汽车电子技术绪论.ppt

重庆交通大学机电与汽车工程学院 隗寒冰,第一章,绪论,7,全文总结,*,机械传动国家重点实验室,3,基于转矩的离合器标定与试验,*,机械传动国家重点实验室,4,DCT,起步控制策略研究,*,机械传动国家重点实验室,5,DCT,智能换挡体系研究,*,机械传动国家重点实验室,6,DCT,换挡过程综合控制,*,机械传动国家重点实验室,学术论文发表情况,*,机械传动国家重点实验室,*,2,双离合器自动变速系统动力学模型,*,机械传动国家重点实验室,*,2 DCT,系统动力学模型,机械传动国家重点实验室,*,1,绪论,机械传动国家重点实验室,汽车电子控制技术,Automotive Electronic&Control Technology,重庆交通大学机电学院,隗寒冰 博士,/,副教授,Oxides(NOx),Particulates(Smoke),1998,2004,97%reduction,98%reduction,Emission Reduction Fronts,Combustion Development-Tools&Technologies,Air Systems,Pre&Aftertreatment,Fuels&Fuel Systems,New Power Source Concepts,2007,2011,美国公路运输车辆排放标准展望,Emission Standards Roadmap(USA On-Highway,）,日益严格的排放法规,新能源汽车碳排放总量比较,石油,枯竭和环境污染已经成为目前面临的最紧迫的问题,；,全世界石油资源只可用到,2038,年；,2010,年中国一次能源消费已经成为世界第一大能源消费国,；,各国排放,法,规及,CO,2,排放展望,基于安全的汽车电子技术,主动安全,指事故将要发生时操纵制动或转向系，防止事故发生的能力，以及汽车正常行驶时保证其动力性、操纵稳定性、驾驶舒适性、信息正常的能力。,典型应用,ABSASREBDESPADAS,胎压监测,主动避撞,V2V,无人车辆等。,被动安全,事故发生时保护乘员和行人，使直接损失降到最小的能力。又可分为车外部安全性、车内部安全性。,典型应用包括安全气囊、预张紧安全带、高强度车身、碰撞吸能车身设计等。,公共基础设施建设,充电设施,无线充电站,充电桩,公交换电站,公共基础设施建设,智能交通系统,ITS,V2I,V2G,汽车电子控制系统的基本特点,汽车电子控制系统特点,为满足车辆高速移动时的安全性和发动机以及整车控制器精确控制的需要,由于气温的变化、光照、潮湿或液体，甚至振动等都会对控制系统的性能带来不利影响,为了满足各种法规及不同客户的需求，以及适应多变的外部环境、不同风格的驾驶员操作，基于安全性的考虑，控制系统包括有：诊断、容错、失效安安全等,须具有非常,强的实时性,必须能够满足,苛刻和剧烈变,化的环境要求,必须具有灵活,性和可靠性,具有很强的,机电结合、,复杂的软件,和硬件结合，,以及控制算,法和,MAP,图,数据相结合,可实现系,列化、规,模化、大,批量、低,成本的生,产,目前著名的国际汽车电子公司有：德国的博世,(BOSCH),和西门子、美国的德尔福,(Delphi),、飞思卡尔,(Freescale),等。,汽车电子控制系统的基本框架,微处理器或微控制器,传感器,传感器,传感器,执行器,执行器,执行器,传感器,电子控制单元,ECU,执行器,基本框架,ECU,数据处理,信号放大和驱动,物理变量,测量值,测量值,测量值,反馈,输出,输出,输出,传递力和运动,传感器,功能：将某种变化的物理量（绝大部分是非电量）转化成对应的电信号,作用：感受运行过程中诸如温度、压力、转速、位置、空气流量、气体浓度等物理量的状态及变化情况,一些常用传感器,汽车电子控制系统的基本框架,执行器,是,ECU,动作命令的执行者,各类执行器件：继电器、直流电机、步进电机、电磁阀等,一些常用的执行器件,汽车电子控制系统的基本框架,电子控制单元（,ECU,）,一些,ECU,实物图,汽车电子控制系统的基本框架,汽车电子控制单元的硬件框架,ECU,的组成,传感器的接口电路,单片机及其外围电路,俗称为数字核心电路,驱动执行器的功率放大电路，俗称功率驱动电路,对外通信电路，包括,K,线、,CAN,总线、,LIN,总线等车用总线,给所有电路供电的电源电路部分,多,ECU,的汽车电子控制系统基本硬件框架,汽车电子控制系统的硬件框架,汽车电子控制单元的软件框架,Refer to:B.Hardung,T.Kolzow,and A.Kruger,“Reuse of Software in Distributed Embedded Automotive Systems”,汽车电子控制系统硬件和软件的关系,软件框架,ECU,的静态框架,实时操作系统,AUTOSAR,简介,随着汽车电子的发展，汽车电子与控制系统的硬件设计变得越来越标准化和规范化，相应的汽车电子控制系统软件的相对重要性得到了提升；和软件相比，,ECU,的硬件更加直观，而软件的编程、测试、验证和维护等研发难度要大得多，目前汽车电子与控制系统的软件，已经成为汽车电子控制中最核心、最关键的部分。