混合动力和电动汽车控制系统开发.ppt

DevelopmentofControlSystemsforHybridandElectricVehicleslH.Gollerl1stChinaVirtualPowertrainConference,BeijinglOctober27-28,2010ETASGmbH2010.Allrightsreserved.Thenamesanddesignationsusedinthisdocumentaretrademarksorbrandsbelongingtotheirrespectiveowners.,混合动力和电动汽车控制系统开发HansGoller博士，易特驰汽车技术(上海)有限公司,DevelopmentofControlSystemsforHybridandElectricVehicleslH.Gollerl1stChinaVirtualPowertrainConference,BeijinglOctober27-28,2010ETASGmbH2010.Allrightsreserved.Thenamesanddesignationsusedinthisdocumentaretrademarksorbrandsbelongingtotheirrespectiveowners.,2,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,议程,DevelopmentofControlSystemsforHybridandElectricVehicleslH.Gollerl1stChinaVirtualPowertrainConference,BeijinglOctober27-28,2010ETASGmbH2010.Allrightsreserved.Thenamesanddesignationsusedinthisdocumentaretrademarksorbrandsbelongingtotheirrespectiveowners.,3,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,议程,DevelopmentofControlSystemsforHybridandElectricVehicleslH.Gollerl1stChinaVirtualPowertrainConference,BeijinglOctober27-28,2010ETASGmbH2010.Allrightsreserved.Thenamesanddesignationsusedinthisdocumentaretrademarksorbrandsbelongingtotheirrespectiveowners.,4,电动和混合动力驱动电子控制开发系统概述,变速箱,内燃机,变速箱ECU,驱动扭矩,制动,制动ECU,PowertrainCAN,ChassisCAN,混合动力ECU,发动机ECU,DevelopmentofControlSystemsforHybridandElectricVehicleslH.Gollerl1stChinaVirtualPowertrainConference,BeijinglOctober27-28,2010ETASGmbH2010.Allrightsreserved.Thenamesanddesignationsusedinthisdocumentaretrademarksorbrandsbelongingtotheirrespectiveowners.,5,电动和混合动力驱动电子控制开发系统概述,变速箱,内燃机,发动机ECU,Trans-missionECU,驱动扭矩,制动,制动ECU,传动系CAN,底盘CAN,混合动力ECU,蓄电池控制监测SOC电池平衡电源管理,DevelopmentofControlSystemsforHybridandElectricVehicleslH.Gollerl1stChinaVirtualPowertrainConference,BeijinglOctober27-28,2010ETASGmbH2010.Allrightsreserved.Thenamesanddesignationsusedinthisdocumentaretrademarksorbrandsbelongingtotheirrespectiveowners.,6,客户(成本/效益,性能、扭矩、舒适度、安全性),法规和环境(排放、能耗和安全性),制造成本,可靠性,上市时间,市场(人口结构、需求、车型、燃料种类),不同版本,可用性,可维护性,开发、生产和运营需求：,以下是车辆设计要求主要影响要素：,系统,软件,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),新技术要求和市场需求系统及其不同版本更具多样性,DevelopmentofControlSystemsforHybridandElectricVehicleslH.Gollerl1stChinaVirtualPowertrainConference,BeijinglOctober27-28,2010ETASGmbH2010.Allrightsreserved.Thenamesanddesignationsusedinthisdocumentaretrademarksorbrandsbelongingtotheirrespectiveowners.,7,ISO26262:电子系统功能安全性规范ISO26262取代公路车辆通用标准IEC61508ISO26262要求对电子系统开发所采用的软件工具进行资质认证依照该规范，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,例2驾驶员辅助系统和车辆动态控制系统,例1电力驱动,安全性要求高的系统电子系统的功能安全性/ISO26262,DevelopmentofControlSystemsforHybridandElectricVehicleslH.Gollerl1stChinaVirtualPowertrainConference,BeijinglOctober27-28,2010ETASGmbH2010.Allrightsreserved.Thenamesanddesignationsusedinthisdocumentaretrademarksorbrandsbelongingtotheirrespectiveowners.,8,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,议程,DevelopmentofControlSystemsforHybridandElectricVehicleslH.Gollerl1stChinaVirtualPowertrainConference,BeijinglOctober27-28,2010ETASGmbH2010.Allrightsreserved.Thenamesanddesignationsusedinthisdocumentaretrademarksorbrandsbelongingtotheirrespectiveowners.,9,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,9,ECU网络,休眠总线仿真,功能模型和环境仿真,PC台式电脑混合动力控制的功能模型,原型混合动力控制验证,混合动力控制原型,ECU网络,功能在环,ECU网络,车上的混合动力控制的标定和验证,混合动力控制通过实时PC进行硬件在环试验,混合动力控制,功能模型自动生成代码写入ECU软件,接口模