電控系統(tǒng)設(shè)計的案例
整車電控系統(tǒng)及架構(gòu)設(shè)計技術(shù)
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廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院
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引言：
本文的目
的是基于我們對域控制設(shè)計方法的研究
，
提出相關(guān)的設(shè)計過程和規(guī)則
，
從而設(shè)計出我們3年后的新電控系統(tǒng)及架構(gòu)平臺
，
也就為實現(xiàn)軟件定義汽車和硬件通用化提供可能性
。
同時
，
也希望能為國內(nèi)電控系統(tǒng)及架構(gòu)設(shè)計標準化帶來一些思考
。
1設(shè)計方法
1.1新電控系統(tǒng)和架構(gòu)核心設(shè)計方法
舊的電控系統(tǒng)架構(gòu)基于分布式和集成式設(shè)計方法，其中每個電控系統(tǒng)都基于AUTOSAR軟件架構(gòu)設(shè)計，對應(yīng)的用戶功能基本都在一個系統(tǒng)內(nèi)完成。而當(dāng)前隨著用戶需求越來越多，許多功能都是跨系統(tǒng)的。因此，從IT行業(yè)引入層次化和系統(tǒng)低耦合性。
1.1.1分布式和集成式設(shè)計方法
分布式和集成式設(shè)計方法的架構(gòu)方案大致拓撲如圖1所示。這是一種基本上可以不依賴其他系統(tǒng)，就可以實現(xiàn)功能需求的設(shè)計方法。車載電子控制單元(Electronic Control Unit，ECU)都是一個相對獨立的系統(tǒng)，所有輸入傳感器?輸出執(zhí)行器和邏輯處理都在一個主ECU控制的系統(tǒng)內(nèi)完成。這造成整車ECU數(shù)量眾多，難以管理。
1.1.2域控制設(shè)計方法
域控制架構(gòu)拓撲如圖2所示，主要內(nèi)容如下:
①功能分解:實現(xiàn)功能邏輯與實際的物理硬線信號剝離，并把功能邏輯集中到一個域控制器實現(xiàn)。
②接口標準化:域控制器與區(qū)域控制器信號接口和區(qū)域控制器與所有物理信號輸入輸出設(shè)備接口。
展開 整車電控系統(tǒng)及架構(gòu)設(shè)計技術(shù)
本文的目的是基于我們對域控制設(shè)計方法的研究，提出相關(guān)的設(shè)計過程和規(guī)則，從而設(shè)計出我們3年后的新電控系統(tǒng)及架構(gòu)平臺，也就為實現(xiàn)軟件定義汽車和硬件通用化提供可能性。同時，也希望能為國內(nèi)電控系統(tǒng)及架構(gòu)設(shè)計標準化帶來一些思考。
1. 設(shè)計方法
1.1 新電控系統(tǒng)和架構(gòu)核心設(shè)計方法
舊的電控系統(tǒng)架構(gòu)基于分布式和集成式設(shè)計方法，其中每個電控系統(tǒng)都基于AUTOSAR軟件架構(gòu)設(shè)計，對應(yīng)的用戶功能基本都在一個系統(tǒng)內(nèi)完成。而當(dāng)前隨著用戶需求越來越多，許多功能都是跨系統(tǒng)的。因此，從IT行業(yè)引入層次化和系統(tǒng)低耦合性。
1.1.1 分布式和集成式設(shè)計方法
分布式和集成式設(shè)計方法的架構(gòu)方案大致拓撲如圖1所示。這是一種基本上可以不依賴其他系統(tǒng)，就可以實現(xiàn)功能需求的設(shè)計方法。車載電子控制單元(Electronic Control Unit，ECU)都是一個相對獨立的系統(tǒng)，所有輸入傳感器?輸出執(zhí)行器和邏輯處理都在一個主ECU控制的系統(tǒng)內(nèi)完成。這造成整車ECU數(shù)量眾多，難以管理。
1.1.2 域控制設(shè)計方法
域控制架構(gòu)拓撲如圖2所示，主要內(nèi)容如下:
①功能分解:實現(xiàn)功能邏輯與實際的物理硬線信號剝離，并把功能邏輯集中到一個域控制器實現(xiàn)。
