1、汽車電子控制系統開發簡介張春淮 2009. 6. 17目 錄1. 汽車電子控制系統應用 1.1 動力驅動系統 1.2 底盤系統 1.3 車身系統 1.4 多媒體系統 1.5 整車性能控制 1.6 混合動力/純電動系統2. 控制系統開發管理 2.1 質量、風險管理 2.2 過程控制 2.3 產品開發標準3. 控制系統核心開發流程 3.1 V型模型特點 3.2 V型模型各開發階段介紹4. 汽車電子控制系統特點 4.1 嵌入式系統 4.2 離散，實時系統 4.3 分布式網絡系統5. 故障診斷和Flash工具 5.1 故障診斷 5.2 Flash工具1. 汽車電子控制系統應用1.1 動力系統 發動機系

2、統 變速器、離合器系統 (AMT, AT, CVT, EVT) 分動器，差速器系統1.2 底盤系統 懸架系統(主動、被動) 轉向系統(線控、助力) 制動系統(ABS、線控) 車輪 (胎壓監測)1.3 車身系統 環境控制系統 燈光控制 玻璃升降 門鎖安全 電子儀表1.4 多媒體及信息系統 音頻、視頻插放系統 GPS定位系統 信息傳遞系統1.5 整車性能控制 碰撞安全性能(安全氣囊) 操控穩定性能(ABS、ESP) 噪聲、振動(平順性) 動力性和燃油經濟性1.6 混合動力/純電動系統 整車控制 電機控制 電池控制 發電機組控制2. 控制系統開發管理2.1質量、風險管理 控制系統開發的支持過程需求需

3、求管理配置管理項目管理供應商管理質量保證控制系統核心開發流程 設計開發方法系統論 項目管理 a) 項目計劃 (時間計劃、成本計劃、質量計劃) b) 項目跟蹤和風險管理 (期限風險、成本風險、質量風險)系統A系統外部子系統A子系統B系統A邊界輸入輸出子系統A系統A 配置管理 a) 產品生命周期 (開發階段、生產階段、運行和服務階段) b) 版本和配置 - 內容包括：文件歸檔、文件管理、文件修復更改，例如，不同版本軟件； - 開發過程中的信息交換 - 管理所有的原料和工具，例:系統部配置的開發工具：CVS, Doors, Mantis. 需求管理 a )用戶需求的記錄和解釋 - 功能需求 - 用戶

4、接口需求 - 系統通信需求 - 實時性需求 - 可靠性需求 - 安全性需求 - 安裝，尺寸，重量需求 - 質量需求 - 可測性和升級需求 - 維護保養需求 - 成本和時間對市場需求 b) 用戶需求跟蹤 供應商管理 a)定義系統組成,接口，及相互責任 b)開發過程的交叉合作。 質量保證 a )系統集成和測試 - 可靠的開發環境 - 組件測試 - 集成測試 - 系統測試 - 驗收測試2.2 過程管理 - 開發計劃 - 開發實施 - 測試 - 評估2.3 產品開發標準系統開發的基礎文件; 例如：IEEE/ANSI 830-1993 需求文檔結構標準 ISO 9126 2001 GB/T 16260

5、2003 軟件工程產品的質量 ISO 12119 1994 GB/T 17544 1998 信息技術，軟件包，質量要求和測試 AutoSAR 開放的系統架構標準.它定義了組件和易于交換的硬件 和平臺標準 3. 控制系統核心開發流程3.1 V型模型特點- 在汽車電子控制系統的開發中多用V模型；- V模型適合可靠性和安全性有較高要求的控制系統；- V模型適合系統的組件分布式開發的環境.- V模型缺點: 在早期開發階段缺乏反饋機制- 解決方法 通過重復開發過程的循環來降低開發風險。 每個集成版本對應的原型稱為樣件。 整個開發過程常分為A, B, C, D階段 產品版本D 樣件3.2 V型模型各開發階

6、段介紹 a ) V型模型(軟件)用戶需求分析系統結構描述邏輯結構分析技術系統描述軟件需求分析軟件結構描述應用層軟件設計底層軟件設計軟件組件測試模型組件測試系統集成測試系統集成HIL測試標定試驗實車功能測試a) 應用層軟件設計控制軟件的分組 一般情況下(特別較大，復雜的程序)開發環境 Matlab/ Simulink/ stateflow Targetlink C,C+/d.IOr i v e rR T O SC A Nb o o t l o a d e r應 用 層 軟 件控 制 策 略軟 件底 層 軟 件 應用層設計主要內容 輸出 控制部分 控制邏輯和控制功能實現 系統安全監測和診斷部分(O

