新能源汽车动力总成系统开发

新能源汽车动力总成系统开发熊云2011年05月31日SFCV目录一一汽车电子电器系统开发流程汽车电子电器系统开发流程————VV模式模式二二零部件开发零部件开发zz控制策略及模型的开发及测试控制策略及模型的开发及测试zz软件代码的生成及测试软件代码的生成及测试zz控制器硬件开发及测试控制器硬件开发及测试zz驱动、电流变控制器开发及测试驱动、电流变控制器开发及测试三三整车电子电器系统整车电子电器系统\\子系统开发子系统开发zz汽车网络设计及测试汽车网络设计及测试zz线束设计及测试线束设计及测试zz电控系统集成及测试实验电控系统集成及测试实验四四整车试验整车试验zz整车功能调试整车功能调试zz整车标定匹配整车标定匹配SFCV传统开发与V模式开发流程比较汽车电子电器系统开发流程——V模式控制器传统开发流程V模式开发流程SFCV汽车电子电器系统开发流程——V模式流程开发需求传统开发流程V-模式开发流程技术要求（管理与维护）口头描述，一般较模糊基于模型的技术要求，较清晰功能开发对复杂的原型进行手工编程图形化建模，自动下载到实时硬件运行，快速进行方案评估产品代码生成手工编程代码，易出错从开发工具中自动生成代码ECU测试非常系统地进行车辆测试，工况可重复性差系统地测试，通过硬件在环回路仿真进行测试，重复性好灵活性比较有限好开发流程较慢并行开发使得进程大大加快传统开发流程和V-模式开发流程比较SFCV基于分布式网络控制系统模型分析逆变器+电机(MC)DC/DC变换器驱动动力总成氢瓶DC/AC燃料电池发动机(FCE)动力蓄电池组（BM）---~-~前轮辅助CAN网动力CAN网电机控制器整车控制器DC/DC控制器仪表驾驶员接口FCE控制器BM控制器汽车电子电器系统开发流程——V模式SFCVDC/DCV模式开发流程综述¾系统及子系统需求分析仿真¾快速原型（RCP）¾软硬件开发¾硬件在环测试（HIL）¾匹配测试代码生成控制器制作快速控制原型硬件在环测试基于模型InhouseActivity控制算法在环测试硬件-控制算法联合在环测试DC/DC控制器实物测试标定DC/DC功能定义、离线仿真DC/DC控制器V模开发流程汽车电子电器系统开发流程——V模式SFCV控制模型及被控对象模型汽车电子电器系统开发流程——V模式SFCV控制模型及被控对象模型的联合仿真电力电子层仿真对象模型被控对象系统模型分析汽车电子电器系统开发流程——V模式SFCVDC/DC等效主电路V1D1V4V6V3V5V2D4D3D6D5D2NPPM75RLA120UVW105uHL1WP70uFC145~80VN电流传感器C170uFC2230uHL2120V100uFC348V电流传感器C2电压传感器V2U1电压传感器V1V0D0Bz通过在环的真实DC/DC控制器实时采集被控量状态与整车控制器发出的设定I_dcf_Set进行反馈比较控制），产生控制量（此处为脉宽调制PWM波）通过实时I/O驱动模型的IGBT门电路。z用simpowersystem搭建的典型Buck电路，其中IGBT用rt-Event工具箱中提供的IGBT模块。DC/DC仿真对象模型汽车电子电器系统开发流程——V模式SFCV¾将控制模型从离线仿真模型中剥离开并载入一些快速原型控制器中¾连接实际控制对象验证我们的控制算法。快速控制原型(RCP-RapidControlPrototyping)汽车电子电器系统开发流程——V模式SFCVDC/DC控制器制作及代码生成步骤控制器制作/代码生成¾细化为电气参数,明确资源需求¾确定硬件需求的原理实现(包括芯片选型,资源外扩等)¾定稿来制作控制器硬件¾控制器平台底层驱动代码MC系统CCPprotocolstackCAN发送子程序CANDriverCCPDriverDAQ处理器ECU底层程序CRODTOPOLLING处理器CAN接收子程序MC系统CCPprotocolstackCAN发送子程序CANDriverCCPDriverDAQ处理器ECU底层程序CRODTOPOLLING处理器CAN接收子程序汽车电子电器系统开发流程——V模式SFCV30KW/60KW单向DC/DC变换器2KW级别隔离DC/DC变换器控制器硬件在环测试汽车电子电器系统开发流程——V模式SFCVDC/DC控制器实物测试标定将经过HIL设备测试后的控制器硬件及其控制模型,装车验证测试,以期完成对控制器硬件及控制模型的进一步测试,及相关算法优化。