由于電池的非線性特性和內部環(huán)境評估，估算電池荷電狀態(tài)（SoC）既困難又復雜。神經(jīng)網(wǎng)絡和恩智浦的基于模型的設計工具箱（MBDT）有助于簡化估算電池SoC算法的開發(fā)。
現(xiàn)代電池管理系統(tǒng)（BMS）確保電池組在電動汽車、電源、智能手機、MP3播放器和大多數(shù)電池驅動設備的各種解決方案中安全高效地運行。計算電池的荷電狀態(tài)（SoC）是現(xiàn)代電池管理系統(tǒng)最關鍵的一個功能，該系統(tǒng)評估電池荷電狀態(tài)，就像手機中顯示的電池百分比一樣。準確估算SoC可保護電池，防止放電/過充電并提高其壽命；它還允許解決方案執(zhí)行節(jié)能控制策略。
傳統(tǒng)上，工程師需要建立一個非常精確的電池模型才能得到合理的估算，但這往往很難描述。這個問題促使人們尋找一種替代方案，人工智能在其中發(fā)揮了作用。電池電源管理開發(fā)人員開始使用自適應系統(tǒng)，如神經(jīng)網(wǎng)絡（相當簡單的網(wǎng)絡），來創(chuàng)建電池的數(shù)據(jù)驅動模型，并評估電壓、電流和環(huán)境溫度的歷史記錄，使用這些模型來獲得非常準確的SoC估算。
基于模型的救援
估算電池SoC具有挑戰(zhàn)性和復雜性，因為電池配置是非線性的（很難正確建模），而且內部環(huán)境很難評估（類比實驗室條件和現(xiàn)實世界條件），因此增加了電池的不穩(wěn)定性?；谀Ｐ偷乃惴ㄊ悄壳肮浪沅囯x子電池SoC研究最多的技術。工程師們在基于模型的研究中發(fā)現(xiàn)，設計和部署穩(wěn)健解決方案的范式發(fā)生了變化?；谀Ｐ偷脑O計（MBD）意味著將實現(xiàn)特定功能的圖形元素放在一起，以設計應用。使用MBD構建解決方案相對簡單，應用邏輯圖被轉錄到基于模型的軟件環(huán)境中，可實現(xiàn)控制算法。
在基于模型的軟件環(huán)境（MathWorks®提供的Simulink®）上，通過攝像頭輸入及其轉換算法控制汽車的示例圖
在這些MBD環(huán)境中開發(fā)應用有助于實現(xiàn)以下功能：
模擬：在與硬件交互之前驗證算法可以節(jié)省時間和金錢
自動生成代碼：避免許多手寫代碼問題，同時提高設計穩(wěn)定性/誤差穩(wěn)健性
重用：一旦模型準備就緒并經(jīng)過徹底測試，就可以在任何其他模型中重用該功能
聚焦應用本身：查看表示應用（算法、邏輯…）的圖表，而不是研究大量代碼行，搜索嵌入的注釋以理解其含義——不糾纏于次要細節(jié)，而是以應用/模型為中心
使用MBD觀點有助于彌補現(xiàn)代應用日益增加的復雜性。它還利用了嵌入式設計開發(fā)中常用的軟件抽象層（硬件優(yōu)化的設備驅動程序，加上實現(xiàn)特定功能的中間件和庫），同時增強了驅動程序的代碼優(yōu)化和可重用性。
典型的開發(fā)工作流程是編寫（C代碼）應用算法，并將其與特定硬件函數(shù)調用集成，與之相比，代碼是在MBD開發(fā)中從模型自動生成的。此外，它還可以與必要的硬件專用軟件配合使用，將編程轉換為模塊參數(shù)配置。
MATLAB和基于模型的設計工具箱
此外，我們提供?S32 Design Studio IDE，在該IDE中，通過構建、調試和配置嵌入式工具執(zhí)行編程（允許以圖形化方式設置和初始化設計中使用的驅動程序、中間件和庫）。除了經(jīng)典的調試器選項外，我們還提供FreeMASTER，這是恩智浦的數(shù)據(jù)可視化工具，支持實時應用調試，可驗證系統(tǒng)行為是否具有強制性能。FreeMASTER的功能包括寫入和讀取變量、內存位置以及監(jiān)控嵌入式目標上的所需信號等選項。
