图功能
  • 支持基于组件的模块化开发
  • 利用 TargetLink 数据字典高效地管理数据
  • 性能强大,固有的 AUTOSAR 支持特性
  • 通过 ISO 26262、IEC 61508 及派生标准的认证
  • TargetLink Ecosystem — 基于模型开发的强大工具链,由第三方提供商的补充工具和服务扩展

控制器测试和硬件在环仿真


在产品级 ECU 上实施 ECU 功能之后,必须在真实场景中测试这些功能。功能测试可通过硬件在环 (HIL) 仿真执行,这种仿真方法是对 ECU 的环境(交互组件或者甚至整个系统)进行仿真。通过 HIL 仿真,您可以轻松测试所有不同类型的电动机及其 ECU。


对于真实的电池管理控制器测试,dSPACE 提供了 HIL 仿真器系统 SCALEXIO® 以及用于电池仿真的特殊硬件和软件,如具有高电压精度和电气隔离功能的 HIL 测试实时硬件或用于锂离子电池和镍氢电池的仿真模型。对于电力驱动系统的实时仿真,dSPACE 提供了基于 FPGA 的 I/O,用于捕获门驱动信号和仿真电动机电流。仿真模型与 ASM 电气组件库(适用于基于处理器的仿真)和 XSG 电气组件库(适用于基于 FPGA 的仿真)等组合使用时,您可以构建功能强大的 HIL 测试系统。借助新推出的电力系统仿真包,可以轻松从电路拓扑生成处理器和 FPGA 的仿真模型。dSPACE 系统覆盖从整流器和逆变器的电力驱动控制器闭环仿真到直流/直流变换器和风能/太阳能转换器等的诸多应用。


仿真 ECU 的环境(交互部件或者甚至整个系统)具有以下几大优势:


  • 功能测试有可能在早期开发阶段完成,甚至在所有零部件成型之前完成
  • 实验室测试可减少时间和成本,并且在受控条件下进行
  • 可以在不给驾驶员或受控机器带来风险的情况下测试故障及通常危险状况下的 ECU 行为
  • 这些测试可复现,并且可以自动进行

访问电动机 ECU 的多种方式

通过 HIL 仿真器可以从不同级别访问用于控制电动机的 ECU 或其他系统。具体使用哪个接口取决于测试目的和项目条件:


  • 信号等级:电力电子装置、电动机和机械环境仿真:
    • 可扩展性非常高,不论功率等级是多少,均可灵活设置参数
    • 可完全访问模型
    • ECU 的内部信号必须可以访问
  • 电功率级:电动机和机械环境仿真:
    • 可以使用产品级 ECU(包括功率级)
    • 可完全访问模型
    • 在一定功率范围内可灵活设置电动机参数
  • 机械级:机械环境、产品级 ECU 和真实电动机仿真:
    • 机械部件测试

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