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工程服务手册 ENGINEERING SERVICESMANUAL
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目录
整车控制器（VCU）开发 4
电池管理系统（BMS）开发 6
混合动力控制系统开发 9
燃料电池发动机控制系统开发 10
电机控制系统开发 13
变速箱控制系统开发 15
发动机控制器（EMS）开发 17
智能网联汽车控制系统开发 19
嵌入式基础软件开发 22
车辆物理模型开发 23
新能源动力域控制系统HIL测试开发 24
ADAS及自动驾驶系统测试开发 28
整车控制器（VCU）开发
基于RapidECU的整车控制器VCU快速开发解决方案，搭载Freescale最新一代32位高性能微处理器芯片，最多4路高速CAN通信接口，在数月内完成整车控制算法的开发，实现装车试验。新能源汽车创新性的电子控制系统包括整车控制器/混合动力控制器(VCU/HCU)、自动变速器控制器(TCU)、电池管理系统（BMS）、电机控制器（MCU）、DCDC转换器、状态监控与远程管理系统（RMS）等，如下图所示。
| 基本功能 | ||
| ·整车驱动控制 | ·能量回收 | ·坡道辅助 |
| ·整车能量管理，档位管理 | ·剩余里程估算 | ·电子差速控制 (轮毂电机) |
| ·整车状态监控及显示 | ·制动优先 | ·巡航功能 |
| ·高压上下电管理 | ·单踏板模式 | ·故障诊断 |
| ·整车热管理，附件管理 | ·充电管理 | ·网络管理、监控 |
典型案例
电池管理系统（BMS）开发
电池管理系统(BMS)监控电池组中各单体电池的状态，管理电池组的使用过程，维持电池组中单体电池的状态一致性，从而起到保障电池安全，提高电池寿命的作用。国内外所有上市的电动汽车（包括纯电动汽车与混合动力汽车）都装备了BMS，BMS已经成为现代电动汽车的关键零部件之一。
| 基本功能 | |
| 电池单体电压、电流、温度信号采集 | ：与车载、非车载充电机进行实时通讯 |
| 电池组总电压、电流信号采集 | ，动力母线预充电控制 |
| 电池荷电状态SOC/健康状态SOH估算 | ，动力母线继电器粘连检测 |
| 电池功率边界SOP 估算 | ，绝缘电阻检测 |
| 电池单体一致性均衡 | 充放电高压互锁监控 |
| 严重影响使用和安全自检预警 | ·过充电、过放电、过流、过热保护 |
软件方案
由于BMS功能的多样性与复杂性，BMS软件十分复杂，为适应不同的车型以及同一车型的升级换代，软件还需要反复修改，这对软件开发者提出了一大挑战。如果使用传统手工编程的开发方式，开发工作量巨大，软件的可维护性较差，造成开发周期与开发成本的不可控。本方案使用了全自动代码生成的软件开发方式，整个控制器的软件代码都由MATLAB/Simulink/ECUCoder自动代码生成工具生成，控制器软件开发的整个过程都以图形化建模的方式来实现，用户无需手工编程，无需手工代码集成，也无需代码移植。
在BMS软件中，将BMS的基本状态分为上电、就绪、高压关闭、高压预充电、高压使能、故障等几种状态，各种状态的转换逻辑如图所示。
关键技术
电池均衡
被动均衡将容量较多的电池电量通过电阻消耗来达到均衡，主动均衡将容量较多的电池电量转移到容量较少的电池达到均衡，两种均衡方式的对比如图所示。
被动均衡效率低，但是系统复杂度低，成本低，适用于中小容量电池组的均衡，主动均衡效率高，但是系统复杂度高，成本高，适用于大容量电池组的均衡。本方案根据用户所用电池组的容量、均衡效率以及成本综合考虑，选用被动均衡或者主动均衡。
| 对比项目 | 被动均衡 | 主动均衡 |
| 均衡元器件 | 电阻 | 电容、电感、变压器、 DCDC |
| 均衡方式 | 能量消耗 | 能量转移 |
| 均衡效率 | 低 | 高 |
| 复杂度 | 低 | 高 |
| 成本 | 低 | 高 |
