文/黃浩

本文以電動汽車為研究對象，基于RCP（快速控制原型）平臺，在原整車控制器硬件基礎(chǔ)上，運用ECoCoder（全自動代碼生成工具）自動生成整車控制器軟件開發(fā)平臺；最后借助MeCa 軟件對整車控制器進(jìn)行實時標(biāo)定和代碼刷新，進(jìn)而完成整個開發(fā)工作。

當(dāng)前，國內(nèi)各主流主機生產(chǎn)商在整車控制器開發(fā)方面均獲得長足進(jìn)步。但仍有部分主機生產(chǎn)商在電動汽車整車控制器開發(fā)過程中，沿用傳統(tǒng)燃油車的控制器開發(fā)技術(shù)和思路，如總成拼接的逆向開發(fā)模式等。進(jìn)而使得開發(fā)出的整車控制器軟件技術(shù)落后于市場需求，整車控制器的性能無法滿足新能源汽車的運行要求。

一、RCP 平臺及ECoCoder軟件概述

1.RCP 平臺

RCP 對應(yīng)的是快速控制原型技術(shù)。作為一種新型仿真工作流程，其支持最終產(chǎn)品在開發(fā)完成前，基于設(shè)計理念、數(shù)學(xué)和物理學(xué)模型，以一臺通用設(shè)備為載體，進(jìn)行控制算法驗證，并通過實體實驗完成性能測試。RCP平臺的最大優(yōu)勢在于，其能夠大幅縮短控制策略的開發(fā)周期，并且支持開發(fā)者執(zhí)行快速迭代實驗，以識別和解決潛在問題。[1]在實際開發(fā)過程中，RCP 平臺多采用V 型開發(fā)模式，即以圖形化建模的方式建立軟件工程，進(jìn)而支持應(yīng)用類和基礎(chǔ)類軟件模型代碼的有效生成，并最終實現(xiàn)統(tǒng)一平臺下的軟件開發(fā)和產(chǎn)品生產(chǎn)。

2.ECoCoder

ECoCoder以Simulink軟件（一種模塊圖環(huán)境，常用于多域仿真或基于模型的設(shè)計）為依托，在友好用戶界面的支持下，可以快速為開發(fā)者提供基礎(chǔ)軟件模型和ECU（電子控制單元）控制算法模型的選配支持信息，并在此基礎(chǔ)上快速生成產(chǎn)品代碼。利用ECoCoder生成代碼，不僅效率高，而且生成的代碼普遍具有較高的可靠性和適用性，能同時滿足快速原型控制器和產(chǎn)品開發(fā)需求，并在汽車電控系統(tǒng)開發(fā)工作中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

二、Simulink 模型庫

ECoCoder 主要涉及兩個源自Simulink 的核心模型庫，分別是芯片級模型庫和控制器級模型庫，二者的詳細(xì)信息如表1、表2 所示。

三、整車控制器軟件開發(fā)

（一）整車控制器和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)

某電動汽車品牌基于RCP平臺，按通信需求開發(fā)整車控制器軟件，其控制器架構(gòu)主要包括電源電路、輸入輸出模塊和CAN 通信模塊等（見圖1）。[2]其中，電源為24V車載蓄電池；輸入模塊涉及啟動、變擋、加速及制動等信號模塊；輸出模塊主要由DCDC 轉(zhuǎn)換器、電機控制器、電池管理系統(tǒng)(BMS)以及三合一控制器等構(gòu)成；CAN 總線則是整車控制器與電機、電源、變速箱等各分部控制器進(jìn)行信號傳遞、反饋的通信路徑。上述設(shè)備共同構(gòu)成了整車網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

表1 芯片級模型庫詳細(xì)信息

表2 控制器級模型庫詳細(xì)信息

（二）模擬輸入

依托ECoCoder 模塊庫的資源供給，技術(shù)人員可以及時、準(zhǔn)確地對進(jìn)入微控制器采集相關(guān)信號，進(jìn)而實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的擬態(tài)輸入。例如，技術(shù)人員可以基于EoUCoder 提供的ADCInput 模塊高效獲取模擬輸入信息[ADCInput：8（unit16）]，進(jìn)而構(gòu)建模塊與控制算法之間的模型關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上獲取基于ADC 模塊的特定通道輸入值。

