新能源汽車電控系統開發流程介紹(一)

軟體開發具有很多方法,如瀑布模型、迭代模型、V 模型等。汽車電控系統的開發過程分級層次較強,具有軟體開發從宏觀到微觀逐級開發,硬體測試從微觀到宏觀逐級證,軟體開發與硬體測試交叉進行、互相支援的特點。在汽車電控系統開發流程體系的展過程中,V 模型逐漸成為被認可的開發模型。

基於V 模型建立的汽車電控系統開發流程體系,從系統需求與構建、子系統技術需求和元件技術需求、控制軟體架構及子模組需求、軟體構造(包括控制演算法建模及測試和自動程式碼及控制器刷寫入軟體功能驗證和硬體功能整合驗證、HIL 級系統驗證和臺架級功能驗證及整車級標定和需求驗證等7 個主要工作環節展開,全面地涵蓋了電控系統開發的所有過程,為各個過程的活動制定了流程規範。

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新能源汽車開發V流程

電控系統開發過程主要包括系統需求和架構及前期模擬分析兩部分內容。本文介紹開發流程的前三個過程:

1、系統需求和架構及前期模擬分析

(1) 系統需求和架構

根據整車需求和其他必要輸入,生成初始的動力系統電氣架構,並制定控制子系統的專案目標,產生初步的控制系統方案。

(2) 前期模擬分析

主要工作內容包括引數收集及校對、模擬模型搭建及校驗、模擬分析。引數收集及校對是指根據系統模擬的需求,從相關係統獲取模擬引數。需求引數的內容包括但不限於:系統結構、整車效能目標定義、整車引數、發動機引數、變速器引數、車輪/輪胎引數、控制系統引數、電池引數、電機引數、負載引數、整車及零部f牛的試驗結果等。模擬模型搭建及校驗是指根據專案中的整車系統結構方案和所能收集到的基本資料輸入,建立模擬分析模型(包含基本的控制系統方案)和Plant Model; 並對所建立的整車模型進行校驗,以提高模擬模型的精度和可信度。模擬分析的工作內容包含車的加速能力、爬坡能力、最高車速等動力性指標計算,也包括等速工況和迴圈工況的燃油消耗計算、電耗計算以及續駛里程等經濟性指標計算。基於動力系統、傳動系統以及控制策略方案的變動和選取需求,還可以完成相應的對比分析計算工作。

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模擬分析流程圖

2、子系統技術需求和元件技術需求

在這一過程中,主要包括控制系統需求分析、控制系統架構和整合設計、網路通訊三部分內容。

(1) 控制系統需求分析

根據整車需求和動力系統需求,以及其他子系統在整車級、動力系統級的硬體輸人和輸出(Hardware Input and Outputs, HWIO) 、動力系統內部電子藉口(Powertrain Electric Interface, PTEI入動力和平臺電子介面(Powertrain-Platform Electric Interface,PPEI) 定義,分析控制系統需求、功能以及介面。

(2) 控制系統架構和整合設計

具體包括控制系統方案設計、PHA 和控制系統FMEA 。

控制系統方案設計是指根據系統需求和架構所得到的初步的控制系統方案,進行進一步的系統設計,形成系統方案文件,文件應當包含但不侷限於:系統架構描述、控制系統工作模式及切換、控制系統上下電策略、電控單元介面定義、控制系統安全策略、控制系統負責的充電策略等。

PHA 是指因軟體或者硬體原因導致的系統子功能喪失並因此帶來的行車危害。一般透過對整車功能分析和故障樹的制定進行定義。

動力系統FMEA 設計是指根據系統功能和系統結構進行初始系統FMEA 分析,並提供作為軟硬體開發的依據之一。

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控制系統需求分析流程圖

(3) 網路通訊

具體包括動力系統網路通訊架構設計、通訊資料庫設計和模擬分析、整車控制器CAN 設計。網路通訊架構定義的內容包括:網路節點定義、網段規劃與閘道器定義、各網段通訊速率、整車控制器診斷通訊及標定通訊協議型別、終端電阻的分配等。網路通訊資料庫設計內容主要包括網路屬性定義、網路節點定義、訊號屬性定義、訊號組定義、訊號打包、報文屬性定義、通訊矩陣定義以及其他網路通訊自動程式碼工具所需要的屬性等。資料庫設計初稿完成後,在CANoe 平臺上搭建各控制器的功能模擬模型,分析網鄉各通訊的各項效能指標如網路負載/報文延時是否滿足要求,並根據模擬結果修正資料庫的設計。

整車控制器CAN 技術規範用於定義整車控制器CAN 通訊的以下內容:整車控制器與車輛其他電控單元的通訊拓撲、CAN 硬體要求、CAN 資料鏈路層定義、CAN 軟體要求、CAN 應用層等。

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網路通訊設計流程圖

3、控制軟體架構及子模組需求

(1) 控制軟體架構

根據控制系統技術規範和介面描述文件等,明確整個控制系統需求,並進行軟體架構設計。控制策略需求及軟體架構設計描述的內容包括但不限於:控制策略功能描述、軟體子模組以及連線關係、任務排程策略以及系統約束。

(2) 子模組需求

根據控制子系統技術規範、系統介面描述文件以及軟體架構設計,形成實現子模組功能的需求文件。

(3) 底層軟體需求

底層軟體需求分析是指根據控制器的系統設計以及應用程式的需求,編寫底層軟體需求。需求文件描述的內容包括但不限於:軟體分層架構及各方職責、安全性架構及安全等級、實時作業系統或排程程式、數字或模擬1/0 介面驅動、Bootloader 及程式刷寫工具、需求分析流程圖CAN 驅動及互動層、診斷協議及診斷工具、標定協議及標定工具、軟體開發環境、介面定義等。

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控制軟體架構及子模組需求分析流