| RapidECU | 支持 | 支持 |
| 均衡电流 | 100mA~500mA | 1A~10A |
SOC 估算
电池的荷电状态SOC描述了电池的剩余电量，是电池在使用过程中最重要的参数之一。准确估计SOC可以防止电池的过充电或者过放电，有效延长电池的使用寿命，并且在电动汽车的行驶中可以预知可续驶里程。由于SOC估算受温度、老化、充放电倍率、自放电等因素的影响，使得电池在实际应用中呈现为高度的非线性，导致SOC的精确估算十分困难。关于锂电池的部分特性，如图所示：
| SOC 的估算 方法 | ·放电试验法 ·安时计量法 | ·开路电压法 ·负载电压法 | ·内阻法 ·模糊逻辑法 | ·神经网络法 ·卡尔曼滤波法 |
本方案采用一种以安时计量法为基础，利用电池静止状态下的开路电压法来消除累计误差的SOC估算方法，其关键在于电池充放电状态与静止状态的准确判断。试验结果表明，采用此SOC估算方法，SOC估算误差在 \boxed { 5 0 } 以内。
通信协议
| ·BMS内部主控模块BMU与单体采集模块CSC之间的菊花链通信 |
| ·BMS内部主控模块与高压电流采集模块之间的CAN通信 |
| ·BMS与整车控制器等动力系统控制单元的CAN通信 |
| ·BMS与非车载充电机之间的CAN通信 |
混合动力控制系统开发
混合动力汽车是汽车行业中长期减少环境污染和减少能源消耗的技术手段之一。混动控制器是混合动力汽车中的关键部件之一，混合动力汽车的关键是混合动力系统，它的性能直接关系到混合动力汽车整车性能，混合动力总成以动力传输路线分类，可分为串联式、并联式和混联式等。
应用软件解决方案
| ·车辆运行模式 ①纯电运行模式 基本 ②系统自动决策模式 功能 ③电量保持模式 ④手动档模式 | ·上下电管理 | ·系统状态监控和显示 | |
| ·能量管理 | ·故障诊断 | ||
| ·扭矩管理 | ·跛行模式 | ||
| ·制动能量回收 | ·安全管理与系统保护 | ||
| ·发动机起/停控制 | ·巡航控制功能模块 | ||
| ·协调控制 |
典型案例
燃料电池发动机控制系统开发
FCE由燃料电池电堆与辅助设备组成，典型的氢燃料电池发动机结构如图所示。燃料电池电堆是燃料电池发动机的核心，决定了燃料电池发动机的电压、电流与功率。辅助设备则包括空气供应系统、氢气供应系统与水热平衡系统。
FCE控制器是FCE的大脑，控制FCE的安全可靠运行。FCE控制器的功能主要包括气管理，电管理，水管理，热管理，通信功能与故障诊断。
技术能力
控制策略开发服务
作为燃料电池电动车核心的燃料电池发动机系统主要由燃料电池堆、氢气供给系统、空气供给及增湿系统、冷却水管理系统、安全报警系统、通讯监控系统等部分组成。燃料电池电堆必须在一定条件下才能高效稳定的工作，这些条件包括：控制合适的温度，保持质子交换膜始终处于湿润状态，供给充足的氢气和空气等。
华海科技可以提供保证燃料电池发动机正常工作的主要功能策略的开发咨询服务，包括：
| 控制 策略 | ·燃料电池系统控制策略 | ·空气系统方案控制策略 | ·氢安全系统控制策略 |
| ·氢气系统控制策略 | ·热管理系统控制策略 | ·燃料电池单体监控策略 |
燃料电池模型及测试开发
为了实现对燃料电池系统控制器的测试，需要搭建燃料电池系统物理模型以及整车物理模型。模型通过各种IO板卡和控制器形成闭环，可以响应控制器发出的各种控制信号，并反馈给控制器各种传感器信号。通过本系统可以实现对燃料电池控制器的启停功能、水热管理功能、传感器信号采集功能、故障诊断功能、通讯功能等的测试。
电机控制器是控制动力电源与驱动电机之间能量传输的装置，由控制信号接口电路、驱动电机控制电路和驱动电路组成，主要作用是控制驱动电机的电压和电流，完成对电动机转矩、转速和转向的控制。电动汽车驱动控制技术是电动汽车的核心技术之一，电机控制器的设计及其控制算法的开发是决定整个驱动系统性能的关键因素。
| ·扭矩控制 系 统 组 成 | ·欠压保护 | ·软解码 | |
