1、混合動力和電動汽車控制系統(tǒng)開發(fā) Hans Goller博士，易特馳汽車技術(shù)(上海).2簡介系統(tǒng)概述新技術(shù)要求和市場需求用于EV/HEV的控制系統(tǒng)開發(fā)開發(fā)EV/HEV 系統(tǒng)的工具鏈控制復(fù)雜度 AUTOSAR概念開發(fā)未來ECU電子控制單元 的工具控制功能原型開發(fā)用于檢測ECU網(wǎng)絡(luò)和實(shí)時(shí)性要求高的控制功能的硬件在環(huán)系統(tǒng)ECU 標(biāo)定勝利案例:賦予寶馬 X5 混合動力車活力綜述及前景展望議程 .Development of Control Systems for Hybrid and Electric Vehicles l H. Goller l 1st China Virtual Powertrain

2、 Conference, l October 27-28, 2021 ETAS GmbH 2021. All rights reserved. The names and designations used in this document are trademarks or brands belonging to their respective owners.3簡介系統(tǒng)概述新技術(shù)要求和市場需求用于EV/HEV的控制系統(tǒng)開發(fā)開發(fā)EV/HEV 系統(tǒng)的工具鏈控制復(fù)雜度 AUTOSAR概念開發(fā)未來ECU電子控制單元 的工具控制功能原型開發(fā)用于檢測ECU網(wǎng)絡(luò)和實(shí)時(shí)性要求高的控制功能的硬件在環(huán)系統(tǒng)EC

3、U 標(biāo)定勝利案例:賦予寶馬 X5 混合動力車活力綜述及前景展望議程 .4電機(jī)/發(fā)電機(jī)蓄電池功率電子元件混合動力 CANE-motorECU蓄電池管理電動和混合動力驅(qū)動電子控制開發(fā)系統(tǒng)概述變速箱內(nèi)燃機(jī)變速箱ECU驅(qū)動扭矩制動制動ECUPowertrain CANChassis CANGate-way中央混合動力控制實(shí)施驅(qū)動戰(zhàn)略協(xié)調(diào)機(jī)械和電子驅(qū)動及制動混合動力ECU發(fā)動機(jī)ECU電機(jī)控制控制和監(jiān)控功率電子元件(逆變器)高動態(tài)(采樣時(shí)間50 s - 100 s)高平安要求電機(jī)ECU.5電機(jī)/發(fā)電機(jī)蓄電池功率電子元件混合動力 CAN電機(jī)ECU蓄電池管理電動和混合動力驅(qū)動電子控制開發(fā)系統(tǒng)概述變速箱內(nèi)燃機(jī)發(fā)

4、動機(jī)ECUTrans-missionECU驅(qū)動扭矩制動制動ECU傳動系 CAN底盤CANGate-way混合動力ECU蓄電池控制監(jiān)測 SOC電池平衡電源管理.6客戶 (本錢/效益, 性能、扭矩、溫馨度、平安性 )法規(guī)和環(huán)境(排放 、能耗和平安性)制造本錢可靠性上市時(shí)間市場 (人口構(gòu)造、需求、車型、燃料種類) 不同版本 可用性可維護(hù)性開發(fā)、消費(fèi)和運(yùn)營需求：以下是車輛設(shè)計(jì)要求主要影響要素：系統(tǒng)軟件生命周期競爭促進(jìn)車輛多樣性運(yùn)用 (PV, LCV, HCV, )細(xì)分 (小型、中型、奢華型 )車輛類型 (PV, SUV, 轎卡, 客貨車, )型號(小轎車、游覽車、 活動頂篷汽車、AT自動檔、MT手動檔

5、, CVT、 柴油車、汽油車、混合動力車 )新技術(shù)要求和市場需求系統(tǒng)及其不同版本更具多樣性.7ISO 26262:電子系統(tǒng)功能平安性規(guī)范ISO 26262 取代公路車輛通用規(guī)范IEC 61508ISO 26262 要求對電子系統(tǒng)開發(fā)所采用的軟件工具進(jìn)展資質(zhì)認(rèn)證按照該規(guī)范，不能夠有獨(dú)立于運(yùn)用實(shí)例且 “符合ISO26262的通用工具ETAS支持軟件開發(fā)工具的流程相關(guān)資質(zhì)認(rèn)證懸架轉(zhuǎn)向制動間隔車道偏離妨礙駕駛員輔助系統(tǒng)車輛動態(tài)柵極(插電)電機(jī)/發(fā)電機(jī)蓄電池功率電子元件例2 駕駛員輔助系統(tǒng)和車輛動態(tài)控制系統(tǒng)例1 電力驅(qū)動平安性要求高的系統(tǒng)電子系統(tǒng)的功能平安性/ ISO 26262.8簡介系統(tǒng)概述新技術(shù)要

