電動(dòng)汽車整車控制器設(shè)計(jì)規(guī)范2015-10-15

1、整車控制器設(shè)計(jì)規(guī)范編制 審核 批準(zhǔn) 日期XX汽車有限公司1 整車控制器控制功能和原理 12 純電動(dòng)客車總成分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 13 整車控制器開發(fā)流程 33.1 整車及控制策略仿真 43.2 整車軟硬件開發(fā) 53.2.1整車控制器的硬件開發(fā) 63.2.2整車控制器的軟件開發(fā) 103.3 整車控制器的硬件在環(huán)測(cè)試 123.4 整車控制器標(biāo)定 153.4.1整車控制器的標(biāo)定系統(tǒng) 151 整車控制器控制功能和原理純電動(dòng)客車是由多個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成的系統(tǒng)，主要包括儲(chǔ)能、驅(qū)動(dòng)等動(dòng)力系統(tǒng)，以及其它附件如空調(diào)等。各子系統(tǒng)幾乎都通過(guò)自己的控制單元（ECU來(lái)完成各自功能和目標(biāo)。為了滿足整車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性和舒適性的

2、目標(biāo)，一方面 必須具有智能化的人車交互接口，另一方面，各系統(tǒng)還必須彼此協(xié)作，優(yōu)化匹配。 因此，純電動(dòng)必須需要一個(gè)整車控制器來(lái)管理系統(tǒng)中的各個(gè)部件。純電動(dòng)車輛以整車控制器為主節(jié)點(diǎn)的、基于高速CAN總線的分布式動(dòng)力系統(tǒng) 控制網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)，整車控制器可以對(duì)純電動(dòng)車輛動(dòng)力鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行管 理、協(xié)調(diào)和監(jiān)控，提高整車能量利用效率，確保車輛安全性和可靠性。整車控制 器的功能如下：1）車輛駕駛：采集司機(jī)的駕駛需求，管理車輛動(dòng)力。2）網(wǎng)絡(luò)管理：監(jiān)控通信網(wǎng)絡(luò)，信息調(diào)度，信息匯總，網(wǎng)關(guān)。3）儀表的輔助驅(qū)動(dòng)。4）故障診斷處理：診斷傳感器、執(zhí)行器和系統(tǒng)其他部件故障并進(jìn)行相應(yīng)的故障 處理，實(shí)時(shí)顯示故障。5）在線配置

3、和維護(hù)：通過(guò)車載標(biāo)準(zhǔn) CAN端 口，進(jìn)行控制參數(shù)修改，匹配標(biāo)定， 功能配置，監(jiān)控，基于標(biāo)準(zhǔn)接口的調(diào)試能力等。6）能量管理：通過(guò)對(duì)純電動(dòng)客車載耗能系統(tǒng)（如空調(diào)、電動(dòng)泵等）的協(xié)調(diào)和管 理，以獲得最佳的能量利用率。7）功率分配：通過(guò)綜合車輛信息、電池的 SOC溫度、電壓、電流和電機(jī)的溫 度等信息計(jì)算電機(jī)功率分配，進(jìn)行有效的能量管理，以保證車輛能量效率達(dá) 到最優(yōu)。8）坡道駐車輔助控制9）坡道起步時(shí)防溜車控制2 純電動(dòng)客車動(dòng)力總成分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)純電動(dòng)客車是由多個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)。隨著整車經(jīng)濟(jì)性、安全性、可 靠性和舒適性要求的提高，純電動(dòng)客車上所需要控制的部件越來(lái)越多， 各個(gè)子系統(tǒng)之間所需要交換的信息

4、也增多，控制系統(tǒng)也就變得越來(lái)越復(fù)雜。基于總線的分 布式控制結(jié)構(gòu)可以使各個(gè)控制模塊的功能相對(duì)簡(jiǎn)單， 進(jìn)而簡(jiǎn)化系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提 高可靠性。基于CAN總線的分布式控制網(wǎng)絡(luò)，是實(shí)現(xiàn)眾多子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)協(xié)同控制的理想途徑。由于CAN總線具有造價(jià)低廉，傳輸速率高，安全性可靠性高，糾錯(cuò)能力強(qiáng)，實(shí)時(shí)性好等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于中、高價(jià)位汽車的實(shí)時(shí)分布式控制網(wǎng)絡(luò)，CAN總線正逐漸成為通用的汽車總線標(biāo)準(zhǔn)。采用CAN總線網(wǎng)絡(luò)還可以大大減少個(gè)設(shè)備間 的連接線束，并提高系統(tǒng)監(jiān)控水平。純電動(dòng)轎車動(dòng)力總成控制系統(tǒng)中采用CAN總線交換信息。采用拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其主要的優(yōu)點(diǎn)是：電纜短，容易布線；總線 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，又是無(wú)源元件，可靠性高；易于