7、BD) 調度程序(scheduler)數 字 量輸 入模 擬 量C A N 信 號b) 底層軟件設計特點 底層軟件是基于芯片的特性結構以及遵循的標準所設計的。底層軟件的主要內容 - 上電起動，自檢，重起程序 - 程序調度 - 輸入輸出驅動程序 - CAN驅動程序 - 診斷OBD程序 - CCP程序開發環境 匯編語言(Assembly) C, C+d) 系統集成 將應用層軟件和底層軟件集成在一起生成系統控制文件。 HEV系統生成的文件： .S19 or .ptp , .a2l , .profe) HIL測試HIL的環境 建立一個虛擬的系統環境(部分控制器為實物。部分子系統為實物,部分為模型) H

8、IL目的 - 驗證控制策略 - 控制參數標定 - 性能模擬 - 極限或危險工況模擬 - 故障工況再現及其糾正Plant 函數用Matlab/Simulink/Stateflow or 其它語言編寫的描述客觀物理系統的模型集合。實物控制器實物子系統虛擬控制器虛擬子系統系統輸入通信系統系統輸出f) 標定試驗標定環境 在實車上進行控制系統、標定參數標定標定工具 ETAS系統： 硬件：ETK, ES591, ES610 軟件：INCA, MDA Vector系統: 硬件：CAN Card 軟件：CANoe ,CANalyzer標定的控制系統軟件 .S19 , .a2l , .prof4. 電子控制系統

9、特點4.1 嵌入式系統(embedded system) 一種特殊用途的計算機控制系統司機環境定點發生器ECU執行器被控對象傳感器汽車汽車4.2 離散，實時系統 a) 離散系統 - ECU 處理的變量是離散化變量 - 開環/閉環控制的功能是由離散化來實現的 - 模擬信號AD數字信號 b) 實時系統 - 根據系統復雜性設計一個ECU的工作周期,如ISG整車控制器,HCU的時間周期為10ms. - 單任務和多任務 單任務：設計較小的實時系統，編寫一個main() 函數，它包含一個while死循環，在系統中一直運行。 多任務：多任務系統可看成多個單任務系統，它們在同一時間都有運行的可能。- 實時性需

10、求 處理器必須為各任務分配其運行時間，以及各任務之間分配一定得時間間隔。 在給定的系統運行周期內完成整個控制操作。- 處理器的調度策略（多任務系統） 按次序順序 按優先權 結合順序和優先權- 實時操作系統實時操作系統的三個主要部分(OSEK-OS,綠色部分) 任務激活的時間和任務控制信息激活就緒調度分配運行掛起掛起狀態的任務數量處于就緒狀態的任務數量就緒的優先級隊列被執行的任務管理所有任務資源優先級順序4.3 分布式網絡系統a)定義 在一個分布式網絡控制系統中,數據控制,硬件和數據本身在系統中分散地組織。b)技術網絡拓撲結構 - 星形拓撲結構 ECU AECU CECU BECU DA節點B節

11、點E節點C節點D節點節點A節點B節點C節點D節點E- 總線型拓撲結構- 環形拓撲結構節點A節點D節點C節點Bc)車輛中的網絡結構 大多數采用總線型拓撲網絡,它的典型代表就是控制器局域網-CAN d)總線型拓撲特點 - 所有網絡節點共享通信介質 - 一個節點發送的信息可達所有節點 - 易于線纜鋪設和網絡節點連接，具有簡易擴展性 - 一個節點故障不會造成整個網絡癱瘓e)總線仲裁機制 - 多節點同時向總線上發送信息時，總線仲裁哪一個信息，將占有總 線; - 總線訪問機制為隨機總線訪問多主站機制; - 報文（信息幀）優先級CSMA/CA機制 CAN總線信息無沖突.5. 故障診斷和Flash工具5.1故障診斷輸入輸出控制功能車載診斷功能故障管理ISO診斷協議網絡層總線驅動器非車載診斷功能ECU控制軟件診斷儀a)車載診斷功能(OBD) - 傳感器、執行器硬件錯誤 - 控制功能故障 - 芯片線路故障 - 通信故障 - EOBD：和發動機排放相關的故障診斷b) 故障的存儲器管理和特征 - 故障信息存在EEPROM中 - 故障代碼(DTC)和故障指示燈(MIL)c)與非車載診斷(診