基于模型设计的电动汽车整车控制器开发与技术研究

摘要

传统的嵌入式软件开发通常采用手动编程方式，开发工作量大，效率低，整个开发过程费时费力。为了提高软件的可复用性、开发效率，本文对基于模型设计的开发方法开展技术研究，并采用这种方法，为某电动车的整车控制器开发底层和应用层软件。 根据对目标电动车控制结构的分析，确定整车控制器的软硬件需求。根据硬件需求，确定控制器的硬件型号。根据软件需求，开展基于模型设计的软件开发流程。 首先针对目标芯片进行基于模型的底层驱动软件开发。包括编写S函数和内联TLC文件，制作支持代码生成并可复用的Simulink外设模块。同时为了满足整车控制器实时监控标定的需求，开发了CCP协议驱动模型。最后构建自定义系统目标环境，包括了对系统目标文件，代码生成过程控制文件和辅助文件的开发，实现自定义的系统目标环境，控制代码生成过程。 第二是根据控制需求，设计整车控制器的应用层软件，并搭建应用层模型。首先对车辆行驶工况进行分析，对整车控制状态机进行设计，将行驶状态分为6个工况，并根据控制器接收的信号，设计每个工况的转移条件。同时为了保证车辆行驶过程中，控制器接收信号的稳定，设计了加速踏板输入信号的软件滤波算法。同时为了保证电动车在行驶过程中具有良好的动力性，制定了加速踏板的模糊控制转矩补偿策略。根据各个电气系统可能出现的故障，设计了分等级的故障管理系统。 第三是利用开发的自定义系统目标环境和搭建的应用层模型，生成整车控制器的底层和应用代码，并从代码量、代码效率等方面，对生成的代码进行分析。根据基于模型设计的开发流程，对程序依次进行模型在环、软件在环和处理器在环测试，验证了模型和代码的正确性和可靠性。 本文通过对基于模型设计的研究，利用这种方法开发了针对特定需求的整车控制器，对控制器的软件开发具有实践应用意义。

目录

声明

第1章 引言

1.1 研究背景及研究意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 汽车电子的发展现状

1.2.2 基于模型设计的发展现状

1.3 研究内容及方法

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究方法

1.3.3 技术路线

第2章 整车控制器的整体分析

2.1 系统需求分析

2.1.1 目标电动车的控制系统结构

2.1.2 整车控制的功能需求

2.2 控制器硬件需求

2.2.1 硬件需求分析

2.2.2 硬件选型

2.3 基于模型的软件开发需求

2.3.1 底层软件开发分析

2.3.2 应用层软件开发分析

2.4 本章小结

第3章 基于模型的底层驱动软件开发

3.1 驱动模块开发分析

3.1.1 S函数分析

3.1.2 内联TLC分析

3.2 驱动模块开发举例

3.2.1 模块的建立

3.2.2 内联TLC编写

3.2.3 模块的封装

3.3 CCP驱动模块开发

3.3.1 CCP协议简介

3.3.2 CCP协议分析

3.3.3 CCP协议的驱动模型

3.4 系统目标环境分析

3.4.1 系统目标文件分析

3.4.2 Hook文件分析

3.5 自定义系统目标环境

3.5.1 自定义系统目标文件

3.5.2 自定义Hook文件

3.5.3 生成文件的架构

3.6 本章小结

第4章 基于模型的应用层软件开发

4.1 模型整体框架设计

4.2 整车控制状态机分析和建模

4.2.1 行驶模式设计

4.2.2 状态机建模与行驶模式切换

4.3 加速踏板滤波处理

4.3.1 加速踏板信号分析

4.3.2 滤波处理建模

4.3.3 信号选择与故障诊断

4.4 加速转矩控制策略

4.4.1 模糊控制简介

4.4.2 加速踏板策略分析

4.4.3 冲击度计算

4.4.4 模糊控制器设计和建模

4.5 故障管理

4.6 本章小结

第5章 模型和生成代码测试

5.1 代码效率测试

5.2 试验验证

5.2.1 模型在环和软件在环

5.2.2 处理器在环

5.3 本章小结

第6章 结论

6.1 研究总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献

攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果