基于simulink&stateflow和RTW的BMS软件开发方法研究

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中图分类号：TV458 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）16-0272-01

1.背景

目前，全球都面临这能源危机，节能减排已为大势所趋。在此种环境下，电动汽车因其相较于传统燃油汽车无可比拟的环保优势得到大力的发展和推广。然而，电动汽车的发展面临的着诸多挑战和难题，尤其是电动汽车电池技术方面，在这种背景下，电池管理系统成为解决问题的关键。

2.课题的目的和意义

电池管理系统（BMS，battery management system）的主要工作是监控和管理蓄电池组，通过该系统，蓄电池的使用效率可以得到很大提升，使用寿命可以延长，从而达到运行成本降低的目的。在BMS开发过程中采用基于RTW软件开发方法，能够从构建好的Simulink模型自动生成优化的、简洁的、可移植的标准C代码。

3.Ah计量法

Ah计量法是最常用的估计方法，如果充放电起始状态为，那么当前状态的SOC为[20]：

其中，为额定容量；为电池电流；为充放电效率，不是常数。

Ah计量法应用中的问题有：电流测量不准，将造成SOC计算误差，长期积累，误差越来越大；要考虑电池充放电效率；在高温状态和电流波动剧烈的情况下，误差较大。电流测量可通过使用高性能电流传感器解决，但成本增加；解决电池充放电效率要通过事前大量实验，建立电池充放电效率经验公式。Ah计量法可用于所有电动汽车电池，若电流测量准确，有足够的估计起始状态的数据，它是一种简单、可靠的SOC估计方法。

4.SOC估算策略

本文的SOC估算主要由三部分组成：SOC的积分计算；SOC的高端修正；SOC的低端修正。其中，SOC的积分计算，要求电池管理系统根据电流的积分值累积电池剩余安时数，积分值每变化+0.2Ah，剩余安时数就增加0.2Ah，积分值每变化-0.2Ah，剩余安时数就减少0.2Ah。电池的SOC=剩余安时数/额定安时数；SOC的高端修正，要求单体最高电压大于等于最高允许单体电压或者总电压大于等于最高允许总电压，且充电电流小于0.1C，且持续了2秒钟，SOC修正为100%；SOC的低端修正，要求单体最低电压电压小于2.5V时，且放电电流小于0.1C，且持续了10秒钟，那么将SOC减半处理。

5.基于simulink/stateflow的SOC仿真模型搭建

利用simulink的基本模块和stateflow的功能，搭建好的模块图如下：

6.仿真结果

输出的SOC波形如下：

7.基于RTW的软件开发方法

在main函数中编写连接函数，使SOC文件与主板参数联系起来。因此，编写init_soc_model函数进行程序的初始化，编写calc_model_soc函数连接SOC与主板的参数。

8.下载调试结果

将通过上述自动代码生成方式生成的SOC估算模块的标准C代码，在CodeWarriorIDE环境下实现数据衔接和程序调用，应用集成的程序采用CPU为飞思卡尔MC9S12DT128系列芯片的电路板进行了实测，测试平台如图4-7所示。，BMS电路板通过24V的直流电源供电，经仿真器连接到上位机中，将程序代码下载至目标板中进行工况测试。

SOC测试。由于主程序运行时间较短，所以对策略中的定时控制模块的影响可以忽略不计。设置与仿真工况相同的初始条件，进行编译并下载至BMS电路板中。设置工况测试，SOC高端修正测试结果如图4-8左图所示。

9.全文总结

基于simulink&stateflow和rtw的bms软件开发方法是一种极具发展前景的新型高效的开发方法，研究此种开发方法对于提高BMS软件开发效率具有重要意义。本文按照该方法的开发要求和步骤，针对BMS中的SOC估算、均衡管理、热管理三个模块进行了研究。

基于simulink&stateflow和RTW的BMS软件开发方法经以上验证，的确是一种简易且行之有效的BMS开发方法。但本文设计的simulink模型采用的三个模型的工况的策略都比较单纯，仅仅对方法能够进行验证，要在具体的工作中也能够适用还需要具体的改进，在实际仿真中，有些输入量人为保证验证结果的明显性进行了人为的设计，例如热管理模块中输入温度的设计，在实际中不可能出现阶跃型的温度，应该是连续的函数。在连续函数作用下，模块的一些性能是否会有变化有待继续研究。

参考文献

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