混合动力和电动汽车控制系统开发Hans Goller博士，易特驰汽车技术（上海）有限公司•简介•系统概述•新技术要求和市场需求•用于EV/HEV的控制系统开发•开发EV/HEV系统的工具链•控制复杂度- AUTOSAR概念•开发未来ECU （电子控制单元）的工具•控制功能原型开发•用于检测ECU网络和实时性要求高的控制功能的硬件在环系统•ECU标定•成功案例:赋予宝马X5混合动力车活力•综述及前景展望•简介•系统概述•新技术要求和市场需求ETA5电动和混合动力驱动电子控制开发系统概述电机控制•控制和监控功率电子元件（逆变器） •高动态（采样时间 50 ps - 100 ps ） •高安全要求合动力CAN、中央混合动力 控制 •实施驱动策略 •协调机械和电主 驱动及制动 制动oo蓄电池功率电子元件制动内燃机变速箱电机ECU电机/发电机混合动力ECU变速箱 ECU驱动扭矩电动和混合动力驱动电子控制开发系统概述传动系CAN发动机ECU混合动力CAN蓄电池功率电蓄电池控制•监测SOC •电池平衡•电源管理内燃机电机/发电机变速箱底盘CAN制动ECU制动混合动力ECU驱动扭矩新技术要求和市场需求系统及其不同版本更具多样性以下是车辆设计要求主要影响要素:法规和环境（排放、能耗和安全性）客户（成本/效益，性能、扭矩、舒适度、安全性…）市场（人口结构、需求、车型、燃料种类…）开发、生产和运营需求:可靠性可用性上市时间制造成本可维护性生命周期竞争促进车辆多样性应用(PV, LCV, HCV,…)细分（小型、中型、豪华型…）车辆类型（PV, SUV,轿卡'客货车，...）型号（小轿车.旅行车.活动顶篷汽车、AT自动档、MT手动档『CVT、柴油车、汽油车、混合动力车…）安全性要求高的系统电子系统的功能安全性/ISO 26262•依照该规范，不可能有独立于使 用实例且“符合ISO26262"的通 用工具• ETAS 支持软件开发工具的流程相 关资质认证ISO 26262:电子系统功能安全性规范ISO 26262取代公路车辆通用标 准IEC 61508ISO 26262要求对电子系统开发 所采用的软件工具进行资质认证栅极 1（插电蓄电池例电力驱动功率 电子元件例2 -驾驶员辅助系统和车辆动态控制系统议程•用于EV/HEV的控制系统开发•开发EV/HEV系统的工具链• 控制复杂度- AUTOSAR概念混合动力汽车控制系统的开发 用于混合动力控制开发的工具链原型• ECU 网络内复杂控制算法的验证 要求•紧凑且功能强大， 适于车载应用 •高性能CAN/FlexRay集成• ECU 兼容性实时环境原型混合动力控制验证功能在HfFSi混合动力控制通过实时 进行硬件在环试验功能模型自动生成代码写入 ECU 软件•**n^**» II ■■」* I I*标定环境•同时标定混合动力控制和周边系统•改进开发流程内的标定任务，在台式电脑或硬件在环系统上实现基于模型的标定功能要求•同步快速使用多个控制器•实验室和车辆标定的智能优化算法混合动力控制□口测试系统一各个复杂度水平的验证要求延时短，周期快通过总线接口集成高性能ECU扩展总线仿真选项：充分使用特定ECU功能，以执行1测试控制基本软件休眠总线仿K混合动力控制原型控制复杂度概念SW-Komp. n功能范围Virtual Function Bus (VFB) • 一 _ioAUTOSAR ...•减少系统之间的相互依赖性并降低复杂度•易于重复使用软件ain Conference, Beijing I October 27-28, 2010 marks or brands belonging to their respecbve owners.议程•开发未来ECU （电子控制单元）的工具•控制功能原型开发•用于检测ECU网络和实时性要求高的控制功能的硬件在环系统• ECU标定开发未来ECU的工具控制功能对特定芯片的原型设计ECU功能建模ECU功能配置和运行标定实时ECU功能的模拟和:I/O功选外理可錮“控制、配置和数据[/分析ECU带有基本软件和SW原型的ECU原型UserTargetsystem问题•用与产品相近的硬件开发原型，而无需SW开发解决方法•用基本软件和集成界面进行与产品相近的ECU原型设计•用MBD工具实现所开发功能的完美整合性能• FlexECU, EHOOKS,INTECRIO• OSEK实时环境•用于ECU的I/O驱动程序•支持多种MBD工具•集成编译器•标定工具界面开发未来ECU的工具基于PC的控制功能快速原型开发问题•在ECU外进行车辆动态控制的全套应用软件模拟aF^解决方法•在笔记本或带有高性能多核处理器的强固型PC而非专有硬件上进行ECU应用软件的车载验证性能•软件''ASCE「RTS〃• OSEK实时环境•多核处理器支持•通过高速数据传输器实现应用SW和ECU的同步工作TargetECU测试用HiL从单个ECU到整车网络的测试要求问题•具有高度相互依赖性的混合动力控增加测试ECU的数量制系统要求灵活设立测试系统，从配备扩展总线仿真的单个ECU模拟到整套ECU网络测试解决方法•开放和可扩展架构•与汽车I/O规格相对应的实时I/O硬件•扩展总线仿真能力•使用PCIe总线实现快速通讯•实时模型仿真的多核支持性能• ECU得到优化集成，以满足ECU测试的特定要求混合动力控制系统的测试在信号层上进行高动态电机的硬件在环测试电力电子模拟 （逆变器）H QHILS车辆高压蓄电池N •测试实际控制器茴板控制逻辑用于信号层硬件在环测试逆变器控制器被拆开根据实时控制 协议运行模型 （例如Simulink®）CAN / FlexRay / etc.PWM 控制信号逆变器 站右右电压 电流车辆信号： 扭矩要求、 回收要求等电机扭矩速度定卡驱动&环境混合动力控制系统的测试电池功率级的BMS测试电池功率级的测试（BMS - HW / SW 开发蓄电池模块制造商）LABCAR HIL-系统电池■模型一般来自蓄电池制造商（具有很高的特定性!）