6、求和市場需求用于EV/HEV的控制系統(tǒng)開發(fā)開發(fā)EV/HEV 系統(tǒng)的工具鏈控制復(fù)雜度 AUTOSAR概念開發(fā)未來ECU電子控制單元 的工具控制功能原型開發(fā)用于檢測ECU網(wǎng)絡(luò)和實(shí)時(shí)性要求高的控制功能的硬件在環(huán)系統(tǒng)ECU 標(biāo)定勝利案例:賦予寶馬 X5 混合動力車活力綜述及前景展望議程 .9混合動力汽車控制系統(tǒng)的開發(fā)用于混合動力控制開發(fā)的工具鏈9ECU 網(wǎng)絡(luò)休眠總線仿真功能模型和環(huán)境仿真PC臺式電腦混合動力控制的功能模型原型混合動力控制驗(yàn)證混合動力控制原型ECU 網(wǎng)絡(luò)功能在環(huán)ECU 網(wǎng)絡(luò)車上的混合動力控制的標(biāo)定和驗(yàn)證混合動力控制經(jīng)過實(shí)時(shí)PC進(jìn)展硬件在環(huán)實(shí)驗(yàn)混合動力控制功能模型自動生成代碼寫入ECU軟件

7、接口模塊ES59x丈量模塊ES4xx混合動力控制標(biāo)定F11011111000001111000ABCDE根本軟件控制原型ECU網(wǎng)絡(luò)內(nèi)復(fù)雜 控制算法的驗(yàn)證要求緊湊且功能強(qiáng)大， 適于車載運(yùn)用高性能CAN / FlexRay集成ECU兼容性實(shí)時(shí)環(huán)境測試系統(tǒng) 各個(gè)復(fù)雜度程度的驗(yàn)證要求延時(shí)短, 周期快經(jīng)過總線接口集成 高性能ECU擴(kuò)展總線仿真選項(xiàng): 充分運(yùn)用 特定ECU功能，以執(zhí)行白盒 測試標(biāo)定環(huán)境同時(shí)標(biāo)定混合動力控制和周邊系統(tǒng)改良開發(fā)流程內(nèi)的標(biāo)定義務(wù)，在臺式電腦或硬件在環(huán)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)基于模型的標(biāo)定功能要求同步快速運(yùn)用多個(gè)控制器實(shí)驗(yàn)室和車輛標(biāo)定的智能優(yōu)化算法.10控制復(fù)雜度 概念A(yù)UTOSAR 虛擬功能總

8、線 (VFB) 是一個(gè)新的籠統(tǒng)層支持網(wǎng)絡(luò)中ECU的軟件組件的籠統(tǒng)開發(fā)已及靈敏分配總線功能范圍虛擬功能總線AUTOSAR 減少系統(tǒng)之間的相互依賴性并降低復(fù)雜度易于反復(fù)運(yùn)用軟件展現(xiàn)全新的車輛功能和系統(tǒng)的先進(jìn)平臺.11簡介系統(tǒng)概述新技術(shù)要求和市場需求用于EV/HEV的控制系統(tǒng)開發(fā)開發(fā)EV/HEV 系統(tǒng)的工具鏈控制復(fù)雜程度 AUTOSAR概念開發(fā)未來ECU電子控制單元 的工具控制功能原型開發(fā)用于檢測ECU網(wǎng)絡(luò)和實(shí)時(shí)性要求高的控制功能的硬件在環(huán)系統(tǒng)ECU 標(biāo)定勝利案例:賦予寶馬 X5 混合動力車活力綜述及前景展望議程 .12開發(fā)未來ECU的工具控制功能對特定芯片的原型設(shè)計(jì)問題用與產(chǎn)品相近的硬件開發(fā)原型，

9、而無需SW開發(fā)處理方法用根本軟件和集成界面進(jìn)展與產(chǎn)品相近的ECU原型設(shè)計(jì)用MBD工具實(shí)現(xiàn)所開發(fā)功能的完美整合性能FlexECU, EHOOKS, INTECRIOOSEK 實(shí)時(shí)環(huán)境用于ECU的I/O驅(qū)動程序支持多種MBD 工具集成編譯器標(biāo)定工具界面ECUECU 插口物理信號Target system帶有根本軟件和 SW原型的ECU原型實(shí)時(shí)ECU功能的模擬ECU功能建模ECU功能配置和運(yùn)轉(zhuǎn)標(biāo)定控制、配置和數(shù)據(jù)分析Application可選:額外 I/O 和處置功能User interface.13開發(fā)未來ECU的工具基于PC的控制功能快速原型開發(fā)問題在ECU外進(jìn)展車輛動態(tài)控制的全套運(yùn)用軟件模擬處

