熠速海陆空RCP&HIL连载方案——eVTOL能源篇

熠速eVTOL RCP&HIL解决方案

飞控系统RCP&HIL解决方案

上篇：飞控系统RCP&HIL解决方案

熠速海陆空RCP&HIL连载方案之eVTOL飞行控制系统篇

eVTOL的核心系统主要系统

飞行控制系统：

飞控计算机、传感器、执行器

能源系统：

动力电池/燃料电池、电池管理系统、高压配电系统

推进系统：

电机及控制器、齿轮机构、螺旋桨

航电系统：

GPS、数据链、传感器

可提供飞控系统控制器的快速控制原型开发和硬件在环仿真测试平台，可满足飞控系统的数字化实时仿真测试、半物理仿真测试以及多系统的联合仿真测试。

可提供能源管理系统（如电池管理系统、燃料电池控制系统）的快速控制原型开发和硬件在环仿真测试平台，可满足能源管理系统的数字化实时仿真测试、半物理仿真测试以及多系统的联合仿真测试。

可提供推进控制系统（如电机控制器）的快速控制原型开发和硬件在环仿真测试平台，可满足推进控制系统的数字化实时仿真测试、半物理仿真测试以及多系统的联合仿真测试。

可提供航电接口或协议仿真测试平台，可满足航电系统的数字化仿真测试、半物理仿真测试以及多系统的联合仿真测试。

eVTOL的能源系统的核心在于电池管理系统（BMS）。在此领域，熠速的方案不仅对较为常见的纯电电池管理系统开发和测试有完整且丰富技术储备和项目案例之外，还具备采用氢燃料的eVTOL能源系统FCU、BMS的开发及验证能力！

能源系统RCP解决方案系统结构图

由实时仿真机和信号调理和功率驱动组成。

 实时仿真机快速控制原型系统的硬件核心，采用X86架构，CPU中加载实时操作系统，可实时计算飞控算法。通过PCIe总线拓展各种类型的I/O和总线板卡，可用于连接外部传感器和执行器，板卡的种类和数量选择取决于飞控实际所需的接口。

对于和传感器以及执行器规格不匹配的信号，可采用信号调理模块进行调理转换实现例如shunt类型的电流传感器信号。

对于BMS和FCU控制系统中，部分被控的执行器需要高边或者H桥驱动，比如BMS高压系统中的继电器或者MOS，燃料电池系统的喷氢阀等，需要使用功率驱动模块实现驱动功率放大。

安装建模仿真软件、I/O驱动库、试验管理软件和自动化测试软件。

Simulink，支持使用FMU的形式导入第三方建模软件模型。

实时仿真机的所有接口和硬件配置通过I/O驱动库在Simulink模型中图形化实现，模型搭建完成之后，可通过Simulink进行自动代码生成并编译为实时机可用的可执行文件。上位机电脑通过以太网和实时仿真机连接。

用于对实时机、测试工程进行配置和管理，提供丰富的图形化GUI界面，无代码实现信号数据观测、记录以及参数在线调整。

控制对象，电池包或者燃料电池堆。

由实时仿真机、高压程控电源、程控直流电源、负载模拟/真件、电池模拟器、信号调理和故障注入组成。

作为HIL台架的硬件核心，实时仿真机采用X86架构，CPU中加载实时操作系统，可实时计算电池包、电堆模型。通过PCIe总线拓展各种类型的I/O和总线板卡，可用于模拟传感器和执行器信号，连接真实控制器。板卡的种类和数量选择取决于待测控制器实际所需的接口。

BMS HIL测试使用，用于模拟电池总压和母线高压，配合高压MOS或继电器可模拟高压上下电和预充过程。

模拟控制器的低压直流供电。

模拟执行器负载，可以通过电阻等虚拟负载的形式模拟，或者直接使用真实负载如高压继电器/MOS（BMS HIL）、喷氢阀（FCU HIL）和实时仿真虚实结合，可以更精确模拟被控对象。

BMS HIL测试使用，用于模拟电池单体电压，供BMS控制板的AFE芯片采集，并实现均衡测试。

传接到连接线束中，可实现控制器线束的开路、短路电气故障的模拟，测试控制器的诊断功能。

对于和待测控制器连接不匹配的信号，可采用信号调理模块进行调理转换实现，比如总电流传感器shunt信号。

安装建模仿真软件、I/O驱动库、试验管理软件和自动化测试软件。

Simulink，支持使用FMU的形式导入第三方建模软件模型。

对于BMS 控制器的测试

熠速可提供全套的BMS HIL测试模型库，此模型库包含常见的三元锂电池或磷酸铁锂电池单体模型、总压模型以及充电模型等：

BMS HIL模型库

• 基于Simulink基础模块的高效数学建模：计算周期≤1ms；

• 丰富的锂电池、磷酸铁锂电池等化学电池模型，可提供2阶RC、3阶RC等效电路模型、高压系统模型、国标/欧标/美标/日标快慢充电桩模型；

• 100%白盒开源模型，无license绑定，方便用户二次修改；

• 采用半定制化模式，根据用户需求灵活开展模型开发。

对于FCU 控制器的测试

熠速可提供全套的FCU HIL测试模型库，此模型库包含eVTOL中常用的质子交换膜燃料电池（PEMFC）模型、空气路模型、氢气路模型、温度模型以及电路模型等：

 FCU HIL模型库

• 基于Simulink基础模块的高效数学建模：计算周期≤1ms；

• 丰富的电化学模型，可提供氢燃料电池、液流电池模型等；

• 100%白盒开源模型，无license绑定，方便用户二次修改；

• 采用半定制化模式，根据用户需求灵活开展模型开发；

实时仿真机的所有接口和硬件配置通过I/O驱动库在Simulink模型中图形化实现，模型搭建完成之后，可通过Simulink进行自动代码生成并编译为实时机可用的可执行文件。上位机电脑通过以太网和实时仿真机连接。

用于对实时机、测试工程进行配置和管理，提供图形化的GUI界面，无代码实现信号数据观测、记录以及参数在线调整。

图形化创建测试用例，批量化执行测试用例并生成测试报告。

需要测试的真实电池管理系统（BMS）控制器或燃料电池控制器（FCU）。

【关于熠速】

上海熠速信息技术有限公司，2017年3月成立于中国上海，是一家持续和快速成长的高新技术企业，2022年底获得国家“高新技术企业”证书。

熠速围绕嵌入式系统开发和测试，为用户提供硬件在环仿真系统(HIL)、快速控制原型（RCP）、电机控制算法开发、嵌入式数据库等覆盖各类控制器的解决方案。

目前熠速在北京、南京、西安、合肥、重庆、成都、广州、深圳都设有分公司，服务当地片区客户。熠速坚持“以客户为中心、为客户创造价值”的宗旨，第一时间为您提供优质且专业的服务！