5、擴(kuò)充，增加新節(jié)點(diǎn)只需在總線的某點(diǎn) 將其接入，如需增加長(zhǎng)度可通過(guò)中繼器加入一個(gè)附加段。純電動(dòng)客車動(dòng)力總成CAN總線通訊系統(tǒng)的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)模型如圖 1所示。采用CAN2.0B的擴(kuò)展格式，通信速率采用250K。其中CAN總線上的節(jié)點(diǎn)主要包括：整車控制器、電機(jī)控制器、發(fā)電機(jī)控制、動(dòng)力電池組管理系統(tǒng)、維護(hù)終端等智能儀表電機(jī)狀態(tài)/電池狀態(tài)/車輛信息A扭矩/轉(zhuǎn)速/扭距/轉(zhuǎn)速/控制模式設(shè)定圖1 CAN總線通訊系統(tǒng)的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)綜合維護(hù)終端yVJ標(biāo)定和維護(hù)指A電壓/電流限值電壓/溫度/SOCV充電狀態(tài)/故障電池管理系統(tǒng)整車控制器通過(guò)采集司機(jī)駕駛信號(hào)， 通過(guò)CAN總線對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息進(jìn)行管理，調(diào) 度，分析和運(yùn)算，針對(duì)所配置的不

6、同車型，進(jìn)行相應(yīng)的能量管理，實(shí)現(xiàn)整車驅(qū)動(dòng) 控制、能量?jī)?yōu)化控制、制動(dòng)回饋控制和網(wǎng)絡(luò)管理等功能。電機(jī)控制器接受整車控制器的控制和扭矩指令，負(fù)責(zé)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制，并對(duì) 電機(jī)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控以及電機(jī)的熱管理。電池管理系統(tǒng)執(zhí)行電池系統(tǒng)的管理， 對(duì)電池的電氣參數(shù)和熱參數(shù)測(cè)量，完成 電量計(jì)算和安全管理以及均衡管理。綜合維護(hù)終端主要應(yīng)用于車輛調(diào)試和標(biāo)定過(guò)程中顯示整車各個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)， 并完成匹配標(biāo)定工作，同時(shí)通過(guò)綜合維護(hù)平臺(tái)可以遠(yuǎn)程監(jiān)控車輛的數(shù)據(jù)和位置。3 整車控制器開發(fā)流程現(xiàn)代的開發(fā)流程是采用計(jì)算機(jī)輔助工具來(lái)進(jìn)行的，可以支持從需求定義直到 最終產(chǎn)品的全過(guò)程。圖2表達(dá)了這一流程的簡(jiǎn)化模式一V模式。自頂向下，開發(fā) 逐漸

7、細(xì)化最終形成開發(fā)的ECU原型。從下向上，通過(guò)測(cè)試形成與最初設(shè)想一致的 產(chǎn)品。提供支持這一流程的工具一直是研究部門與工業(yè)廠商的重要課題。德國(guó)科技部門聯(lián)合汽車制造商、開發(fā)商、工具提供者、與研究部門共同制定新的開發(fā)流 程。經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó) 外汽車著名開發(fā)商如：Audi, AVL, BMW, Bosch, Ricardo Engin eeri ng, Sieme ns, Ford等的了解，他們普遍采用現(xiàn)代的設(shè)計(jì)開發(fā)流程：離線功能仿真一快速控制原型一自動(dòng)代碼生成一硬件在回路仿真一參數(shù)標(biāo)定所 構(gòu)成的“ V模式”新的開發(fā)流程符合國(guó)際汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（ASAM/ASAP。產(chǎn)品階段功能定艮（建模與仿真）CRUIEE原型MA

8、TLAB/SIMULINKHILS功能測(cè)試J參散匹配目標(biāo)實(shí)現(xiàn)件開發(fā)圖2整車控制器的開發(fā)流程在傳統(tǒng)的方式下，開發(fā)商獲得的需求的定義往往還是非正式文本與圖表。為了降低對(duì)需求描述的不準(zhǔn)確性，現(xiàn)在采用計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的框圖與狀態(tài)流程圖來(lái)描 述。對(duì)于一般的狀態(tài)流程圖或經(jīng)典的控制算法與信號(hào)處理采用 Matlab/Simuli nk/Stateflow作為工具來(lái)描述。采用帶參數(shù)的框圖描述控制模型要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于文字描述，由于有了自動(dòng)代碼生成工具也就無(wú)需再進(jìn)行手工編程。同時(shí)在前期設(shè)計(jì)的概念就可以通過(guò)快速原型進(jìn)行驗(yàn)證，需求與技術(shù)要求在被定義時(shí) 就能被確定是否可行。這種可執(zhí)行的框圖描述也會(huì)在開發(fā)過(guò)程中逐漸細(xì)化。Matlab