②接口標準化:域控制器與區(qū)域控制器信號接口和區(qū)域控制器與所有物理信號輸入輸出設(shè)備接口。
③區(qū)域劃分:整理出所有輸入輸出設(shè)備，并按位置區(qū)域進行分配，接入?yún)^(qū)域控制器管理。
1.1.3 SOA設(shè)計方法
SOA是面向?qū)ο蟮姆?wù)架構(gòu)，本文不做深入探討。
展開 聊一下汽車電傳電控系統(tǒng)中的安全死穴：實時系統(tǒng)和分時系統(tǒng)
就是識別到總線系統(tǒng)其他控制單元提供的錯誤的數(shù)據(jù)給自己后，自己可以進行判斷，不再采納錯誤的第三方信息，直接通過信息控制輸出報警，然后用自己內(nèi)部邏輯程序控制系統(tǒng)進入應(yīng)急工作模式，保證了基本功能的可靠穩(wěn)定運行。
新能源車出來之后，有了另外的一種玩法，叫核心系統(tǒng)，這個系統(tǒng)管理車輛的所有控制系統(tǒng)，也就是說，車上系統(tǒng)有一個大腦，是領(lǐng)導(dǎo)核心，其他系統(tǒng)都要聽他分配，這種設(shè)計是希望通過一臺擁有強大算力的核心運算操作系統(tǒng)來支持整車所有系統(tǒng)工作，提升整車以往分布式系統(tǒng)的高成本的研發(fā)制造性價比，同時也簡化其他系統(tǒng)開發(fā)制造成本。
五、汽車系統(tǒng)之戰(zhàn)
目前奔馳、寶馬、奧迪、保時捷、賓利、法拉利等歐系車、別克、雪佛蘭等美系車、豐田等日系車、小鵬P7國產(chǎn)電動車等等大部分乘用車，還有很多商用卡車比如斯堪尼亞等，用的都是實時系統(tǒng)，在實時系統(tǒng)領(lǐng)域，做的厲害的有黑莓的QNX系統(tǒng)，這是一個專為汽車控制單元開發(fā)的底層操作系統(tǒng)，與車規(guī)級芯片在設(shè)計研發(fā)初始階段就進行了完美適配，最大限度的提高了可靠性，單凡是采用實時系統(tǒng)的都一定是專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。
傳統(tǒng)汽車電傳線控換擋技術(shù)應(yīng)用多年，除了機械/物理故障，極少發(fā)生過控制失靈的情況，因為這些車用的都是實時系統(tǒng)。
飛機上也是最早采用電傳電控系統(tǒng)的交通工具，飛機用的控制系統(tǒng)也是實時系統(tǒng)，沒聽說過飛機控制失靈吧？當(dāng)然，硬件機械故障和物理損壞除外。
六、敲一下黑板-特斯拉
很少有人研究過特斯拉的控制芯片和應(yīng)用程序乃至操作系統(tǒng)，特斯拉芯片部分是自研芯片，車規(guī)級芯片有幾顆？
特斯拉中控車載核心系統(tǒng)是Linux作為內(nèi)核的系統(tǒng)，怎么改，都無法改變他是分時系統(tǒng)的事實。
既然他是分時系統(tǒng)，那么他就無法完全避免和繞開上面提到的問題。
這一切，留給國家專業(yè)權(quán)威部門來鑒定，留給時間來驗證吧。
展開 【討論】如何系統(tǒng)的學(xué)習(xí)汽車電控系統(tǒng)?
各位大神，如何系統(tǒng)的學(xué)習(xí)汽車的電控系統(tǒng)，有沒有推薦得書單或者教程，感激感激
【討論】新能源汽車三電系統(tǒng)，有人關(guān)注過電控系統(tǒng)嗎？
很多人也都知道，純電動車的核心系統(tǒng)叫三電系統(tǒng)。但你又是否知道，除了電池電機之外，還有一個非常重要，卻幾乎無人提起的核心系統(tǒng)，三電系統(tǒng)之一的，電控系統(tǒng)？
基于STM32的遠程廚房安全系統(tǒng)設(shè)計
參考文獻
[1] 譚千盛,基于STM32的遠程廚房安全系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D].西安:西安電子科技大學(xué),2019.
[2] 薛東,彭志強.單片機技術(shù)下的智能廚房控制系統(tǒng)實現(xiàn)探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2020(8):94-95.