| ·转速控制 | ·过流保护 | ·主动防抖 | |
| ·高压回路控制 | ·通讯丢帧保护 | ·死区补偿 | |
| ·主动放电/被动放电 | ·故障检测 | ·唤醒功能 | |
| ·过热保护 | ·工作模式反馈 | ||
| ·过压保护 | ·CAN通信 |
控制策略开发服务
软件方案
采用基于模型的V型开发模式，应用算法完全基于图形化建模方式建立软件工程，完全符合MAAB建模规范，层次架构清晰；一键全自动代码生成工具，方便快捷；支持主流CANape/INCA/MECA等标定测量工具；主控算法采用空间矢量控制，SVPWM技术。
变速箱控制系统开发
自动变速器能够实现车辆自动起步，自动换挡，提高驾驶舒适性，减少驾驶员疲劳。自动变速器还能够提高整车动力性，改善燃油经济性和排放，已经逐渐成为现代汽车的基本配置。本解决方案可以支持市场上常见的各种自动变速器类型。
应用软件解决方案
ATMaster是针对自动变速器的控制算法模型，基于MATLAB/Simulink开发，能够实现对不同执行机构自动变速器的控制，模型采用模块化结构，层次架构清晰，可根据不同的执行机构增加或裁减相应的功能模块，以达到目标自动变速器的控制要求。
| 优势 |
| ·以协调控制层为核心的自动变速器控制算法 |
| ·算法适应性强，可以匹配不同类型执行机构的自动变速器 |
| ·基于MATLAB/Simulink开发，模型层次分明，可读性好 |
| ·模块化的模型结构，方便按需裁减或者添加功能模块 |
典型案例
发动机控制器（EMS）开发
高压共轨柴油机电控系统
高压共轨柴油喷射系统能够实现对燃油喷射压力、喷油脉宽、喷油正时等的灵活控制，是电控柴油机满足国IV及以上排放标准的首选燃油系统，同时，高压共轨柴油机还具备显著的燃油经济性与强劲的动力性。
基于RapidECU的高压共轨柴油机ECU快速开发解决方案，用户可以在数周内完成高压共轨柴油机ECU原型样机开发，实现发动机起动、怠速、加减速等基本工况，在数月内完成批量产品样件开发，实现中小批量装车，为高压共轨柴油机ECU大批量产业化打下良好基础。
| 基本 功能 | ·发动机起动与怠速控制 | ·冷却风扇控制、预热控制 |
| ·多次喷射控制、复杂喷油波形控制 | ·发动机转速限制功能、排温保护 | |
| ·轨压控制、冒烟限制功能 | ·可变截面涡轮增压器控制 | |
| ·扭矩控制、过渡工况自适应控制 |
代用燃料发动机管理系统
面对目前世界范围内油价上涨和越来越严格的排放法规，各大主机厂和研究机构都致力于开发和研究具有更高的热效率、经济性和低排放的代用燃料发动机。通过研究和分析代用燃料发动机技术和产业发展的最新趋势，结合我公司在发动机控制领域的技术优势和开发试验平台资源，为客户提供代用燃料发动机管理系统开发交钥匙工程解决方案，适用于汽车、船舶、工程机械、能源电力等行业用户。
典型案例
智能网联汽车控制系统开发
智能网联汽车利用车载传感器来感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息，控制车辆的转向和速度，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。它集自动控制、体系结构、人工智能、视觉计算等众多技术于一体，是计算机科学、模式识别和智能控制技术高度发展的产物，是跨学科多领域技术合作的集中体现。智能网联汽车作为汽车未来的发展方向，其对于汽车行业甚至是交通运输业有着深远的影响。智能网联汽车的来临将会在增强高速公路安全、缓解交通拥堵、减少空气污染等方面带来颠覆性的改变。
智能网联汽车控制系统是一个复杂的系统，开发工作量大，难度高。华海科技基于RapidECU提出了一种更简单、更安全的智能网联汽车控制系统解决方案。华海科技研发的可自动代码生成的嵌入式车载计算平台RapidECU-A1Plus，可以使用户在数周内完成智能网联汽车ECU原型样机的开发，华海科技的核心技术是基于深度学习的环境感知算法和驾驶决策算法，提供智能网联汽车集成开发服务。在整个系统的研发过程中按照功能安全ISO26262标准要求实现，使得车载智能控制控制系统的实现更简单更安全。