汽车电子电器系统开发流程——V模式SFCV车载在线记录仪车载在线记录仪车载远程监控控制器车载远程监控控制器车载远程监控控制器车载在线记录仪汽车动力总成控制器（VMS）供氢管理系统控制器(HMS)动力蓄电池管理系统（BMS）汽车电子电器系统开发流程——V模式新能源汽车系列控制器产品客车显示仪表微型车显示仪表客车显示仪表客车显示仪表微型车显示仪表微型车显示仪表SFCV目录一一汽车电子电器系统开发流程汽车电子电器系统开发流程————VV模式模式二二零部件开发零部件开发zz控制策略及模型的开发及测试控制策略及模型的开发及测试zz软件代码的生成及测试软件代码的生成及测试zz控制器硬件开发及测试控制器硬件开发及测试zz驱动、电流变控制器开发及测试驱动、电流变控制器开发及测试三三整车电子电器系统整车电子电器系统\\子系统开发子系统开发zz汽车网络设计及测试汽车网络设计及测试zz线束设计及测试线束设计及测试zz电控系统集成及测试实验电控系统集成及测试实验四四整车试验整车试验zz整车功能调试整车功能调试zz整车标定匹配整车标定匹配SFCV控制策略及模型的开发及测试控制策略及模型的开发及测试控制策略基本指导原则¾驾驶员的指令输入，协调动力总成各主要部件共同工作,调节各环节能量转换的大小与方向，在兼顾经济性指标的前提下，实现驾驶员期望的动力性能，使车辆保持较好的动力性、经济性与可靠性整车控制器VMS燃料电池控制器DC/DC电机控制器蓄电池管理器SFCV控制策略及模型的开发及测试控制策略及模型的开发及测试驾驶员意图解释能量平衡策略回馈制动策略故障诊断及容错控制整车控制策略整车控制策略¾驾驶员意图解释模块¾能量平衡策略¾制动回馈策略¾故障诊断及容错控制SFCV控制策略及模型的开发及测试控制策略及模型的开发及测试驾驶员意图解释模块：¾DVI（Drivervehicleinterface）功能模块是一个人机工程系统，必须准确、迅捷反映驾驶员的操作意图¾基本功能包含：钥匙、档位、电子油门踏板信号采集¾扩展功能：制动信号、巡航信号、加速度信号以及其它相关信号采集SFCV控制策略及模型的开发及测试控制策略及模型的开发及测试能量均衡控制策略SOC和电池电流的闭环控制动力系统负载均衡策略负载均衡：主要是通过调节变换器（DC/DC）的输出功率实现的闭环控制：根据既定的SOC控制目标,保证期望的SOC值SFCV控制策略及模型的开发及测试控制策略及模型的开发及测试制动回馈控制策略¾转矩值的设定影响回馈效率的大小。¾电动机转矩的大小主要由两个因素决定：加速踏板值、电机转速。具体如右图所示。踏板值、转速、转矩三维图-6000-4000-2000020004000600080001000012000020406080100-50050100Spd(rpm)TqsetApSpdApTq(Nm)Tqset_AP_SpdSFCV控制策略及模型的开发及测试控制策略及模型的开发及测试故障诊断与容错控制¾尽量保证动态系统在发生故障时仍然何以稳定运行，并具有可以接受的性能目标¾被动容错技术：可靠镇定、完整性和联立镇定三种类型。