9、/Simuli nk/Stateflow這樣的設(shè)計(jì)與仿真工具也支持控制系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)。這一集成環(huán)境能夠完整地定義 ECU勺功能。無(wú)論是基于時(shí)間的還是基于 事件的算法都可以通過(guò)模型來(lái)描述。MATLAB/Simuli nk/Stateflow 作為建模及仿 真分析的軟件平臺(tái)，也是實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的基礎(chǔ)。實(shí)時(shí)接口庫(kù)（RTI）無(wú)縫集成于Matlab，從而允許用戶直接在 Matlab/Simulink 中將已仿真的離線模型輕松轉(zhuǎn)換 為實(shí)時(shí)模型，并通過(guò)實(shí)時(shí)代碼生成工具自動(dòng)從框圖模型生成C代碼，自動(dòng)編譯、連接并下載到原型控制器中。綜合試驗(yàn)工具軟件可以為用戶提供全方位的試驗(yàn)管 理，支持可視化硬件管理、變量管理和參

10、數(shù)管理，靈活多樣的虛擬儀表界面，可 實(shí)時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和曲線等。集成的一體化開發(fā)環(huán)境可以實(shí)現(xiàn)原型 ECU在方案設(shè)計(jì)階段就可以正確地確 定系統(tǒng)的控制邏輯和控制參數(shù)。在ECU正式生產(chǎn)前，盡可能多地消除方案設(shè)計(jì)中 可能存在的缺陷和問題，減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)過(guò)程中的調(diào)試和返工工作量，提高產(chǎn) 品的設(shè)計(jì)質(zhì)量，盡可能多地在設(shè)計(jì)階段完成各種參數(shù)的標(biāo)定工作，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。后期需要做硬件在線回路仿真，通過(guò)建立盡可能逼真的車輛系統(tǒng)模型， 用實(shí)時(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)虛擬的工作環(huán)境，從而可以在實(shí)驗(yàn)室條件下完成對(duì)整車及控 制系統(tǒng)的初步測(cè)試，減少現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)調(diào)測(cè)試周期和費(fèi)用。3.1整車及控制策略仿真采用仿真為主，硬件在環(huán)測(cè)試和實(shí)車標(biāo)定為

11、輔的方式相結(jié)合來(lái)研究整車的控 制策略，首先利用Cruise建立純電動(dòng)客車的整車模型。在 matlab/simulink 下 建立整車的控制策略模式，利用 Cruise和matlab/simulink 相互耦合就可以在 不同的工況下計(jì)算并評(píng)價(jià)車輛的經(jīng)濟(jì)性能、動(dòng)力性能及控制的平順性等，從而可 以評(píng)價(jià)控制策略的優(yōu)劣和車輛的性能。如圖4所示。見4禪力於*Jt竝視Sfi i豈麗。啣 fijr聯(lián)合仿真控制參數(shù)優(yōu)化 整車匹配標(biāo)定 控制策略評(píng)估 預(yù)測(cè)整車性能叮1 T 二霉UUi-遷%圖4整車控制器軟件結(jié)構(gòu)框圖CRUISE是由奧地利著名的發(fā)動(dòng)機(jī)制造與咨詢公司AVL公司開發(fā)的，用于研究汽車動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、排放

12、性能及制動(dòng)性能的高級(jí)模擬分析軟件。其靈活 的模塊化理念使得 CRUISE可以對(duì)任意結(jié)構(gòu)形式的汽車傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行建模和仿真。它可用于汽車開發(fā)過(guò)程中的動(dòng)力系統(tǒng)、 傳動(dòng)系統(tǒng)的匹配、汽車性能預(yù)測(cè)和整車仿真計(jì)算；可以進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、輪胎的選型及它們與車輛的匹配優(yōu)化；還可以用于混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)客車的動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的開發(fā) 和優(yōu)化。通過(guò)仿真的研究，可以確定整車控制策略，對(duì)控制策略中的參數(shù)進(jìn)行初步的 設(shè)定。圖5顯示了在一組工況中仿真數(shù)據(jù)，從圖中就能分析出控制策略的執(zhí)行情 況，力矩分配的合理性及平順性等。m圖5控制策略中電機(jī)和電池參數(shù)3.2整車軟硬件開發(fā)由于純電動(dòng)客車整車控制器是在高干擾環(huán)境下

