バッテリーシステム向け MATLAB および Simulink
バッテリーパックの設計およびバッテリー マネジメント システムの開発
バッテリーモデルの作成およびバッテリーパックの設計
Simulink および Simscape Battery は、バッテリーセルのモデル化、さまざまなバッテリーパックのアーキテクチャの設計、平常時および故障時におけるバッテリーパックの熱応答および電気応答の評価を可能にする設計環境を実現します。
- メーカーのデータシートに基づいてセルをパラメーター化する
- さまざまな効果、ジオメトリ、およびトポロジを使用してカスタマイズ可能なバッテリーモデルを作成する
- バッテリーパックへのカスタマイズ可能な流体経路および熱的接続を用いた冷却プレートをモデル化する
- セル間の温度変動を調べ、冷却効率を測定する
- 適切なモデル分解能を設定して、モデル忠実度とシミュレーション速度のバランスを取る
「ハードウェア プロトタイプを使ったバッテリーパックの性能評価には時間とコストがかかることがあります。そのため、当社ではシミュレーションを用いることで、ハードウェアテストを最小限に抑えています。MATLAB、Simulink、Simscape を使ってモデル化およびシミュレーションを行う方法は、物理的なプロトタイプを作成するよりも速く、安全であるうえに、コストも削減できます。」
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バッテリー マネジメント システムのアルゴリズムの開発
Simulink と Simscape を使用して、さまざまな動作条件および環境条件下で必要な性能、安全な動作、許容されるライフスパンを確保するアルゴリズムを開発します。システムレベルのシミュレーションを使用して、バッテリー、電気回路、環境条件、および負荷の動作モデルでの BMS 設計の機能的側面を検証します。バッテリーパックの動的な振る舞いに関する洞察を得て、BMS アルゴリズムの有効性を検討することにより、以下を行います。
- セルの電圧および温度を監視する
- 充電状態 (SOC) および健全性状態 (SOH) を推定する
- バッテリー充電プロファイルを制御する
- 各セルの SOC のバランスを取る
- 必要に応じて、電源および負荷からバッテリーパックを切り離す
「MathWorks のツールのおかけで、設計を初期段階から継続的に検証できる環境が実現し、当社の専門知識を活用して、重要なバッテリー管理技術を開発できるようになりました。」
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バッテリー マネジメント システムのアルゴリズムのテストおよび検証
ラピッド プロトタイピング (RP) またはハードウェアインザループ (HIL) テスト用の Simulink および Simscape モデルから C/C++ および HDL コードを生成し、リアルタイム シミュレーションを用いて BMS アルゴリズムの妥当性を確認します。BMS コントローラーをエミュレートして、マイクロコントローラーまたは FPGA でコードを生成および実装する前にアルゴリズムの妥当性を確認できるようにします。ハードウェア プロトタイプを使用する前に、バッテリーシステムのバランスをシミュレーションする HIL テストを実施して、BMS コントローラーをテストします。
「Speedgoat と MathWorks の製品を組み合わせることで、バッテリー マネジメント システムのアルゴリズムの設計、テスト、妥当性の確認を行うための非常に効率的なワークフローが得られます...」
コードの生成および展開
バッテリー システムのアルゴリズムから、可読性に優れたコンパクトで高効率の C/C++ および HDL コードを生成し、量産マイクロコントローラー、FPGA、ASIC にすぐに実装できます。
- Embedded Coder およびハードウェア サポート パッケージを使用して、組み込みコードを生成し、ARM® Cortex®-A/M/R、C2000、STM32、Infineon® AURIX™、Xilinx® Zynq®、および Intel® SoC のデバイスに展開する
- HDL Coder とハードウェア サポート パッケージを使用して、HDL コードを生成し、Intel (FPGA、SoC)、Xilinx (FPGA、Zynq、RFSoC)、Microchip (FPGA、SoC) のデバイスに展開する
- コード生成設定を最適化し、コード効率を向上させ、レガシコード、データ型、およびキャリブレーション パラメーターとの統合を容易にする
「Embedded Coder と Embedded Coder Support Package for AUTOSAR Standard を使用して、コントローラーモデルから AUTOSAR 準拠の C コードを生成しました。」