蓄电池控制模型车辆模型（环境）L电池模拟器控制HLie11U_电池1匸电池11_电池111111'1'11例如：CAN/Ethernet/U.BattI Batt根据客户需求确定：lx, 2xzNx （例如：20X用于120电池）其他I/O-CHS电池热管理安全回路BMS充电机等CSC-1内环u_电池CSC-2例如:CAN/I2C/SPI其他CSC =电池监控电路'电池数虽、电池组和电压等可能有所不同（仅作为示例）中央控制器BMSSOC （充电状态）和蓄电池系统层的更蚩功能(H)EV ECU■网络(CAN,FlexRay, ...)ECU标定-经典流程车辆上参数的手工标定•按功能确定的程序• ECU参数调整•车辆或试验台上系统反应的测量•记录测量数据的评估•手工或基于工具的优化''按步”操作T Conference, Beijing I October 27-28, 2010 larks or brands belonging to their respecbve owners.ECU标定环境和效率潜力试验台51±2040%204515%环境在各个环境中优•可用性•图形用户界面•用户指导•「IJ 化•快速谡取ECU•半自动化| 2015•基于物理模型的参数优化•不同版本ECU的虚拟原型-+-----ECU标定示例：试验台上的快速读取ECU （如今）•运行点的动态设置和试验台上测量数 据的快速采集：无延时、无UUT 危险解决方案•智能界面模块向试验台实时传输物理 形式的测量数据和参数特性•速度 > 100 x ASAP3 / ASAM MCD-3 界面niiiiij cEtherCAT, 负 控制曰ETK/XETK- 界面iLinkRT,...3I.核缓么;滋y/f/j/f/f/t/L V//////////A Vz/zZ§§ 二INCA-MCE 嵌入的测■:和标定试验台INCA议程•成功案例:赋予宝马X5混合动力车活力ETAS工具链支持新混合动力功能的开发从传统车辆到插电式系列混合动力车•在位于德国兰茨胡特的应用科技大学实施项目•基本车辆：宝马X5 SUV (E70)•移除整个原车的动力及驱动系统•在每个轴上集成一个电机•装入锂离子电池•装入用于蓄电池充电的发电机•装入作为增程发动机的柴油发动机赋予BMW X5混合动力车活力集成混合动力车部件和工具电机和发动机锂离子电池用作增程发动机的柴油发动机工具设置赋予BMW X5混合动力车活力系统建模和验证•测试阶段严格依照汽车软件工程设•牵引力控制•在下一步，所有开发的功能将获取 AUTOSAR 接 口使用ASCET 开发所有驱动功能。

采用诸如方框图、有限状态机和条件表等不同的 建模方法计原则进行。

采用下述方法:使用ASCET 进行离线模拟 基芋基本驱动功能,方开发更高级别的驱动功能：•巡航控制匸iAn 珊l ：1 'l - VitnetfliwacervfiHtg Arembara wtm---- ihArtrMMSbef&tnxo 給0(hj ASR J^ftsreceUno ----dfExdTTwnrrc.l 岛 Dr ehrtKfrc tfr oSdiipf. 1 1^1 itjSctfT uhircarijefinxcEvergiefle^reroetSrfritscheder ftEnsd-eider^Z給跖9 口Tenwa^fSe<ren nr 畑& 給W m e^ef ^jxf^ txfts _abfd I Q] L JEnergerrawerrent —ffl Ci SewvcrvefatKitung —0 [jTBiKmat使用 INTECRIO和ES910进行快速原型开发•坡道驻车系统和陡坡缓降控制系统开发仅用时18个月!议程•综述及前景展望前景展望中央ECU架构• ''混合动力车”和“电动车”概念要求对整个架构进行严密检查，确保能源得以优化利用•用结合智能传感器和执行器的强大中央ECU替代大量复杂的ECU网络成为趋势•多核处理器因其更高的性能和更低的能耗将受青睐•多核处理器ECU软件的运用对下列项目具有很高的要求•操作系统•运行时环境•用于多核ECU架构的新软件模块IOC （OS间应用通信）•适应AUTOSAR版本4的操作系统• ETAS己有原型实现总结•内燃机的优化和汽车电气化为电子元件和软件开发带来新的挑战•新功能、复杂度增加、更多版本以及增强安全性•新电力驱动控制和蓄电池管理•新混合动力控制和能量管理的中央控制单元・适于EV和HEV的软件开发工具，但工具还需要适应项目的特定需要；•设计/原型开发/代码生成/ECU测试/标定/验证・增加的复杂度要求引入新方法并改变开发工艺•改进车辆标定二＞试验台二＞硕件在环n虚拟环境•新系统的开发、测试、标定、验证通过功能强大、可扩展、开放性开发工具获得最优支持•基于PC的开发工具应用受益于PC技术的快速发展谢谢!。