13、運(yùn)行，同時(shí)整車控制器是否正 常工作直接影響系統(tǒng)的安全性，因此整車控制器的設(shè)計(jì)基于高要求、高可靠的基 礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)。整車控制器的軟硬件的整體需求為：適用于12V的純電動(dòng)客車需求，電壓的工作范圍為 618V;工作的溫度范圍-40 105 C；軟件和硬件架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化；基于實(shí)時(shí)多任務(wù)調(diào)度的軟件結(jié)構(gòu)；電源反接保護(hù)；電源的浪涌，過(guò)壓保護(hù)；ESD呆護(hù)（防靜電）；功率器件過(guò)壓，過(guò)流，過(guò)溫保護(hù)；輸入和輸出管腳對(duì)地，對(duì)電源短接和開路保護(hù)及診斷；所有的傳感器都具有故障時(shí)的默認(rèn)狀態(tài)。符合GB/T 2423.1電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程試驗(yàn) A:低溫試驗(yàn)方法 的規(guī)定。符合GT/T 2423.2電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境

14、試驗(yàn)規(guī)程 試驗(yàn)B:高溫試驗(yàn)方 法的規(guī)定。符合GB/T 2423.10電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 第二部分：試驗(yàn)發(fā)放 試驗(yàn)Fc 和導(dǎo)則：振動(dòng)（正弦）的規(guī)定。符合GB/T 4942.2低壓電器外殼防護(hù)等級(jí)的要求。符合GB/T 17619機(jī)動(dòng)車電子電器組件的電磁輻射抗擾性限值和測(cè)量方法 的規(guī)定。3.2.1 整車控制器的硬件開發(fā)根據(jù)功能把純電動(dòng)客車整車控制器可以劃分為：微處理器模塊，電源模塊， 模擬量和數(shù)字量接口模塊，功率驅(qū)動(dòng)模塊，通信模塊等組成。其中微處理器模塊 是整個(gè)控制系統(tǒng)中的核心模塊，也是控制方法實(shí)現(xiàn)的載體。模擬量輸入接口和油 門踏板傳感器，制動(dòng)壓力傳感器等相連，模擬量輸入接口對(duì)上述傳感器的信號(hào)進(jìn)

15、行濾波和整形，使傳感器的信號(hào)能被單片機(jī)可靠采集。 數(shù)字量輸入接口與模式開 關(guān)、巡航開關(guān)，空檔開關(guān)，檔位開關(guān)，剎車開關(guān)，空調(diào)開關(guān)，診斷請(qǐng)求和車速傳感器等開關(guān)信號(hào)相連，經(jīng)信號(hào)處理后送入單片機(jī)，微處理器獲得司機(jī)的駕駛操作， 從而能精確地控制整個(gè)的功率；電源模塊的功能是將純電動(dòng)客車上的蓄電池的電 壓轉(zhuǎn)換成控制單元所需要的電壓，同時(shí)電源模塊還提供兩路5V電源輸出給傳感器供電。通信模塊包括SCI、CAN接 口。CAN接口的功能是把單片機(jī)的 CAN模塊 的TTL電平轉(zhuǎn)換成CAN總線的物理電平，來(lái)與整車的動(dòng)力系統(tǒng)、儀表及車身總線 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，功率驅(qū)動(dòng)模塊負(fù)責(zé)接收微處理器的 TTL電平，驅(qū)動(dòng)純電動(dòng)客車上 的繼

16、電器等執(zhí)行器。同時(shí)功率驅(qū)動(dòng)模塊還通過(guò)I/O 口或同步串行通訊與微處理器 模塊相連進(jìn)行故障診斷。1) 微處理器模塊在整車控制器設(shè)計(jì)中，單片機(jī)模塊是整個(gè)整車控制器的關(guān)鍵部分，算法和控 制策略運(yùn)行的載體，也直接關(guān)系到整個(gè)控制策略的實(shí)時(shí)性， 能很好滿足純電動(dòng)客 車對(duì)控制策略的實(shí)時(shí)運(yùn)行。微控制器模塊是能使微控制器能正常、 可靠工作的基本電路，主要包括：時(shí) 鐘、啟動(dòng)配置、復(fù)位電路等。2) 電源模塊電源模塊是整個(gè)ECU中的核心模塊，它的直接關(guān)系到整個(gè)ECU的正常工作情 況。而電源模塊的使用環(huán)境非常惡劣， 電池電壓變化范圍較大，還存在浪涌對(duì)電 源模塊的沖擊。為了保證系統(tǒng)的可靠性，電源模塊的設(shè)計(jì)指標(biāo)是：工作電壓

17、：DC6V- DC18V兩路傳感器供電(電流限制、短路保護(hù)、過(guò)溫保護(hù))反壓保護(hù)：20V延時(shí)掉電控制上電復(fù)位控制電源監(jiān)控電源模塊還應(yīng)該提供5V電源給油門踏板等傳感器供電。這樣的設(shè)計(jì)還能保 證當(dāng)外部傳感器電源短路時(shí)控制控制系統(tǒng)還能正常工作，保證系統(tǒng)的安全可靠。3) 模擬量和數(shù)字量接口模塊模擬量和數(shù)字量接口模塊是整個(gè) ECU中的控制基層，沒有正確、可靠的信號(hào) 輸入，再?gòu)?fù)雜和有效的控制策略也不可能得出良好的控制結(jié)果，同時(shí)所有的傳感器輸入線路還有可能會(huì)出現(xiàn)各種的短接故障，為了保護(hù)控制單元，模擬量和數(shù)字量接口模塊還必須具有故障保護(hù)和診斷功能。因此本次模擬量和數(shù)字量接口模塊的設(shè)計(jì)指標(biāo)是：對(duì)地、對(duì)電源短接保護(hù)