车载计算控制系统架构
车载智能网联汽车控制系统主要由3部分组成：算法端、用户端和云端。其中算法端包括面向传感、感知和决策等；用户端包括操作系统和硬件平台；云端包括数据存储、模拟计算、高精度地图绘制及深度学习模型训练。
典型案例
汽车线控底盘技术开发
线控系统在人机接口通讯、执行机构和传感机构之间，以及与其他的系统之间要冲行大量的信息传输，要求网络的实时性好、可靠性高，而且要求具有冗余的“功能实现”，以保证在故障时仍可实现装置的基本功能。
线控底盘是智能化汽车发展的基础，它主要包括：线控转向，线控油门，线控制动，线控悬架，线控换挡等5个主要组成部分；线控执行器不但可以接收驾驶员指令进行工作，在自动驾驶模式下可以直接由行车ECU直接接管进行控制。
典型案例
嵌入式基础软件开发
ECUCoder全自动代码生成工具
ECUCoder是基于Simulink的全自动代码生成工具，用于配置ECU控制算法模型与基础软件模型，并自动生成产品代码，用户不需要手动编程，也不需要手动代码集成，只需要利用ECUCoder提供的模块来搭建模型即可，软件可以灵活、深层次地访问并配置基础软件参数，模型生成的基础软件代码可以支持控制器快速原型及产品开发两个阶段。右图为一个基于ECUCoder的控制模型顶层示意图：
UDSonCAN协议栈及诊断刷写软件解决方案
根据用户基于UDSonCAN控制器诊断功能开发需求，采用华海科技解决方案，包括三部分内容：ECU端协议栈实现代码，诊断软件及测试用例。根据ECU采用的主芯片、通讯总线类型和通讯协议等具体需求对协议栈进行裁剪和组合配置。
遵循的国际标准诊断协议
ISO 14229/ISO15765-1/ISO15765-2/ISO15765-3
技术服务
| ·基于功能安全标准的软件定制开发 |
| ·S32K3、SAK-TC2系列、SAK-TC3系列等基础软件定制开发 |
基于用户工具提供车辆物理模型建模服务，包括 Simulink、AMESIM等建模工具搭建整车或部件模型（混动、纯电动、电池、电机以及变速箱等），支持后续控制器集成测试。
| 服务内容 |
| ·前期方案匹配、整车动力性、经济性研究 |
| ·物理模型标定，对标台架和实车测试数据 |
| ·FCU/VCU/HCU/MCU/BMS控制器MIL/SIL/HIL集成测试 |
| ·测试工况复现，故障分析及定位 |
| ·支持控制器预标定 |
新能源动力域控制系统HIL测试开发
基于成熟的HIL测试设备、精确的车辆物理模型以及团队丰富的测试经验，提供VCU和BMS的HIL 测试服务。
| 服务内容 |
| ·根据测试需求的输入，制定测试计划 |
| ·HIL软硬件测试环境搭建 |
| ·纯电动整车物理模型开发，电池单体、电池组、充电机等物理模型开发 |
| ·根据控制器功能需求文档等输入设计测试用例 |
| ·HIL系统调试，整车模型与控制器闭环测试 |
| ·控制器功能验证，自动化测试及覆盖率分析 |
| ·整车物理模型精度验证 |
| ·自动化测试，并生成测试报告 |
| ·实车工况复现，故障分析及定位 |
测试用例设计
| VCU测试用例涵盖但不限于以下功能大项 | ||
| ·系统上下电管理 | ·车辆蠕行管理 | ·跛行回家 |
| ·车辆档位管理 | ·防溜坡管理 | ·高压互锁检测 |
| ·车辆驾驶员需求管理 | ·倒车限速管理 | ·故障诊断及故障处理 |
| ·车辆运行模式管理 | ·滑行能量回馈 | ·网关功能 |
| ·能量优化管理 | ·制动能量回馈 | ·车辆附件管理 |
| ·驱动模式管理 | ·定速巡航 | ·故障诊断管理 |
| MCU测试用例涵盖但不限于以下功能大项 | ||
| ·系统上下电测试 | ·电机转矩闭环模式测试 | ·电机故障测试 |
| ·电机模式测试 | ·电机转速闭环模式测试 | ·低速防抖测试 |
