概述
BMS（電池管理系統）作為新能源汽車動力電池與整車的核心紐帶，通過實時監控電壓、電流、溫度及SOC等參數，控制電池充放電過程，保障電池安全性與使用壽命。隨著電動汽車智能化發展，對BMS的響應速度、精度和可靠性要求日益提升。本文基于世冠科技GCKontrol平臺，構建BMS充放電控制模型與二階RC電池模型。
1.前言
BMS（電池管理系統）作為新能源汽車動力系統的核心控制器，承擔著電池安全監護者與能量調度中樞的雙重角色。它通過毫秒級實時監測電壓、電流、溫度及SOC等關鍵參數，動態調節充放電行為，在保障電池安全的前提下最大化能量利用率。本文基于世冠科技GCKontrol平臺，構建了包含控制策略層（BMS充放電模型）與物理對象層（二階RC電池模型、繼電器模型）的閉環驗證體系，模型開發的全流程覆蓋，為國產BMS系統研發提供標準化范式。
2.面臨挑戰與解決方案
在新能源汽車動力系統設計中，BMS（電池管理系統）作為連接高壓電池組與整車控制的核心樞紐，承擔著實時監控電壓、電流、溫度及SOC等關鍵參數的任務，通過精準的充放電控制策略保障電池安全并延長使用壽命。當前行業面臨三大核心挑戰：多維度參數強耦合、毫秒級響應需求以及全生命周期安全冗余不足。針對這些痛點，世冠科技基于已通過ISO 26262 ASIL-D最高功能安全等級認證的GCKontrol技術平臺，推出突破性解決方案，通過無縫集成控制邏輯與電池物理模型，并支持高質量C代碼自動生成，有效提升BMS開發效率和質量。
3.BMS系統建模
本工程BMS模型由五部分組成，高壓上下電控制模型、充放電控制功能模型、SOC計算模型、二階RC電池模型、繼電器模型等組成，其中：
01 高壓上下電控制模型
在GCKnotrol中，通過狀態機構建高壓上下電控制模型，主要由以下功能組成：自檢功能、預充控制功能、高壓上電功能、高壓下電功能、高壓上下電過程中故障處理功能、BMS主狀態控制功能、主回路繼電器閉合/斷開控制功能。
02 充放電控制功能模型
在GCKontrol中，也通過狀態機構建充電控制功能模型，主要由以下功能組成：充電槍插入判斷功能、充電激活信號判斷功能、充電前故障判斷功能、滿充功能，高壓上下電控制模型與充放電控制功能模型如下圖所示。
圖1 高壓上下電控制與充電控制模型
03 SOC計算模型
在GCKontrol中，基于安時積分計算SOC原理，構建SOC計算模型，計算公式如下。
圖2 SOC計算模型
04 二階RC電池模型
在GCKontrol中，基于信號流建模，搭建二階RC等效電路模型，電池額定容量為198.636Ah，如下圖所示。
圖3 二階RC電池模型
05 繼電器模型
在GCKontrol中，通過鍵合圖的方式，搭建簡易被控對象繼電器的模型，如下圖所示。
圖4 繼電器模型
上述模型中，高壓上下電控制模型、充放電控制功能模型、SOC計算模型、二階RC電池模型、繼電器模型均在GCKontrol中進行建模、仿真測試完成后，可生成高質量C代碼，進行BMS部分功能控制。
4.BMS模型應用
在GCKontrol中所搭建的BMS模型，研發設計人員可進行以下應用：
1) 電池在不同工況下，測試驗證BMS控制策略的準確性；
2) 電池在不同工況下，進行BMS中不同參數的標定；
3) 生成Autosar架構或非Autosar架構的高質量C代碼，燒錄至ECU進行實車測試、生產。
5.總結與展望
基于通過ASIL-D認證的GCKontrol平臺構建的BMS模型，為新能源汽車動力電池提供全生命周期安全保障與精準管理。該方案通過多層級防護機制顯著提升電池安全性，支持以信號流建模和狀態圖驅動方式實現BMS控制系統開發，基于圖形化環境構建電壓/電流監控、充放電控制等連續信號流鏈路，同時采用可視化狀態機（Statechart）開發高壓上電、故障保護等離散邏輯，無縫生成符合MISRA-C標準的高質量C代碼。所生成的代碼具備ASIL-D級安全屬性繼承能力——代碼可追溯性100%，通過背靠背測試（模型與目標芯片執行偏差<0.1%）確保功能安全。該技術路徑打通從模型設計到硬件部署的全流程，顯著縮短開發周期50%，助力BMS高效率開發。
