整车控制系统开发及测试方案介绍课件.ppt
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1、 3 VCU软件设计 2 VCU硬件开发 1 VCU开发概述 5 VCU集成与测试 6 VCU标定 4 CAN网络通信VCU开发概述1开发能力介绍项目管理测试与标定整车标定及测试HIL测试软件开发被控对象模型开发应用层软件开发底层软件开发单元及MIL测试硬件开发硬件设计硬件测试整车控制器研发团队一、整车控制器开发能力介绍 研发团队一、VCU开发能力介绍介绍 核心技术开发能力介绍高稳定、低成本、通用性强的平台化VCU软硬件VCU仿真VCU策略开发VCU软件开发VCU硬件开发吉麦新能源整车控制系统开发平台基于物理模型仿真,计算车辆性能,控制策略方案规划,功能模块化 运算模块化创建了电动化控制平台功
2、能库,实现:分层与模块化的设计标准化软件平台,实现整车控制系统BSW软件的横向移植和集成共性硬件模块平台化,实现硬件平台的资源整合及规范管理一、VCU开发能力介绍介绍 开发流程开发能力介绍需求分析动力系统方案设计产品开发样件实现整车控制器功能测试动力三电台架联合集成测试整车集成测试及标定MeCaMeCaMeCa一、VCU开发能力介绍 工具清单1开发能力介绍序号内容工具名称图片用途1应用层策略开发工具Matlab/Simuink搭建应用层控制算法2自动代码生成工具StateFlow将应用层策略模型生成C代码,调用编译器将C代码编译成可执行文件并生成数据库文件3编译器Codewarrior将C代码
3、编译成可执行文件4整车控制器在线下载及调试工具VCU上位机刷写及调试工具 用于可执行程序的在线下载,数据标定、测量及保存一、VCU开发能力介绍 工具清单2开发能力介绍序号内容工具名称图片用途5测量与标定INCA测量标定工具 1.ECU内部数据采集和监控 2.ECU实时数据标定 3.数据储存与分析6实验室可调电源可调电源可调电源,功率1.2Kw,电压范围0-80V,电流范围0-60A用于实验室12V或24V低压蓄电池电压模拟7示波器高性能便携示波器做信号测量,数据的对比分析8硬件设计工具Altium Designer用于硬件原理图设计、电路仿真、PCB绘制编辑、拓扑逻辑自动布线、信号完整性分析等
4、一、VCU开发能力介绍 工具清单3开发能力介绍序号内容工具名称图片用途9CAN网络仿真、测试CANoe用于CAN网络和ECU开时的测试和分析的工具,支持从需求分析到系统实现的整个系统的开发过程。10二维图纸设计AUTOCAD用于设计结构件的2维图纸11三维结构设计软件CATIA用于3维模型的设计12静态应力分析及热分析软件ANSYS主要用于静态应力及热分析一、VCU开发能力介绍 工具清单4开发能力介绍序号内容工具名称图片用途13硬件在环(HIL)测试硬件在环测试设备模拟被控对象的各种工况,包括工况模拟复杂的故障模式,快速复现故障模式,将部分测试过程从传统试验台架中分离,实现多个控制器的集成测试
5、 14整车控制器(VCU)硬件检测设备EOL下线检测用于整车下线时对VCU各个功能进行检测,保证每辆车中VCU的功能是完善的可靠的VCU硬件开发2二、VCU硬件设计实现 硬件开发流程模块调试及验证台架测试及DVP试验硬件整车集成测试硬件物料选型及方案设计Altium设计原理图和PCB需求分析及相关项定义二、VCU硬件设计实现 整车功能设计分解和规范、任务书制定整车功能定义及系统架构分解输出整车控制系统设计任务书和相关规范二、VCU硬件设计实现 硬件原理架构VCU功能搭建主要围绕整车行驶相关功能。包括加速踏板位置、档位、制动踏板力等驾驶员的操作意图、电池的荷电状态、电机输出转矩及转速等信息,与M