[3] 李得至,鄧鵬,唐文濤,等.基于云平臺的智能實驗室遠程監(jiān)控系統(tǒng)[J].機電工程技術(shù),2021,50(3):132-134.
[4] 趙東升,劉忠富,張笑彤.基于STM32單片機的智能家庭電控系統(tǒng)設(shè)計[J].山西電子技術(shù),2021(1):3-5,7.
[5] 徐文,孟文,曾麗.基于STM32與WiFi無線通信技術(shù)的遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].自動化與儀表,2016,31(11):35-38,56.
展開 汽車電控系統(tǒng)bootloader知識介紹
01
原理概述
單片機通常燒錄有三種：
ISP（In-System Programming）
在系統(tǒng)編程，使用引導(dǎo)程序（Bootloader）加上外圍UART/SPI等接口進行燒錄。
ICP （In-circuit programmer）
在電路編程，使用SWD/JTAG接口。
IAP（In-Application Programming）
指MCU可以在系統(tǒng)中獲取新代碼并對自己重新編程，即用程序來改變程序。
平時開發(fā)使用主要IAP升級方式，對ECU更是如此。
單片機正常時運行上電/復(fù)位，第一條指令是固定的，程序正常順序運行到Bootloader，由Bootloader跳轉(zhuǎn)到APP程序運行。
圖1-1 Bootloader簡易流程
02
技術(shù)分析
2.1 什么是Bootloader
單片機正常運行時總是從固定地方取指令，順序運行，這將對編寫程序的人產(chǎn)生巨大的挑戰(zhàn)，程序更新時需要使用燒錄器等工具燒錄，于是有人將程序設(shè)計成，由一個程序跳轉(zhuǎn)到另一個程序，這個程序通常稱作Bootloader，另一個叫做APP。
Bootloader程序常常具有通信接口和擦寫內(nèi)部存儲空間的功能，可將需要更新的APP擦除，寫入新的APP。有時會設(shè)計成相互跳轉(zhuǎn)，技術(shù)也是可以實現(xiàn)的。
展開 底盤電控系統(tǒng)仿真測試解決方案
概述
底盤電控系統(tǒng)作為整車電子電氣系統(tǒng)中的重要一部分，不僅可以改善駕乘的舒適性，同時也保證了駕乘的安全性，是汽車主動安全功能實現(xiàn)的重要一環(huán)。特別是在帶有智能駕駛功能的車輛上，底盤電控系統(tǒng)作為關(guān)鍵的執(zhí)行部件，對它的可靠性和安全性提出了更高的要求，其功能安全等級通常要達到ASIL-D級，所以針對底盤電控系統(tǒng)的高效、可靠的測試手段就顯得尤為必要。經(jīng)緯恒潤繼承多年的HIL系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗，推出了滿足乘用車和商用車底盤電控系統(tǒng)HIL仿真測試的新方案。
電動汽車電控系統(tǒng)參數(shù)匹配及優(yōu)化深度解析
作為純電動汽車的中樞系統(tǒng)，當(dāng)整個電氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，VCU將檢測到的故障進行等級劃分，按照不同的故障等級提供相應(yīng)的應(yīng)對策略，這樣就可以按照設(shè)計目標對整車系統(tǒng)進行功率限制，在保障安全的前提下，減少動力電池電量的浪費，同時減輕驅(qū)動電機的負荷，以保障整車控制系統(tǒng)處于能量最優(yōu)狀態(tài)。
結(jié)論
電動汽車電控系統(tǒng)的參數(shù)匹配選擇對其動力性和經(jīng)濟性有著很大的影響。文章介紹了在純電動汽車設(shè)計初期，根據(jù)整車設(shè)計目標，通過驅(qū)動電機參數(shù)、動力電池參數(shù)匹配仿真方法及設(shè)計整車控制策略，使得純電動汽車“電池+電機+電控”三電系統(tǒng)在電動汽車動力匹配開發(fā)初期更好地集成到一起。為電動汽車的前期設(shè)計分析及后續(xù)整車各性能指標優(yōu)化等提供基礎(chǔ)理論數(shù)據(jù)，極大地縮短了新產(chǎn)品的開發(fā)周期。（來源：《純電動汽車電控系統(tǒng)參數(shù)匹配》許保同、楊國亮、吳奇）
展開 純電動汽車電控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究