18、開路、對(duì)地、對(duì)電源短接診斷所有的傳感器都具有故障時(shí)的默認(rèn)狀態(tài)ESD呆護(hù)低通濾波4) 功率驅(qū)動(dòng)模塊整車控制器的功率驅(qū)動(dòng)模塊最主要集中在繼電器的驅(qū)動(dòng)，同時(shí)還需要有一定 的預(yù)留量，因此功率驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)指標(biāo)是：過(guò)壓，過(guò)流，過(guò)溫，對(duì)地、電池短接保護(hù)ESD保 護(hù)對(duì)地、電池短接、開路診斷為了使系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單、可靠，在設(shè)計(jì)中應(yīng)采用了集成、智能的功率芯片，其 集成了過(guò)壓、過(guò)流和過(guò)溫檢測(cè)，保證系統(tǒng)的可靠性。通過(guò)軟件的診斷及保護(hù)配合 能確保系統(tǒng)在故障情況下的自我保護(hù)。5) 通信模塊在整車控制器的通信模塊設(shè)計(jì)中，通信模塊中有兩種方式和外設(shè)相連，它們分別是：兩路CAN總線(2.0B)和SCI。CAN總線(2.0B)主要

19、用于動(dòng)力系統(tǒng)的控制 和儀表、車身總線的控制，其設(shè)計(jì)指標(biāo)為：CAN2.0B波特率達(dá)到1 MBaud適用于12V系統(tǒng)高的抗干擾性CAN線對(duì)地和對(duì)電源保護(hù)過(guò)溫保護(hù)寬工作溫度(-40 C到150 C)6) 硬件可靠性設(shè)計(jì)ECU在外圍傳感器和執(zhí)行器發(fā)生故障時(shí)，必須能夠自我保護(hù)，不至于損壞ECU因此在硬件設(shè)計(jì)中必須具有如下的保護(hù)功能：電源反接保護(hù)電源的浪涌，過(guò)壓保護(hù)ESD呆護(hù)（防靜電）功率器件過(guò)壓，過(guò)流，過(guò)溫保護(hù)對(duì)地，對(duì)電源短接和開路保護(hù)及診斷地線丟失保護(hù)7）控制器中芯片選型原則針對(duì)一定的用途適當(dāng)?shù)模‘?dāng)選擇微處理器是設(shè)計(jì)過(guò)程中首先需要確定 的。對(duì)于明確的對(duì)象，選擇功能過(guò)少的微處理器，無(wú)法完成控制任務(wù)；選

20、擇 功能過(guò)強(qiáng)的微處理器則會(huì)造成資源浪費(fèi)，使性能價(jià)格比下降。為此確定了如 下選型原則a）適用性。所謂適用性就是能否用一個(gè)單片機(jī)完成對(duì)系統(tǒng)的控制，或者需要增加附加的電路才能實(shí)現(xiàn)控制的目的。為此，首先應(yīng)該考慮是否含有所需的I/O端口的數(shù)目，這是選型過(guò)程的一個(gè)基本參考；其次是否有合適的吞吐量，即針 對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的需要，單片機(jī)所具備的執(zhí)行控制時(shí)的處理能力，主要表現(xiàn)在運(yùn) 行速度、指令功能、指令周期的長(zhǎng)短、中斷能力和堆棧大小等指標(biāo)上；第三 極限參數(shù)是否滿足要求，這里是指在特定的應(yīng)用環(huán)境下，使用的溫度范圍、 電壓范圍、最大功耗、最大電流等參數(shù)。b）可購(gòu)買性。為保證研究工作是否可實(shí)現(xiàn)的角度出發(fā)了解可購(gòu)買性是十分必

21、要的。首先要了解所選擇的器件是否可直接購(gòu)買到，這里包括購(gòu)買的途徑是否順暢、 方便，特別是銷售服務(wù)是否跟得上；其次需了解是否有足夠的供應(yīng)量，一般 而言，只要供應(yīng)量充足的器件在質(zhì)量方面是有保障的；第三了解是否在仍在 生產(chǎn)或改進(jìn)之中，這一點(diǎn)十分重要，如果已經(jīng)停產(chǎn)則表明已無(wú)后續(xù)供貨能力， 如在改進(jìn)中則表明可能還存在某些問題。c）可開發(fā)性。這是一個(gè)十分重要的因素，所選擇的單片機(jī)是否有足夠的開發(fā)手段，直 接影響能否順利開發(fā)，如果沒有足夠的開發(fā)手段，則不宜選擇有關(guān)的應(yīng)用系 統(tǒng)，同時(shí)首先應(yīng)關(guān)注編譯軟件，要考慮編譯工具的提供是否方便、 運(yùn)行環(huán)境、 使用是否方便等；其次是調(diào)試工具，一個(gè)好的調(diào)試工具是加快開發(fā)過(guò)程的