,汽车电子控制系统的软件框架,汽车电子控制单元的软件框架,汽车电子控制软件的静态层次划分,ECU,的静态框架,1.,基本输入输出模块,2.,处理器抽像层,汽车电子控制系统的软件按照静态层次进行划分，可分为：,3.,硬件抽像层,4.,部件抽像层,5.,整车抽像层,6.,操作监控层,有时，,BIOS,和,PAL,被称为,MCAL,，微控制器抽象层。,OSEK,和软件静态分层的关系,汽车电子控制单元的软件框架,ECU,中的实时操作系统,传统的汽车电子软件设计方法采用的是基于前后台模式。,采用嵌入式实时操作系统的设计框架，并且形成了国际标准和规范：,OSEK/VDX,OSEK,源自于德文的缩写，其英文意思为：,Open systems and the corresponding interfaces for automotive electronics,，汽车电子开放式系统及其接口。最早于,1994,年欧洲汽车制造商提出，目前已经发展为汽车工业的全球标准。,基于,OSEK,实时操作系统的软件框架,汽车电子控制单元的软件框架,OSEK,实时操作系统采用,OSEK Builder,软件配置所需任务、中断等。,Quickstart,软件用于设置单片机底层模块，上层算法在,matlab/simulink,中开发，利用代码自动生成功能直接生成标准,C,语言代码。编译器采用,Codewarrior,软件。,软件开发流程如下图所示。,汽车电子控制单元的软件框架,设备供应商,A,：,底盘,安全,多媒体,AUTOSAR,的目标,AUTOSAR,的目标,制造商之间的互换性,供商之间的互换性,车辆平台间的互换性,AUTOSAR,简介,AUTOSAR,是,AUTomotive Open System ARchitecture,的简称，汽车开放式系统架构，是,汽车电了控制系统,软件架构的全球规范，其目标旨在解决标准化、兼容性和扩展性的问题。,设备供应商,B,：,底盘,安全,车身,/,舒适,设备供应商,C,：,多媒体,动力系统,智能交通,设备供应商,D,：,导航系统,传动系统,多媒体,设备供应商,E,：,底盘,安全,智能交通,设备供应商,F,：,动力系统,传动系统,多媒体,网络化条件下汽车电子控制系统的,AUTOSAR,架构,汽车电子控制单元的软件框架,AUTOSAR,简介,为了适应目前汽车电子控制系统网络化发展趋势而提出的,AUTOSAR,的基本架构：每个,ECU,划分为：软件部件层、实时运行环境以及基本软件模块。在软件部件层之 间以虚拟功能总线进行通信。,值得注意的是，,AUTOSAR,的,SW-C,是能够独立于底层硬件，具有标准接口定义及标准化的描述方式；,VFB,，即包括了,ECU,内部通信，也包括了不同,ECU,间的通信，是,SW-C,能够独立于,ECU,，实现自由移植和扩展的基础。,AUTOSAR ECU,内部的软件架构,汽车电子控制单元的软件框架,AUTOSAR,软件架构，最底层为,ECU,的硬件层，然后是基本软件部分：嵌入式实时操作、控制器抽象层、,ECU,制抽象层以及复杂设备的驱动模块，即为操作系统和底层,ECU,的硬件驱动。,汽车电子系统的开发流程和开发方法,汽车电子系统的开发流程和开发方法,汽车电子系统的开发流程和开发方法,目,标代码生成工具,Matlab/Real-time Workshop,Matlab/XPC Target,dSpace/Targetlink,ETAS/ASCET,意昂神,舟,.,汽车电子系统的开发流程和开发方法,汽车电子系统的开发流程和开发方法,ECU,标定,手工调试控制变量非常繁琐,CCP,标定（,CAN Calibration Protocol,）,汽车电子系统的开发流程和开发方法,大约有,30%-50%,的参数需要在,Test bench,上完成,汽车电子系统的开发流程和开发方法,大约有,50%-70%,的参数需要在实车上完成,整车标定、诊断标定、三高标定,汽车电子系统的开发流程和开发方法,作业：掌握,Matlab/Simulink,基本用法,欢迎提问！,