6、CU/BMS通过CAN网络实现通信,实现整车的行驶控制。VCU功能架构功能架构到硬件原理架构硬件原理架构二、VCU硬件设计实现 硬件性能参数需求主要参数要求:主CPU符合汽车级要求,建议采用Freescale32位汽车级芯片体系工作温度-40 105看门狗软硬件双看门狗供电电压936V安全模块16位安全控制器极限电压60V,1minLIN接口1路电源接口具备常电接口可低功耗休眠数字输入16路,高低电平有效可单路配置休眠唤醒CAN、指定IOPWM输入4路电流消耗运行80MHz120MHz150MHz可配置继电器驱动8路SRAM内存100kbyte高边输出8路,最大输出电流1ACAN接口3通道,满
7、足ISO11898,高速CAN模拟输入6路12位AD,输入电压范围012V程序下载支持JTAG和CAN Bootloader传感器供电6路5V对外输出Flash存储器2MbytePWM输出6路故障存储器2MBitDA输出2路,05V二、VCU硬件设计实现 硬件控制器及存储器选型MCU选型需求#Flash存储器:=1.5Mbyte#看门狗:软硬件双看门狗#CAN接口:=3通道,满足ISO11898,高速CAN#LIN接口1路#程序下载:支持JTAG和CAN Bootloader#要求采用同系列芯片通用封装,芯片性能可以根据需求进行增减#故障存储器(EEPROM/Flash)选择容量=4MByte
8、#如果按每条记录100字节,每天3条故障记录,故障数据保存十年,那么需要存储空间为:100*3*365*10=1095000 Byte 1MByte。#满足系统要求的串行存储器很少,仅限SPANSION公司的S25FL032P0XMFV011(汽车级)存储器选型安全控制器选型#安全控制器监控范围:监控主系统的一路CAN;AD2路;数字输入=4路;能够对部分关键输出进行控制8路4A低边,高低可配8路,同时保留与主芯片通信功能。二、VCU硬件设计实现 主芯片选型二、VCU硬件设计实现 主芯片定型根据系统需求和上表资源,采用MPC5644A作为MCU,可以与同系列芯片MPC5642A通用封装,芯片性
9、能可以根据需求进行增减。其内部框图如下二、VCU硬件设计实现 电路设计和仿真通用化平台化电路模块及PCB设计二、VCU硬件设计实现 电路设计和仿真电路仿真分析和优化二、VCU硬件设计实现 硬件电源电路设计1设计要求:供电电压:736V 极限电压:60V,1min电源接口:具备常电接口可低功耗休眠休眠唤醒:CAN、指定IO电流消耗:500mA(12V空载),休眠 3mA传感器供电:6路5V对外输出IOIO电源电源(非常电非常电)电路设计电路设计nVIGN和Vcharge共同为外设提供12V、5V工作电源;n5V供电电流可以达到1.5A。nVDD5V_ON为安全控制器输出信号,控制MCU进入或退出
10、休眠模式6路5V电源输出开关电路采用VDD12伏输入,MCU通过6GPIO使能S-1142D50H提供6路可控5V传感器电源;最大输出200mA。二、VCU硬件设计实现 硬件电源电路设计2工作最大功耗统计(单位:mA)休眠电路最大功耗统计(单位:mA)常电电源电路设计 B12V为电池供电12伏输入,提供12V和5V不间断电源;5V最大输出200mA。本电源给安全模块供常电,并且提供主MCU的Standby电源,为低功耗供电。二、VCU硬件设计实现 硬件PWM电路设计采用主控芯片eMIOS的OPWMB功能nR504用于限流n二极管D501用于续流,防止三极管击穿n三极管用于电平转换,将MCU与外
11、设信号隔离n电容用于滤波,该电容值的选择与PWM频率有关PWM输入电路说明为了提高输入的驱动能力,本电路和低边输入电路完全一样;二、VCU硬件设计实现 数字电路设计可以软件或硬件单独配置单个通道为高电平有效或者低电平有效硬件配置的数字输入电路设计nR4H1为高电平有效输入端,经隔离电路输入32位MCU,R4L1为低电平有效输入端,经隔离电路输入32位MCU,两者统一到MCU均为低电平响应。n输入部分增加二极管进行保护n三极管完成电平转换软件配置电路设计(共4路)n整个电路由两二选一电路和高低输入隔离电路组成;n二选一电路用ADG1436YRUZ 芯片,是汽车专用芯片;n输入部分增加二极管进行保