块ES59x,测量模块ES4xx,混合动力控制标定,F,A,B,C,D,E,基本软件,控制,DevelopmentofControlSystemsforHybridandElectricVehicleslH.Gollerl1stChinaVirtualPowertrainConference,BeijinglOctober27-28,2010ETASGmbH2010.Allrightsreserved.Thenamesanddesignationsusedinthisdocumentaretrademarksorbrandsbelongingtotheirrespectiveowners.,10,控制复杂度概念,AUTOSAR虚拟功能总线(VFB)是一个新的抽象层支持网络中ECU的软件组件的抽象开发已及灵活分配,虚拟功能总线,AUTOSAR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展现全新的车辆功能和系统的先进平台,DevelopmentofControlSystemsforHybridandElectricVehicleslH.Gollerl1stChinaVirtualPowertrainConference,BeijinglOctober27-28,2010ETASGmbH2010.Allrightsreserved.Thenamesanddesignationsusedinthisdocumentaretrademarksorbrandsbelongingtotheirrespectiveowners.,11,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程度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,议程,DevelopmentofControlSystemsforHybridandElectricVehicleslH.Gollerl1stChinaVirtualPowertrainConference,BeijinglOctober27-28,2010ETASGmbH2010.Allrightsreserved.Thenamesanddesignationsusedinthisdocumentaretrademarksorbrandsbelongingtotheirrespectiveowners.,12,开发未来ECU的工具控制功能对特定芯片的原型设计,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,INTECRIOOSEK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,ECU,ECU插口,物理信号,Targetsystem,带有基本软件和SW原型的ECU原型,实时ECU功能的模拟,ECU功能建模ECU功能配置和运行标定,控制、配置和数据分析,Application,可选:额外I/O和处理功能,Userinterface,DevelopmentofControlSystemsforHybridandElectricVehicleslH.Gollerl1stChinaVirtualPowertrainConference,BeijinglOctober27-28,2010ETASGmbH2010.Allrightsreserved.Thenamesanddesignationsusedinthisdocumentaretrademarksorbrandsbelongingtotheirrespectiveowners.,13,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“ASCET-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,ECU,ECU插口,物理信号,Targetsystem,带有基本软件开发ECU原型,实时ECU功能模拟,ECU功能建模、ECU功能配置和操作标定,逻辑信号(“全旁通/旁通”)通过高速数据传输器,多核处理器笔记本中的一核专门用于执行模拟,A核,B核,应用,全套应用软件,可选:适于车载应用的独立的PC上执行模拟,用户界面,DevelopmentofControlSystemsforHybridandElectricVehicleslH.Gollerl1stChinaVirtualPowertrainConference,BeijinglOctober27-28,2010ETASGmbH2010.Allrightsreserved.Thenamesanddesignationsusedinthisdocumentaretrademarksorbrandsbelongingtotheirrespectiveowners.,14,ECU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,实时PC模型仿真,用户PC,Hybrid,增加测试ECU的数量,DevelopmentofControlSystemsforHybridandElectricVehicleslH.Gollerl1stChinaVirtualPowertrainConference,BeijinglOctober27-28,2010ETASGmbH2010.Allrightsreserved.Thenamesanddesignationsusedinthisdocumentaretrademarksorbrandsbelongingtotheirrespectiveowners.,15,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,控制逻辑,逆变器,电流/电压信号,角位&速度信号,扭矩速度定位,电机,高压蓄电池,车辆,驱动&环境,车辆信号:扭矩要求、回收要求等,CAN/FlexRay/etc.,HILS,电力电子模拟(逆变器),测试实际控制器面板,用于信号层硬件在环测试逆变器控制器被拆开,PWM控制信号,根据实时控制协议运行模型(例如Simulink),电压电流,DevelopmentofControlSystemsforHybridandElectricVehicleslH.Gollerl1stChinaVirtualPowertrainConference,BeijinglOctober27-28,2010ETASGmbH2010.Allrightsreserved.Thenamesanddesignationsusedinthisdocumentaretrademarksorbrandsbelongingtotheirrespectiveowners.,16,BMS,中央控制器,CSC=电池监控电路电池数量、电池组和电压等可能有所不同(仅作为示例),CSC-2,CSC-3,CSC-n,内环U_电池,(H)EVECU-网络(CAN,FlexRay,),其他I/O-CHs,电池热管理安全回路BMS充电机等,LABCARHIL系统,电池模拟器控制,根据客户需求确定:1x,2x,Nx(例如：20 