10、理方法在筆記本或帶有高性能多核處置器的強(qiáng)固型PC而非專有硬件上進(jìn)展ECU運(yùn)用軟件的車載驗(yàn)證性能軟件 “ASCET-RTSOSEK 實(shí)時(shí)環(huán)境多核處置器支持經(jīng)過高速數(shù)據(jù)傳輸器實(shí)現(xiàn)運(yùn)用SW 和ECU 的同步任務(wù)ECUECU 插口物理信號Target system帶有根本軟件開發(fā)ECU原型實(shí)時(shí)ECU功能模擬ECU 功能建模、ECU功能配置和操作標(biāo)定邏輯信號(“全旁通/ 旁通) 經(jīng)過高速數(shù)據(jù)傳輸器多核處置器筆記本中的一核專門用于執(zhí)行模擬A核B核運(yùn)用全套運(yùn)用軟件可選:適于車載運(yùn)用的獨(dú)立的PC上執(zhí)行模擬用戶界面.14傳動系和底盤EngineTransmissionBrakeCAN/Flexray混合動力控制

11、HybridE-MotorBatteryCAN/Flexray多核實(shí)時(shí)PC模型仿真用戶PCECU 測試用HiL 從單個(gè)ECU到整車網(wǎng)絡(luò)的測試要求問題具有高度相互依賴性的混合動力控制系統(tǒng)要求靈敏設(shè)立測試系統(tǒng)，從配備擴(kuò)展總線仿真的單個(gè)ECU模擬到整套ECU網(wǎng)絡(luò)測試處理方法開放和可擴(kuò)展架構(gòu)與汽車I/O規(guī)格相對應(yīng)的實(shí)時(shí)I/O硬件擴(kuò)展總線仿真才干運(yùn)用PCIe 總線實(shí)現(xiàn)快速通訊實(shí)時(shí)模型仿真的多核支持性能ECU得到優(yōu)化集成，以滿足ECU測試的特定要求實(shí)時(shí)PC模型仿真用戶PCHybrid添加測試ECU的數(shù)量.15混合動力控制系統(tǒng)的測試在信號層上進(jìn)展高動態(tài)電機(jī)的硬件在環(huán)測試控制邏輯逆變器電流 /電壓信號角位&

12、速度信號扭矩速度定位電機(jī)高壓蓄電池車輛驅(qū)動& 環(huán)境車輛信號:扭矩要求、 回收要求等CAN / FlexRay / etc.HILS電力電子模擬(逆變器)測試實(shí)踐控制器面板用于信號層硬件在環(huán)測試逆變器控制器被拆開PWM控制信號根據(jù)實(shí)時(shí)控制協(xié)議運(yùn)轉(zhuǎn)模型(例如Simulink)電壓電流.16BMS中央控制器CSC = 電池監(jiān)控電路電池?cái)?shù)量、電池組和電壓等能夠有所不同 (僅作為例如)CSC-2CSC-3CSC-n內(nèi)環(huán)U_電池CSC-1(H)EV ECU-網(wǎng)絡(luò)(CAN, FlexRay, )其他 I/O-CHs電池?zé)峁芾砥桨不芈稡MS充電機(jī)等LABCARHIL 系統(tǒng)電池模擬器控制根據(jù)客戶需求確定:1x,

13、 2x, Nx (例如：20 x 用于120 電池)電池-模型普通來自蓄電池制造商(具有很高的特定性!)例如： CAN/Ethernet/PCIe蓄電池控制模型車輛模型(環(huán)境)SOC (充電形狀)和蓄電池系統(tǒng)層的更多功能混合動力控制系統(tǒng)的測試 電池功率級的BMS 測試電池功率級的測試(BMS - HW / SW 開發(fā) 蓄電池模塊制造商)例如：CAN/I2C/ SPI 其他U_BattI_BattU_電池T_電池I_電池.17不同車型ECU標(biāo)定 經(jīng)典流程車輛上參數(shù)的手工標(biāo)定按功能確定的程序ECU 參數(shù)調(diào)整車輛或?qū)嶒?yàn)臺上系統(tǒng)反響的丈量記錄丈量數(shù)據(jù)的評價(jià)手工或基于工具的優(yōu)化 “按步操作ECU工程規(guī)劃