模型在環(huán)（MiL）
MBD應用可以在Simulink生態(tài)體系中使用其模擬功能進行驗證，而測試和驗證可以從需求定義階段開始執(zhí)行，也可以設計和模擬簡單的模型來驗證算法的高級行為。之后，人們可以在更詳細的水平上對設計的某些功能和子系統(tǒng)進行獨立建模、測試和模擬；還可以顯示和分析結果——所有這些都可以在支持PC的環(huán)境中檢查此想法的可行性。
軟件在環(huán)（SiL）
在模擬結果滿足所施加的系統(tǒng)行為后，可以在主機PC上生成和執(zhí)行代碼，進行設計。SiL提供了將實現(xiàn)的邏輯轉錄成代碼的想法，應用在目標系統(tǒng)上運行之前，為代碼優(yōu)化和效率改進創(chuàng)建背景。
處理器在環(huán)（PiL）
應用的各種模型或部分部件可以直接在目標上進行測試。PiL提供與所選硬件運行開發(fā)的應用邏輯的能力相關的信息。工程師可以比較在所有這些階段獲得的結果，支持在每個開發(fā)階段測試設計。
MCU最終應用
MBDT簡化了從先前測試和驗證的模塊構建應用，并將其部署為最終解決方案。工程師可在任何階段使用MBDT來利用其功能：數(shù)學函數(shù)模擬、代碼生成和MCU驅動器配置與控制。
MATLAB和基于模型的設計工具箱
除了強大的MBDT功能和特性，我們的MBDT團隊還提供了一個廣泛的在線工程支持網(wǎng)絡社區(qū)，其中包含代碼示例、論壇答案、快速入門指南、101個教程和更多資源，用于開始設計、驗證和部署嵌入式應用：MBDT網(wǎng)絡社區(qū)。他們還開發(fā)了一系列在線研討會，從初級到高級，展示電機控制?（指導如何從頭開始構建PMSM或BLDC應用程序，逐步完成開發(fā)過程）或電池管理系統(tǒng)應用（包括使用MathWorks將基于深度學習的荷電狀態(tài)估算算法部署到NXP S32K3 MCU培訓中）
使用基于模型的設計工具箱（MBDT）可以簡化電池荷電狀態(tài)（SoC）估算算法的開發(fā)，有助于電池管理系統(tǒng)（BMS）的嵌入式軟件開發(fā)。MBDT利用軟件抽象層從SoC算法模型自動生成代碼，輕松地將編程轉換為模塊參數(shù)配置。
電動汽車鋰離子電池荷電狀態(tài)（SoC）估算的當前趨勢
各種電流模式下基于模型的電荷狀態(tài)估算算法
作者：
Irina Costachescu和Razvan Chivu
恩智浦半導體基于模型的設計工具箱（MBDT）團隊
Irina是基于模型的設計工具箱（MBDT）團隊的軟件工程師。Irina參與了從框架設計到外設支持等所有MBDT開發(fā)階段。Irina還為MBDT創(chuàng)設了相關的網(wǎng)絡研討會、視頻和培訓課程。Irina擁有羅馬尼亞布加勒斯特理工大學自動控制和系統(tǒng)工程學士學位和復雜系統(tǒng)碩士學位。
Razvan一直在半導體行業(yè)工作，其工作重點是汽車工具。他目前是羅馬尼亞布加勒斯特基于模型的設計工具箱（MBDT）團隊的工程經(jīng)理。Razvan擁有布加勒斯特理工大學的計算機科學學士學位和工程碩士學位。
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