x用于120电池),电池-模型一般来自蓄电池制造商(具有很高的特定性!),例如：CAN/Ethernet/PCIe,蓄电池控制模型,车辆模型(环境),SOC(充电状态)和蓄电池系统层的更多功能,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),例如：CAN/I2C/SPI其他,U_BattI_Batt,U_电池T_电池I_电池,DevelopmentofControlSystemsforHybridandElectricVehicleslH.Gollerl1stChinaVirtualPowertrainConference,BeijinglOctober27-28,2010ETASGmbH2010.Allrightsreserved.Thenamesanddesignationsusedinthisdocumentaretrademarksorbrandsbelongingtotheirrespectiveowners.,17,不同车型,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,ECU项目,规划/评估,测量,1优化功能,标定,不同车型,数据集,DevelopmentofControlSystemsforHybridandElectricVehicleslH.Gollerl1stChinaVirtualPowertrainConference,BeijinglOctober27-28,2010ETASGmbH2010.Allrightsreserved.Thenamesanddesignationsusedinthisdocumentaretrademarksorbrandsbelongingtotheirrespectiveowners.,18,ECU标定环境和效率潜力,PC,试验台,车辆,标定工作,基于物理模型的参数优化不同版本ECU的虚拟原型,自动化快速读取ECU,可用性图形用户界面用户指导半自动化,环境,在各个环境中优化标定效率的参数,+,+,DevelopmentofControlSystemsforHybridandElectricVehicleslH.Gollerl1stChinaVirtualPowertrainConference,BeijinglOctober27-28,2010ETASGmbH2010.Allrightsreserved.Thenamesanddesignationsusedinthisdocumentaretrademarksorbrandsbelongingtotheirrespectiveowners.,19,ECU标定示例:试验台上的快速读取ECU(如今),问题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 xASAP3/ASAMMCD-3界面,ETK/XETK-界面,试验台,EtherCAT,iLinkRT,负载控制,INCA-MCE嵌入的测量和标定,INCA,参数,测量,t,DevelopmentofControlSystemsforHybridandElectricVehicleslH.Gollerl1stChinaVirtualPowertrainConference,BeijinglOctober27-28,2010ETASGmbH2010.Allrightsreserved.Thenamesanddesignationsusedinthisdocumentaretrademarksorbrandsbelongingtotheirrespectiveowners.,20,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程度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,议程,DevelopmentofControlSystemsforHybridandElectricVehicleslH.Gollerl1stChinaVirtualPowertrainConference,BeijinglOctober27-28,2010ETASGmbH2010.Allrightsreserved.Thenamesanddesignationsusedinthisdocumentaretrademarksorbrandsbelongingtotheirrespectiveowners.,21,赋予BMWX5混合动力车活力ETAS工具链支持新混合动力功能的开发,DevelopmentofControlSystemsforHybridandElectricVehicleslH.Gollerl1stChinaVirtualPowertrainConference,BeijinglOctober27-28,2010ETASGmbH2010.Allrightsreserved.Thenamesanddesignationsusedinthisdocumentaretrademarksorbrandsbelongingtotheirrespectiveowners.,22,赋予BMWX5混合动力车活力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X5SUV(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,DevelopmentofControlSystemsforHybridandElectricVehicleslH.Gollerl1stChinaVirtualPowertrainConference,BeijinglOctober27-28,2010ETASGmbH2010.Allrightsreserved.Thenamesanddesignationsusedinthisdocumentaretrademarksorbrandsbelongingtotheirrespectiveowners.,23,赋予BMWX5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,DevelopmentofControlSystemsforHybridandElectricVehicleslH.Gollerl1stChinaVirtualPowertrainConference,BeijinglOctober27-28,2010ETASGmbH2010.Allrightsreserved.Thenamesanddesignationsusedinthisdocumentaretrademarksorbrandsbelongingtotheirrespectiveowners.,24,赋予BMWX5混合动力车活力系统建模和验证,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基于基本驱动功能，已开发更高级别的驱动功能:巡航控制坡道驻车系统和陡坡缓降控制系统牵引力控制,测试阶段严格依照汽车软件工程设计原则进行。采用下述方法:使用ASCET进行离线模拟使用INTECRIO和ES910进行快速原型开发开发仅用时18个月!在下一步，所有开发的功能将获取AUTOSAR接口,DevelopmentofControlSystemsforHybridandElectricVehicleslH.Gollerl1stChinaVirtualPowertrainConference,BeijinglOctober27-28,2010ETASGmbH2010.Allrightsreserved.Thenamesanddesignationsusedinthisdocumentaretrademarksorbrandsbelongingtotheirrespectiveowners.,25,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,议程,DevelopmentofControlSystemsforHybridand