22、必 要前提；其三是考慮技術(shù)支持能力，在遇到問題時(shí)應(yīng)能得到及時(shí)的技術(shù)支持； 第四是開發(fā)語(yǔ)言的體系與熟悉程度，這是體現(xiàn)可開放性的一個(gè)重要方面。322 整車控制器的軟件開發(fā)整車控制器需要應(yīng)該能適用不同的純電動(dòng)客車的要求， 因此需要通用的純電 動(dòng)客車整車控制器軟件平臺(tái)架構(gòu)，共享模塊的標(biāo)準(zhǔn)化。因此整車控制器應(yīng)該符合 汽車AUTOSA軟件結(jié)構(gòu)的特殊要求。AUTOSAR氣車開放系統(tǒng)架構(gòu)），汽車開放系 統(tǒng)架構(gòu)聯(lián)盟是由全球汽車制造商、 部件供應(yīng)商及其他電子、半導(dǎo)體和軟件系統(tǒng)公司聯(lián)合建立，各成員保持開發(fā)合作伙伴關(guān)系。自2003年起，各伙伴公司攜手合作，致力于為汽車工業(yè)開發(fā)一個(gè)開放的、標(biāo)準(zhǔn)化的軟件架構(gòu)。AUTOSA

23、這個(gè)架構(gòu)有利于車輛電子系統(tǒng)軟件的交換與更新，并為高效管理愈來(lái)愈復(fù)雜的車輛電子、 軟件系統(tǒng)提供了一個(gè)基礎(chǔ)。此外，AUTOSA在確保產(chǎn)品及服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)，提高 了成本效率。參考 AUTOSA對(duì)于軟件的框架（如圖6所示），把整車控制器的軟 件框架如圖7所示。軟件采用了分層的模塊化體系結(jié)構(gòu)。 整個(gè)軟件由一系列具有 標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的軟件功能模塊構(gòu)成，滿足了軟件的可配置的需求。Application Layer圖6 Autosar 軟件結(jié)構(gòu)框圖應(yīng)用層通 信 管 理駕 駛 解 釋車 輛 驅(qū) 動(dòng)能 量 管 理故 障 診 斷維護(hù)管理MAP文件實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào) 度系統(tǒng)存儲(chǔ)服務(wù)通信服務(wù)IO硬件抽象復(fù)雜的驅(qū)動(dòng) 庫(kù)存儲(chǔ)硬件抽象通信

24、硬件抽象存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)通信驅(qū)動(dòng)IO驅(qū)動(dòng)函數(shù)庫(kù)板上設(shè)備抽象單片機(jī)驅(qū)動(dòng)圖7整車控制器軟件結(jié)構(gòu)框圖整車控制器的軟件包括：微處理器抽象層（I/O驅(qū)動(dòng)、通信驅(qū)動(dòng)、存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng) 和單片機(jī)驅(qū)動(dòng)），ECU抽象層（I/O硬件抽象、通信硬件抽象、存儲(chǔ)硬件抽象和 ECU板上設(shè)備的驅(qū)動(dòng)），服務(wù)層（實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)、函數(shù)庫(kù)、存儲(chǔ)服務(wù)和通信 服務(wù)），復(fù)雜驅(qū)動(dòng)函數(shù)庫(kù)和應(yīng)用層組成。微處理器抽象層是基礎(chǔ)軟件中最低的層， 它包含各種驅(qū)動(dòng)，是一個(gè)個(gè)軟件模 塊，用于直接訪問微控制器內(nèi)的外設(shè)和外圍接口。 微控制器抽象層提供統(tǒng)一的接 口，使上層軟件獨(dú)立于微控制器。其包括：I/O驅(qū)動(dòng)、通信驅(qū)動(dòng)、存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)和單 片機(jī)驅(qū)動(dòng)。ECC抽象層連接微處理器抽象層