純電動汽車電控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究
社招丨徐工集團輕卡項目組誠聘車身設(shè)計、動力系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)、電器系統(tǒng)、總布置工程師！
崗位職責(zé)：
車架及懸架系統(tǒng)設(shè)計；
制動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)匹配設(shè)計；
行駛系統(tǒng)匹配設(shè)計。
電器系統(tǒng)工程師
任職資格：
全日制本科及以上學(xué)歷，車輛、汽車電器、控制類相關(guān)專業(yè)；
具有1～5年商用車電器、電控系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)相關(guān)工作經(jīng)驗。
SOLIDWORKS電控柜設(shè)計插件
電控柜設(shè)備的種類有很多種，但它們大體都是箱柜式的結(jié)構(gòu)。電控柜是有標準的，但對于公司產(chǎn)品而言，針對不同的項目，如果都使用同一種規(guī)格的電控柜，又有可能空間太大，造成浪費，因此一般來說，不同的項目所用到的電控柜的大小也不相同。
像這種結(jié)構(gòu)變化不大，大多數(shù)情況是改變尺寸大小的產(chǎn)品，其實是可以通過參數(shù)化來實現(xiàn)的。SOLIDWORKS電控柜設(shè)計插件-SolidKits參數(shù)化工具就可以幫助您來實現(xiàn)自動改型設(shè)計。
首先我們需要設(shè)定條件的選擇，比如電控柜的長、寬、高，電器元件的位置，線槽的數(shù)量等，然后根據(jù)選定的條件，自動完成產(chǎn)品的三維模型及工程圖紙的變化，這樣就可以大大提高我們的設(shè)計效率。
而且SolidKits BOM工具還可以幫助我們一鍵導(dǎo)出產(chǎn)品BOM、匯總BOM等，而且BOM的樣式完全可以按照企業(yè)規(guī)范來定制，同樣可以提高工程師們的工作效率。
展開 Z14發(fā)動機電控系統(tǒng)概述
兩個傳感器信號電壓比值不匹配時，ECM可以確定主傳感器的電路問題
主傳感器失效時，可使用備用傳感器確定油門踏板位置
這種設(shè)計使油門踏板在惡劣環(huán)境環(huán)境下具有更高的可靠性，因為傳感器內(nèi)部沒有相互接觸、會造成磨損的相對運動件并且取消了怠速確認開關(guān)。
除了以上介紹的這些傳感器外，還有諸如離合開關(guān)、制動開關(guān)、EBP選擇開關(guān)等開關(guān)量信號與ECM或VECU，將相關(guān)部件是否開啟或關(guān)閉的信號告訴ECM，以便ECM采取相應(yīng)措施。
Z14發(fā)動機電控系統(tǒng)中執(zhí)行器，主要有噴油器、發(fā)動機制動電磁閥、燃油泵執(zhí)行器、DEF罐冷卻液加熱控制閥、DEF噴射閥、DEF噴射單元、排氣節(jié)氣門、格柵加熱器、電子輸油泵。這些部件我們有的已經(jīng)在介紹各自系統(tǒng)中介紹了，有的會在接下來的內(nèi)容中為大家介紹。
展開 電控系統(tǒng)中“地”的概念介紹
“地”是電子技術(shù)中一個非常重要的概念，在PCB設(shè)計過程中，我們會遇到各種各樣的地，比如數(shù)字地、模擬地、信號地等。本文，我們不妨就來了解下開關(guān)電源中的各種“地”。
“地”的概念
“地”的經(jīng)典定義是“作為電路或系統(tǒng)基準的等電位點或平面”。
底盤電控系統(tǒng)仿真測試解決方案
概述
底盤電控系統(tǒng)作為整車電子電氣系統(tǒng)中的重要一部分，不僅可以改善駕乘的舒適性，同時也保證了駕乘的安全性，是汽車主動安全功能實現(xiàn)的重要一環(huán)。特別是在帶有智能駕駛功能的車輛上，底盤電控系統(tǒng)作為關(guān)鍵的執(zhí)行部件，對它的可靠性和安全性提出了更高的要求，其功能安全等級通常要達到ASIL-D級，所以針對底盤電控系統(tǒng)的高效、可靠的測試手段就顯得尤為必要。經(jīng)緯恒潤繼承多年的HIL系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗，推出了滿足乘用車和商用車底盤電控系統(tǒng)HIL仿真測試的新方案。