12、护n高低边输入与硬件配输入电路一样。二、VCU硬件设计实现 驱动电路设计大电流低边驱动采用安森美的6通道低边MOS驱动芯片NCV7513,最大通过电流4An该芯片通过该芯片通过SPISPI口控制每一路的高低电平;口控制每一路的高低电平;n负载出现故障时通过负载出现故障时通过FLTBFLTB脚通知脚通知MCUMCU,MCUMCU通过通过SPISPI读出故障信息;读出故障信息;nMOSMOS管用于增大驱动能力,满足负载电流要求;管用于增大驱动能力,满足负载电流要求;nMOSMOS管增加续流二极管进行保护。管增加续流二极管进行保护。大电流高边输出采用ST公司的8路高低可配驱动L9733 单路电流可达
13、1An具有过流、短路、开路检测功能具有过流、短路、开路检测功能n通过通过SPISPI进行控制和检测进行控制和检测n续流二极管采用续流二极管采用1N40011N4001,于电压嵌位,当输入电压,于电压嵌位,当输入电压高于高于VDD12VVDD12V时,保护高边芯片时,保护高边芯片L9733L9733不受损坏。不受损坏。二、VCU硬件设计实现 DAC电路及看门狗设计DA输出采用TI公司双通道12位DAC芯片DAC7563,2路,12位,输出电压范围05V n使用SPI接口,DA转换速度40M/24=1.66M;n通过SPI指令可以指定参考内部还是外部电压;n使用运用构成电压跟随器,提高驱动能力和输
14、出隔离nMCU使用独享SPI口控制;看门狗n软件看门狗通过主MCU编程直接实现;n硬件看门狗采用maxim公司的MAX705MJA。nR215为0欧姆电阻便于调试;n看门狗喂狗时间为1.6s;二、VCU硬件设计实现 通信电路设计CAN收发电路MCU自带三路CAN控制器,收发器采用NXP公司的CAN收发器芯片TJA1040T。n符合ISO11898,支持CAN2.0协议;n根据控制器所在位置,终端电阻可选焊;nF1为共模扼流圈滤波器,EMI滤波用;nTVS管进行电压嵌位,防止外部浪涌n电容进行滤波,抑制外部干扰信号LIN通信二、VCU硬件设计实现 安全控制器安全控制器安全控制器SCI 主控制器主
15、控制器主电路12/24V,5V电压ADGPIOn与32位主MCU有一路CAN通信链路和一路SCI通信接口;n通过2路AD实时采集主路供电并判断工作状态;n通过GPIO端口控制主控制器复位;n通过GPIO端口控制主MCU进入低功耗模式;n自身进入低功耗模式;n按照ISO26262安全功能规范设计。CAN 安全控制作用:实时接收MCU发送的CAN信息,判断其工作状态;能够复位MCU;通过ADC采集主电路电压。打开或关闭主电源(低功耗模式)。安全控制系统设计选飞思卡尔的系列16位单片机。二、VCU硬件设计实现 MCU最终资源配置n通信接口3路CAN:CAN_A;CAN_B;CAN_C,6+3GPIO
16、共9pin1路LIN:SCI_A,2+1GPIO共3pinn输入电路部分16路数字输入:16+4个GPIO共20pin4路PWM输入:eMIOS4通道共4pin6路AD输入:eADC6通道共6pinn输出电路部分6路PWM输出:eMIOS6通道共6pin 8路大电流低边驱动:DSPI_D+8GPIO(2IRQ)共9pin8路高边输出:DSPI_D+2GPIO共2pin 8路12V继电器驱动:DSPI_D+2GPIO共2pin 2路DA输出:DSPI_B+3GPIO共5pin 6路5V传感器供电 6个GPIO共6pinn故障存储器部分DSPI_C+3GPIO共6pin n硬件看门狗RESET+1
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