14、/ 評價(jià)丈量n 迭代手工1 優(yōu)化功能11011111000001111000標(biāo)定不同車型數(shù)據(jù)集.18ECU 標(biāo)定環(huán)境和效率潛力PC實(shí)驗(yàn)臺車輛標(biāo)定任務(wù)基于物理模型的參數(shù)優(yōu)化不同版本ECU的虛擬原型自動化快速讀取ECU可用性圖形用戶界面用戶指點(diǎn)半自動化5%25%70%如今如今如今15%45%40%202120212021環(huán)境在各個(gè)環(huán)境中優(yōu)化標(biāo)定效率的參數(shù)+例如.19100 msASAP3ECU 標(biāo)定例如: 實(shí)驗(yàn)臺上的快速讀取 ECU (如今)問題運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)的動態(tài)設(shè)置和實(shí)驗(yàn)臺上丈量數(shù)據(jù)的快速采集: 無延時(shí)、 無UUT危險(xiǎn)。處理方案智能界面模塊向?qū)嶒?yàn)臺實(shí)時(shí)傳輸物理方式的丈量數(shù)據(jù)和參數(shù)特性速度 100 x

15、ASAP3 / ASAM MCD-3 界面1 ms ETK/XETK- 界面 實(shí)驗(yàn)臺EtherCAT,iLinkRT, 負(fù)載控制 INCA-MCE嵌入的丈量和標(biāo)定INCA參數(shù)丈量t.20簡介系統(tǒng)概述新技術(shù)要求和市場需求用于EV/HEV的控制系統(tǒng)開發(fā)開發(fā)EV/HEV 系統(tǒng)的工具鏈控制復(fù)雜程度 AUTOSAR概念開發(fā)未來ECU電子控制單元 的工具控制功能原型開發(fā)用于檢測ECU網(wǎng)絡(luò)和實(shí)時(shí)性要求高的控制功能的硬件在環(huán)系統(tǒng)ECU 標(biāo)定勝利案例:賦予寶馬 X5 混合動力車活力綜述及前景展望議程 .21賦予BMW X5混合動力車活力ETAS 工具鏈支持新混合動力功能的開發(fā).22賦予BMW X5混合動力車活力

16、從傳統(tǒng)車輛到插電式系列混合動力車在位于德國蘭茨胡特的運(yùn)用科技大學(xué)實(shí)施工程 根本車輛: 寶馬 X5 SUV (E70)移除整個(gè)原車的動力及驅(qū)動系統(tǒng)在每個(gè)軸上集成一個(gè)電機(jī)裝入鋰離子電池裝入用于蓄電池充電的發(fā)電機(jī)裝入作為增程發(fā)動機(jī)的柴油發(fā)動機(jī).23賦予BMW X5混合動力車活力集成混合動力車部件和工具電機(jī)和發(fā)動機(jī)鋰離子電池用作增程發(fā)動機(jī)的柴油發(fā)動機(jī)工具設(shè)置.24賦予BMW X5混合動力車活力系統(tǒng)建模和驗(yàn)證運(yùn)用ASCET開發(fā)一切驅(qū)動功能。采用諸如方框圖、有限形狀機(jī)和條件表等不同的建模方法基于根本驅(qū)動功能，已開發(fā)更高級別的驅(qū)動功能: 巡航控制坡道駐車系統(tǒng)和陡坡緩降控制系統(tǒng) 牽引力控制 測試階段嚴(yán)厲按照汽

17、車軟件工程設(shè)計(jì)原那么進(jìn)展。采用下述方法:運(yùn)用ASCET進(jìn)展離線模擬運(yùn)用INTECRIO 和ES910進(jìn)展快速原型開發(fā)開發(fā)僅用時(shí)18個(gè)月!在下一步，一切開發(fā)的功能將獲取AUTOSAR接口.25簡介系統(tǒng)概述新技術(shù)要求和市場需求用于EV/HEV的控制系統(tǒng)開發(fā)開發(fā)EV/HEV 系統(tǒng)的工具鏈控制復(fù)雜度 AUTOSAR概念開發(fā)未來ECU電子控制單元 的工具控制功能原型開發(fā)用于檢測ECU網(wǎng)絡(luò)和實(shí)時(shí)性要求高的控制功能的硬件在環(huán)系統(tǒng)ECU 標(biāo)定勝利案例:賦予寶馬 X5 混合動力車活力綜述及前景展望議程 .26前景展望中央 ECU 架構(gòu)“混合動力車 和 “電動車 概念要求對整個(gè)架構(gòu)進(jìn)展嚴(yán)密檢查，確保能源得以優(yōu)化利用用結(jié)合智能傳感器和執(zhí)行器的強(qiáng)大中央ECU替代大量復(fù)雜的ECU網(wǎng)絡(luò)成為趨勢多核處置器因其更高的性能和更低的能耗將受青睞多核處置器ECU軟件的運(yùn)用對以下工程具有很高的要求操作系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)環(huán)境用于多核ECU架構(gòu)的新軟件模塊 IOC (OS間運(yùn)用通訊)順應(yīng)AUT