| ·极端工况测试 | ||
| BMS测试用例涵盖但不限于以下功能大项 | ||
| ·唤醒休眠功能 | ·SOP | ·高压互锁 |
| ·低压电源 | ·SOE | ·碰撞检测 |
| ·整车上下电 | ·SOH | ·被动/主动均衡 |
| ·慢充 | ·SOC | ·SOC 馈电与存储 |
| ·快充 | ·继电器粘连 | ·故障诊断 |
| ·热管理 | ·继电器开路 | ·FIU硬件故障注入 |
| ·继电器驱动 | ||
| IS026262中功能安全所定义和覆盖的测试用例设计方法 | |
| ·需求分析 | ·基于知识或经验的错误猜想法 |
| ·接口分析 | ·环境条件和操作运行分析 |
| ·等价类分析 | ·现场经验分析 |
| ·边界值分析 | ·故障注入 |
| 测试标题 | 子测试标题 | 测试目的 | ||||
| TestCase ID | 需求分析 | |||||
| 需求ID | ||||||
| 测试用例库ID | ||||||
| 测试用例设计方法 | ||||||
| 前置条件 | 1 | 测试步骤 | ||||
| 2 | ||||||
| 测试结果 | ||||||
| 期望结果 | 实际结果 | |||||
| 1 | ||||||
| 2 | ||||||
| 3 | ||||||
| 结果说明 | ||||||
| 测试数据（报文截图或者显示器截图） | ||||||
我们将提供测试用例模板和全部测试用例，测试用例主要包含测试目的、测试ID、需求ID、测试用例库ID、测试用例设计方法、前置条件（初始化动作）、测试步骤、期望结果、测试结果以及结果对应的测试问题描述等。
自动化测试
采用自动化测试软件TestStand软件进行自动化测试。TestStand是一款配套NI系统的自动化测试软件，可以快速开发自动化测试和验证系统。通过TestStand可以实现开发、管理和运行测试用例，数据记录以及自动生成测试报告等功能。
典型案例
ADAS及自动驾驶系统测试开发
系统测试特点
相较于传统的汽车电控系统，ADAS及自动驾驶系统具有以下特点：
| 系统测试特点 |
| ·ADAS及自动驾驶系统的应用场景为驾驶员、车辆、环境构成的闭环系统 |
| ·ADAS及自动驾驶系统与车辆自身性能以及交通环境的特性、驾驶员的安全行为直接相关 |
| ·ADAS及自动驾驶系统需与其他车载控制系统协作 |
| ·ADAS及自动驾驶系统需要多传感器数据采集及处理，数据融合实现环境感知 |
系统测试技术
| 虚拟驾驶测试 |
| ·基于虚拟驾驶场景及工况进行测试 |
| ·建立三维的虚拟交通环境和智能车模型运用实时仿真技术进行ADAS功能测试 |
| ·通过建立模型实现驾驶员在环测试的虚拟测试，分析驾驶员的避撞和驾驶行为特性 |
| ·可以实现在环测试平台与驾驶员模拟器结合进行驾驶员测试以及主观评价 |
| ·搭建符合Euro-NCAP及ISO标准的交通测试场景 |
丰富的传感器模型
| 虚拟驾驶测试 |
| ·Camera,fisheye,mono,stereo摄像头、鱼眼、单目及双目摄像头 |
| ·Radar毫米波雷达 |
| ·Laserandlidar激光雷达 |
| ·Ultrasonic超声波雷达 |
| ·V2Xsensors车车/车路通讯传感器 |
传感器的参数，比如数量、类型、位置等可由用户自定义配置。摄像头参数包括三维位置、相对于汽车坐标系的三维方向、视野和视景深度。通过传感器模型数据输出，控制算法可以通过语义分割将环境信息分割为12个语义类：道路、车道标线、交通标志、人行道、围栏、标杆、墙、建筑、植被、车辆、行人和其他。
同时仿真软件能够提供与车辆相关的测量，包括车辆相对于世界坐标系（类似于GPS信息）的位置和方向、速度、加速度矢量和碰撞累积的影响。
北京九州华海科技有限公司HuahaiTechnologiesCo.,TD热线：400-685-6859邮箱：sales@ecucoder.com网址：www.ecucoder.com