（三）控制電磁閥

在完成模擬輸入工作后，技術(shù)人員需要繼續(xù)借助ECoCoder 所提供的模塊資源，實現(xiàn)對已連接到微控制器的液壓執(zhí)行機構(gòu)的控制管理。[3]例如，技術(shù)人員可基于ECoCoder 中的PWMOut 模塊來控制電磁閥。同樣地，技術(shù)人員也可以在控制算法模型與模塊輸入保持連接的狀態(tài)下，利用控制算法模型對接入微控制器eMIOS 模塊（增強型輸入輸出模塊）通道的電磁閥的占空比和周期進(jìn)行有效控制。

（四）控制恒流閥

恒流閥是一種專用的流量調(diào)節(jié)閥，其核心裝置有流量調(diào)節(jié)裝置和自力式壓差控制裝置，二者是確保系統(tǒng)流量保持恒定的關(guān)鍵。本項目開發(fā)設(shè)計的電動汽車整車控制器軟件接口模塊具備智能觸發(fā)功能，較好地滿足了品牌方對震顫控制的要求。同時，該系統(tǒng)還支持技術(shù)人員實時調(diào)整PWM 頻率、震顫電流幅值、震顫頻率以及周期等參數(shù)。

（五）CAN 報文接收

CAN 報文以CAN 總線為載體，按照CAN 協(xié)議實現(xiàn)傳輸。CAN 報文每幀通常包含7 個部分，分為標(biāo)準(zhǔn)類和擴展類兩種格式，二者的主要區(qū)別在于標(biāo)識符（ID）長度差異。本設(shè)計中，技術(shù)人員利用ECoCoder提供的CANReceive 模塊來收發(fā)CAN 報文。其中，接收報文的ID 為“0x0002”，數(shù)據(jù)長度為8 位。

（六）ECUCoder 工具運行條件

ECoCoder 的運行環(huán)境對電腦的軟、硬件有著一定要求。在硬件方面，無論是臺式電腦還是筆記本電腦，都必須配置雙核以上的CPU，內(nèi)存空間不低于1024M，硬盤空間至少為1000M。在軟件方面，系統(tǒng)應(yīng)在 Windows7 及以上，或者為Vista 操作系統(tǒng)（64 位版本）、32 位MATLAB 版本；編譯器版本不得低于Code-Warrior2.10。

四、標(biāo)定及測量軟件

MeCa 功能強大，是保障ECU標(biāo)定及測量質(zhì)量的重要工具，其可以實時觀測、采集并顯示ECU的數(shù)據(jù)參數(shù)變化；通過對RAM（隨機存取存儲器）、Flash 數(shù)據(jù)進(jìn)行實時訪問、在線標(biāo)定及修改調(diào)整，實現(xiàn)對ECU 代碼的快速刷寫和實時更新；將測量出的數(shù)據(jù)輸送至上位機以CSV 等數(shù)據(jù)格式進(jìn)行保存。本設(shè)計中，MeCa 是基于CAN 總線的CCP 標(biāo)定協(xié)議，與汽車級專業(yè)CAN 通信接口硬件相匹配，并且支持A2L 標(biāo)準(zhǔn)文件導(dǎo)入。在此基礎(chǔ)上，技術(shù)人員借助CAN 適配器建立了MeCa 與ECU 的通信路徑，并依托CCP 標(biāo)定協(xié)議及與之相對應(yīng)的A2L 文件，測量標(biāo)定ECU 的內(nèi)部變量，最終操控傳感器執(zhí)行數(shù)據(jù)采集和執(zhí)行器運作等指令。[4]

五、結(jié)語

電動汽車的動力傳輸和驅(qū)動方式有別于傳統(tǒng)汽車，因此，其整車控制器的開發(fā)設(shè)計需要與現(xiàn)代工藝技術(shù)和設(shè)計理念相融合。本文基于RCP 平臺開發(fā)的RapidECU 控制器快速原型軟件平臺，能夠?qū)崟r測量標(biāo)定汽車ECU 并進(jìn)行代碼刷新，可用于新能源汽車整車控制器的開發(fā)和使用。