在汽车电气化的竞争格局中、原始设备制造商 (OEM) 无法妥协的一点是混合动力和电动汽车的安全性和可靠性。

为了实现安全性和可靠性，汽车的电池管理系统 (BMS) 必不可少：

• 避免电芯故障。
• 通过电芯和环境传感器监控快速检测故障并对其作出反应。
• 持续监控汽车高压系统内的隔离情况。
• 估计车辆可行驶里程。
• 评估充电或驱动的最大功率。
• 根据电池组容量延长可行驶里程。
• 延长电池组更换或回收前的电池循环次数。

虽然人们对 BMS 更高可靠性的需求不断增加，但对缩短开发周期的需求也在增加。鉴于这些类型系统的复杂性，OEM 正在寻求与系统开发商、半导体公司及其第三方合作伙伴更紧密的合作以简化开发。图 1 显示了电动汽车 (EV) BMS 的一个示例。

这种协作在 BMS 开发期间使用的基于软件的仿真功能中很明显，在此期间，在开发周期的早期阶段就会在正常和过度条件下测试元件和系统，而无需物理硬件或昂贵的测试空间。硬件在环仿真器等工具可以仿真电池模块或电池组、从而加快开发速度、实现紧凑的测试设置、虚拟原型设计、自动测试，以及无需实际的电池组即可为 BMS 开发软件的能力。

通过简化测试流程，仿真器在加速 BMS 领域创新方面发挥着重要作用。

在开发汽车 BMS 时使用仿真器的优势

硬件在环解决方案提供了一种安全的方法来仿真电池电芯、模块或电池组的双极行为。所有电芯的实际高精度电压输出称为电压电平硬件在环测试。

也可以在信号级测试 BMS 主控制器，并仿真电池电芯和电芯监控单元 (CSU)。此方法的重点是在不使用实际高电压的情况下测试 BMS 控制器的功能及其与车辆网络（或任何其他环境）的交互。这为最终硬件提供了更深入的展示，被称为仿真器。

整个电池组（或模块）以及电芯和电池组监测器的仿真功能可实现深度和重复测试。例如、您可以使用 BQ79616-Q1 电池监测器等仿真集成电路在很早期的开发阶段进行测试。在信号级测试 BMS 控制器的另一个潜在用例是与电机控制器或车载充电器等其他控制单元进行集成测试。

BMS 仿真器的功能

dSPACE 电芯控制器虚拟化 (CCV) 可以对电芯控制器功能执行全面的信号级 BMS 测试，无需完整的硬件，也无需高压安全设备（如 图 2 中所示）。

像 dSPACE CCV 这样的 BMS 测试仿真器的优势之一是，它使您能够在昂贵且经常预定的高电压实验室环境之外进行测试。与高电压 BMS 测试相比，信号级方法在价格效率和更紧凑的测试系统尺寸方面具有优势。由于信号级测试不需要任何实际的电芯电压，因此测试系统变得不那么复杂，并且需要的安全装置更少。

信号级测试还提供了设计灵活性。早期测试系统功能使设计人员能够在真实的电池或电池组监控硬件（如 CSU）可用之前专注于优化。除了模拟电芯控制器之外，dSPACE 解决方案还可以仿真与主 BMS 控制器、车辆电子控制单元、实时测试计算机或车辆硬件的通信。

dSPACE 电芯控制器虚拟化解决方案的典型使用案例包括在主 BMS 控制器上运行集成测试，以验证其与其他车辆控制单元的通信，例如混合动力和电动汽车中的电动机控制器（逆变器）或车载充电器。您还可以测试充电状态和运行状况算法以进行故障检测和反应，并在系统或完整的车辆硬件在环仿真器上执行集成测试。

这些仿真器基于功能强大的现场可编程门阵列（如 图 3 中所示），能够满足严格的时序要求。它们支持多种通信协议，可实现快速、安全和隔离的通信。这样可以实现更灵活的测试功能，例如在混合仿真/真实的硬件环境中将仿真电池组连接到电池管理单元。

结语

在汽车 BMS 创新二十年后，仿真解决方案取得了相应的进步，这令人振奋。通过仿真 TI 电池管理 IC，dSPACE 电芯控制器虚拟化解决方案有助于在设计过程的早期加快系统开发。加快的工艺使软件能够在硬件可用之前不断进步，并测试真实情况或极端情况，以帮助提高系统的安全性和可靠性。

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