虚拟 ECU：纯电动汽车发展下的新选择

2024-08-06
浙江
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人类文明的进步是一个不断自我否定、自我超越的过程。21 世纪以来，随着科技进步和经济社会发展，能源和交通系统已从独立于自然环境的孤立系统，转变为与自然、技术、社会深度耦合的复杂系统。为实现可持续发展和应对气候变化，世界各国都在积极推进能源结构调整和技术创新，以确保在未来国际竞争中掌握主动权。新能源汽车技术、无人驾驶技术、智能网联技术作为新的汽车形态，被视作取代燃油汽车的解决方案，将实现交通系统的整体革新。

新能源汽车可分为插电式混合动力汽车、燃料电池汽车和纯电动汽车。插电式混动汽车的结构复杂、造价高；燃料电池汽车则有着制造成本高、基础设施建设困难等问题。目前社会普及度、认可度最高的是纯电动汽车，电动汽车产业被全球公认为全新经济增长点，近年来，多国纷纷出台规定，禁止销售燃油汽车，大众、丰田、宝马等行业龙头企业也正在向新能源汽车领域转型。

▲欧盟、美国加州关于燃油车禁售的相关新闻

我国的纯电动汽车发展能够有效解决三大痛点：缓解能源危机、改善燃油车带来的污染问题、摆脱中国汽车产业大而不强的局面。目前比亚迪、北汽新能源、吉利、“蔚小理”等一系列国产新能源汽车势头正盛，动力电池技术、驱动电机技术及管理技术都已有质的飞跃。

动力电池是电动汽车唯一动力来源，其重要性不言而喻。近年来，随着新能源汽车保有量不断增加，起火事故也时常被报道出来，仅 2022 年第一季度，国内新能源汽车的火灾数量就达到了 640 起，相当于每天发生 7 起。起火点一般是动力电池包，尤其在炎热、潮湿的天气，电池包发生自燃的可能性会更大，因此，开发一个可靠的电池管理系统（Batery Management System，以下简称 BMS）对电池组的合理、高效利用是非常有必要的。

BMS 的优势：

实现电池性能的最佳利用，极大提高车辆行驶距离，提升车辆动力性能；
保证电池组的健康运行，延长其使用寿命；
对电池组进行实时监控，避免重大失效导致的人身财产安全问题，也能大幅度减少电池组的维修费用。

随着数字化技术的蓬勃发展，数字孪生、物联网等技术在工业领域得到了广泛应用，也为动力电池的升级提供了新策略、新途径等前沿技术支持。虚拟 ECU（Electronic Control Unit，电子控制单元）基于数字孪生理念而生，指通过数字化的方式创建真实环境下 ECU 物理实体的数字模型（也可称虚拟原型），为开发团队提供数据虚实交融、双向反馈、实时交互、决策分析和快速迭代优化的能力，使汽车动力电池全生命周期物理空间和信息空间的高效协同成为可能。比亚迪、宁德时代等车企及其供应商已对此开展前瞻技术研究，通过数字孪生技术来提高电池管理能力已逐步成为动力电池行业的发展趋势。

天目全数字实时仿真软件 SkyEye 是一款国产自主的基于可视化建模的硬件行为级仿真平台，能够用于汽车 BMS 虚拟模型的搭建。基于 SkyEye 的 BMS 系统包含英飞凌 TC377 芯片、CAN 总线及传感器设备，可运行不做任何修改的真实 BMS 控制器程序。工程师可不受硬件资源限制快速构建虚拟 BMS 系统，有效缩短整车研发周期。