25、的軟件，它包含外部設(shè)備的驅(qū)動(dòng)，為ECU提供外圍設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，ECC抽象層的實(shí)現(xiàn)與ECU硬件相關(guān)，與微控制器無(wú)關(guān)。 ECU抽象層不對(duì)硬件直接操作，都是通過(guò)微控制器抽象層的接口實(shí)現(xiàn)。其包括： I/O硬件抽象、通信硬件抽象、存儲(chǔ)硬件抽象和 ECU板上設(shè)備的驅(qū)動(dòng)。復(fù)雜驅(qū)動(dòng)庫(kù)是一整個(gè)模塊，不進(jìn)行層次劃分。它為處理復(fù)雜傳感器和執(zhí)行器 實(shí)現(xiàn)特殊的功能和定時(shí)需求。它包含處理復(fù)雜的傳感器和執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)模塊，實(shí) 現(xiàn)上與微控制器、ECUffi具體應(yīng)用密切相關(guān)。包含如電動(dòng)子節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)等模塊。服務(wù)層是基礎(chǔ)軟件中最高的層，為應(yīng)用和基礎(chǔ)軟件模塊提供基本服務(wù)， 服務(wù) 層的實(shí)現(xiàn)部分與微控制器、ECU硬件和具體應(yīng)用無(wú)關(guān)，服務(wù)層

26、在很大程度上獨(dú)立 于硬件系統(tǒng)。其包括：實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)、函數(shù)庫(kù)、存儲(chǔ)服務(wù)和通信服務(wù)等。應(yīng)用層是整個(gè)軟件中的最高層，針對(duì)純電動(dòng)客車的專門應(yīng)用程序，應(yīng)用層完 全獨(dú)立于微處理器和ECU系統(tǒng)。只需要配置不同的能量管理算法就能適用不同的車型。應(yīng)用層主要包括：能量管理、維護(hù)管理、故障診斷、車輛驅(qū)動(dòng)、通信管理 和駕駛解釋等。IMATLAB / Simuli nk / Stateflow仿真控制策略TargetL ink整車控制器圖8能量管理算法開發(fā)流程為了設(shè)計(jì)出可靠、高效的能量管理策略，借助于 matlab的離線仿真技術(shù)， 通過(guò)大量離線仿真可以在減少實(shí)車測(cè)試的情況下開發(fā)出較好的能量管理策略，同時(shí)為了避免從開

27、發(fā)階段到實(shí)現(xiàn)階段的溝通問題，保持各階段之間的一致性，能量管理算法開發(fā)采用TargetLink自動(dòng)代碼生成，如圖8所示。3.3整車控制器的硬件在環(huán)測(cè)試電控單元（ECU的復(fù)雜程度快速增加，控制算法與功能不斷增強(qiáng)，對(duì)整車而 言還集成了各種總線通訊功能、在線故障診斷 （OBD等功能。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法面 對(duì)復(fù)雜的測(cè)試需求開始顯得力不從心，硬件在環(huán)（HIL ）測(cè)試是一套與電子控制器真實(shí)連接的測(cè)試系統(tǒng)，用于檢測(cè)整車控制器控制功能及邏輯錯(cuò)誤、故障等。由 于總線技術(shù)的發(fā)展與成熟，現(xiàn)在汽車已經(jīng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)分布式控制功能。而各個(gè) ECU之間的交互作用增加，例如共享傳感器、計(jì)算信息和執(zhí)行器等。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò) 支持多種總線系

28、統(tǒng)（CAN LIN、MOST FlexRay），并且對(duì)于整車控制器而言，其 核心的控制功能又是基于 CAN網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的ECU大部分由不同的廠商提供，這 些都又可能成為潛在錯(cuò)誤來(lái)源（存在產(chǎn)品召回的風(fēng)險(xiǎn)），因此整車控制器的測(cè)試采 用了基于dSPACE勺硬件在環(huán)測(cè)試。整車控制器預(yù)采用基于dSPACE勺硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)，如圖9所示。首先通 過(guò)Matlab/Simulink 建立除整車控制器外的其他純電動(dòng)客車實(shí)時(shí)仿真模型，建立的模式可以通過(guò)RTW接口下載到dSPAC中，通過(guò)實(shí)時(shí)仿真模型dSPAC具有以下的功能：1）產(chǎn)生加速踏板、制動(dòng)踏板和鑰匙等控制信號(hào)；2）產(chǎn)生檔位信號(hào)；3）實(shí)現(xiàn)與控制器的CANS信4

29、）設(shè)置總成部件的狀態(tài)參數(shù)，改變邊界條件；5）設(shè)置各種傳感器故障；6）實(shí)時(shí)將車輛運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)傳給控制器；通過(guò)硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)就可以模擬除整車控制器外的整個(gè)電動(dòng)系統(tǒng)，能夠在上車之前對(duì)整車控制器的控制功能及控制策略進(jìn)行全面的測(cè)試。L&s_ModelUser in terfacec圖9基于dSPACE系統(tǒng)的硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)整車控制器在硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)中需要測(cè)試的功能如表13所示:表1:整車控制器硬件功能測(cè)試序號(hào)測(cè)試內(nèi)容要求1CAN總線收發(fā)功能滿足設(shè)計(jì)要求2CAN總線數(shù)據(jù)的接受和發(fā)送的時(shí)間和正 確性測(cè)試滿足設(shè)計(jì)要求3開關(guān)量米集功能滿足設(shè)計(jì)要求4模擬量采集功能滿足設(shè)計(jì)要求5功率驅(qū)動(dòng)控制功能滿足設(shè)計(jì)要求表2