¾主动容错技术：控制律重新调度、控制器重构设计和模型跟随重组等基于状态观测的系统故障诊断与容错控制流程图SFCV控制策略及模型的开发及测试控制策略及模型的开发及测试动力系统软件控制开发流程嵌入式软件开发环境控制器硬件实现嵌入式车载控制器平台应用层开发被控对象本体功能抽象提取燃料电池动力系统混和动力动力系统控制对象算法/代码生成纯电动动力系统SFCV控制策略及模型的开发及测试控制策略及模型的开发及测试动力总成ECU应用软件开发环境开发流程基于V模的开发流程，主要包括系统及子系统需求分析、快速原型（RCP）、软硬件开发、硬件在环测试（HIL）、匹配测试等主要过程SFCV控制策略及模型的开发及测试控制策略及模型的开发及测试The'Ts'parameterusedinthismodelissetto6e-5bytheModelPropertiesCallbacksEnergyManagementSubsystemInternalCombustionEnginePlanetaryGearSubsystemVehicleDynamicsHybridElectricVehicle(HEV)PowerTrainUsingBatteryModelElectricalSubsystemDiscrete,Ts=6e-005s.powerguivSpeedSensor2vSpeedSensor1vSpeedSensorCarrierSunRing?MoreInfo[Batt][Wmot][Wgen][Wice]Torque[Batt][Wmot]Power[Wmot][Wgen][Wgen][Wice]AcceleratorICESpeedGenSpeedMotorSpeedBattMotortorqueGentorqueThrottleICECarAccel1Generatorpeedref(rpm)AcceleratorAcceleratorICEThrottleElectricalPower(Motor,Generator,Battery)Drivetorque(reference,measured)Carspeed(km/h)动力总成ECU应用软件开发平台Mathworks公司MATLAB/simulink/stateflow/RTW/RTWec/EmbeddedTarget等。这一整套开发工具因为其描述能力强、扩展性能好并且能够很好的贯通整个D2P（FromDevelopmentToProduction）的研发过程而成为汽车电子软件研发的一款比较重要也比较流行的工具平台。SFCV目录一一汽车电子电器系统开发流程汽车电子电器系统开发流程————VV模式模式二二零部件开发零部件开发zz控制策略及模型的开发及测试控制策略及模型的开发及测试zz软件代码的生成及测试软件代码的生成及测试zz控制器硬件开发及测试控制器硬件开发及测试zz驱动、电流变控制器开发及测试驱动、电流变控制器开发及测试三三整车电子电器系统整车电子电器系统\\子系统开发子系统开发zz汽车网络设计及测试汽车网络设计及测试zz线束设计及测试线束设计及测试zz电控系统集成及测试实验电控系统集成及测试实验四四整车试验整车试验zz整车功能调试整车功能调试zz整车标定匹配整车标定匹配SFCV传统软件代码开发与代码自动生成模型比较软件代码的生成及测试软件代码的生成及测试传统开发代码自动生成开发编辑编译测试生成编辑模版或定义文件SFCV代码生成技术优点：‹代码的质量依赖且只依赖于代码生成的模板、文件和模型‹提高了代码变更的能力‹提高了修复软件Bug的能力‹灵活的同步机制‹大幅度提高了工作效率软件代码的生成及测试软件代码的生成及测试18,75%6,25%手工代码C自动代码RTWSFCV软件代码的生成及测试软件代码的生成及测试Matlab代码自动生成体系分析Matlab代码自动生成体系组成1.Simulink2.RTW(real-timeworkshop)3.EmbeddedTarget3自动代码组织框架12SFCV软件代码的生成及测试软件代码的生成及测试Simulink算法模块EmbeddedTarget驱动模块MaskParametersM-fileDialogCallbackMdl程序模型模块参数配置参数检验参数检验避免高级语言编译阶段的错误模型及其参数配置‹图形语言程序模型(.