30、 :整車控制器基礎(chǔ)控制策略功能測(cè)試序號(hào)測(cè)試內(nèi)容要求1與電機(jī)控制器和電池管理系統(tǒng)等的握 手功能測(cè)試滿足設(shè)計(jì)要求2工況判斷的功能測(cè)試滿足設(shè)計(jì)要求3驅(qū)動(dòng)控制策略測(cè)試滿足設(shè)計(jì)要求4滑行控制策略測(cè)試滿足設(shè)計(jì)要求5制動(dòng)控制策略測(cè)試滿足設(shè)計(jì)要求6真空泵、空調(diào)和暖風(fēng)等附件控制策略測(cè)試滿足設(shè)計(jì)要求7坡道制動(dòng)輔助等功能測(cè)試滿足設(shè)計(jì)要求表3:整車控制器故障處理功能測(cè)試序號(hào)測(cè)試內(nèi)容要求1電池總電壓過(guò)高及過(guò)低情況保護(hù)功能 測(cè)試滿足設(shè)計(jì)要求2電池單體電壓過(guò)高及過(guò)低情況保護(hù)功能測(cè)試滿足設(shè)計(jì)要求3電池溫度過(guò)高及過(guò)低情況保護(hù)功能測(cè) 試滿足設(shè)計(jì)要求4電機(jī)溫度過(guò)高情況保護(hù)功能測(cè)試滿足設(shè)計(jì)要求3.4整車控制器標(biāo)定341整車控制器的標(biāo)

31、定系統(tǒng)整車控制器采用國(guó)際上標(biāo)準(zhǔn)的CCP來(lái)實(shí)現(xiàn)整車控制器的標(biāo)定。CCP(CANCalibratl/On Protocol)是一種基于CAN總線的應(yīng)用協(xié)議，該協(xié)議為標(biāo)定系統(tǒng)開 發(fā)提供了標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)。CCP主要用于電控單元數(shù)據(jù)標(biāo)定及測(cè)量，最初由Audi、BMWVMercedes-Benz、Volkswagen 等歐洲汽車公司成立的標(biāo)準(zhǔn)化組織 ASAP(Sta ndardizatl/O n of ApplicatI/ On CalibratI/ On Systems Task Force) 發(fā)展而來(lái)，由于該系統(tǒng)在電控系統(tǒng)開發(fā)方面的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，因此已逐漸為世界各大汽車公司所采用。整車控制器的標(biāo)定框圖如圖10所

32、示，CCP的標(biāo)定工具從符合ASAP麻準(zhǔn)的A2L文件中讀取E內(nèi)部變量的描述，再根據(jù)CCP協(xié)議的規(guī)定發(fā)送命 令，從而獲取或標(biāo)定整車控制器的變量。圖10基于CCP的整車控制器標(biāo)定協(xié)議由于監(jiān)控及標(biāo)定界面與CAN總線上的一個(gè)或多個(gè)從機(jī)連接。圖 11為CCP主 從模式的通信配置示意圖。監(jiān)控及標(biāo)定界面通過(guò)整車控制器站地址的配置實(shí)時(shí)地 建立監(jiān)控及標(biāo)定界面和整車控制器之間的邏輯連接。該連接在其他ECU的地址被 選中或當(dāng)前連接通過(guò)指令被明確斷開之前一直有效。圖11 CCP主從模式的通信配置示意圖建立邏輯連接后，監(jiān)控及標(biāo)定界面和整車控制器之間所有的數(shù)據(jù)傳遞均由監(jiān) 控及標(biāo)定界面控制，整車控制器執(zhí)行監(jiān)控及標(biāo)定界面命令后返回包含命令響應(yīng)值 或錯(cuò)誤代碼等信息的報(bào)文。整車控制器都定時(shí)地根據(jù)由監(jiān)控及標(biāo)定界面通過(guò)控制 命令所設(shè)置的列表來(lái)傳遞內(nèi)部的數(shù)據(jù)。所以說(shuō)數(shù)據(jù)的傳遞是由監(jiān)控及標(biāo)定界面初 始化并且由整車控制器來(lái)執(zhí)行的，并且是由固定的循環(huán)采樣頻率或者事件觸發(fā) 的。342 純電動(dòng)客車整車控制器的標(biāo)定流程1）傳感器的校正不同的傳感器的電壓及電阻值存在著微小的區(qū)別， 需要對(duì)傳感