基于AUTOSAR的纯电动车整车控制系统模块化研究

发布时间：2017-04-28 07:08

  本文关键词：基于AUTOSAR的纯电动车整车控制系统模块化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：能源危机与环境污染问题使得发展新能源汽车成为迫切的需求，同时也为纯电动汽车这种最终形式新能源汽车的发展提供了基石。纯电动车综合性能的提高依赖于电池及其管理系统技术、电机驱动控制技术、动力总成控制技术的发展以及这三大系统之间的协调配合，其整车控制器、电机控制器、电池管理系统的ECU也不再是独立的工作。为增加系统可靠性，降低电控软件开发复杂性，促进ECU软件的移植和复用，提高开发效率，AUTOSAR组织成立并且得到众多软件工具供应商、半导体供应商、汽车厂商的大力支持，各软件工具供应商纷纷推出各自符合AUTOSAR标准的工具，但是它们仅支持AUTOSAR的部分开发功能，工具链本身还不够完善，不同工具链之间的衔接问题也有待进一步研究；另外一方面，AUTOSAR虽然规定了具体的开发流程，但是对其中的一些关键的步骤比如系统配置阶段如何将功能模块分配到各个ECU中的问题，并没有给出相关的指导，主要依靠工程师经验来完成。 本文针对以上两个方面问题进行研究，旨在探索基于AUTOSAR标准的ECU软件开发方式，完成纯电动车整车控制系统上层软件架构的设计，解决系统映射阶段ECU软件功能模块至ECU的分配问题。具体研究内容如下： （1）基于AUTOSAR标准的ECU软件开发方式的探索。在阅读AUTOSAR相关论文文献及AUTOSAR标准相关文档的基础上，深入了解AUTOSAR的核心概念及开发流程，选取了一套AUTOSAR的工具链来探索其具体的开发实现方式。此部分不具体介绍工具的使用，而是详细阐述开发过程中各个工具的职责分工以及工具链之间的衔接问题，对保持AUTOSAR数据一致性的机制及资源的消耗情况也进行了探讨。 （2）功能模块的划分。在阅读大量文献和对本课题组已有策略进行研究的基础上，了解整车控制系统各部分的组成和相关原理以及模块之间的交互关系，对纯电动车的整车控制系统功能进行重新的整合，使其功能模块更加分明，同时留出相关接口，，完成基于AUTOSAR的整车控制系统上层架构的设计，并以此作为后面研究功能分配问题的基础。 （3）功能模块映射评价方法的建立。分析不同功能模块分配方式对系统性能的影响，并定义了三个相关的指标来量化的衡量这种影响，从而建立了一种对不同功能映射方案的评价方法，采用数学的描述方式来表述功能模块的映射过程，利用遗传算法来实现对既定目标方案的搜索,这是本文模块化研究的一个重点。 （4）仿真验证。最后在MATLAB中，以纯电动车整车控制系统的上层架构作为输入，以低总线负载、均匀的CPU负载和均匀的ECU软件可扩展性为目标，分别进行单因素分析和总体分析，最后给出了两种优化后的参考方案，验证了本文采用的映射优化方法的可行性和优越性。 本文在对基于AUTOSAR标准的ECU软件开发方式进行研究和对已有控制策略进行学习的基础上，完成了对纯电动车整车控制系统上层架构的设计，并建立了一种功能映射的评价方法，来优化AUTOSAR开发过程中ECU软件功能模块向ECU映射的过程。作为对AUTOSAR研究的一种补充，同时也为基于AUTOSAR的纯电动车整车控制系统的模块化开发提供了参考。
【关键词】：电动车 AUTOSAR 整车控制系统 模块化 功能映射
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.72;U463.6
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第一章 绪论13-23
• 1.1 研究背景13-16
• 1.2 研究意义16-17
• 1.2.1 AUTOSAR 开发方式的特点16
• 1.2.2 AUTOSAR 开发方式存在问题16-17
• 1.3 国内外发展现状17-21
• 1.3.1 AUTOSAR 的发展现状17-20
• 1.3.2 功能分配的研究20-21
• 1.4 论文结构21-23
• 第二章 基于 AUTOSAR 的控制系统开发技术基础23-41
• 2.1 AUTOSAR 基础23-28
• 2.1.1 AUTOSAR 的基本概念23-25
• 2.1.2 AUTOSAR 的分层结构25-27
• 2.1.3 AUTOSAR 的方法论27-28
• 2.2 依托工具链的 AUTOSAR 应用开发28-34
• 2.2.1 AUTOSAR 工具链的交互29-31
• 2.2.2 AUTOSAR 的衔接31-33
• 2.2.3 AUTOSAR 工具链开发的特点33-34
• 2.3 实时系统及其任务调度34-39
• 2.3.1 实时系统及任务调度算法概述34-35
• 2.3.2 任务的可调度条件35-37
• 2.3.3 AUTOSAR 的数据一致性37-39
• 2.4 本章小结39-41
• 第三章 整车控制系统功能架构开发41-60
• 3.1 整车功能概述41-43
• 3.2 电机及电机控制器相关功能43-46
• 3.2.1 电机驱动控制43-45
• 3.2.2 电机欠压保护与过载保护45-46
• 3.3 整车控制器相关功能46-50
• 3.3.1 整车驱动制动控制46-49
• 3.3.2 制动能量回收49-50
• 3.3.3 能量优化管理50
• 3.4 电池管理系统相关功能50-58
• 3.4.1 电池 SOC 估计51-53
• 3.4.2 电机预充电及电池充电控制53-54
• 3.4.3 电池均衡及热管理54-58
• 3.5 整车电控系统总体功能架构58-59
• 3.6 本章小结59-60
• 第四章 整车控制系统功能映射评价方法构建60-72
• 4.1 遗传算法概述60-62
• 4.1.1 遗传算法的背景和特点60-61
• 4.1.2 遗传算法的相关操作61-62
• 4.2 功能分配问题分析62-64
• 4.2.1 影响因素分析62-63
• 4.2.2 功能分配步骤63-64
• 4.3 评价指标定义64-68
• 4.3.1 CPU 负载65
• 4.3.2 CAN 负载65-66
• 4.3.3 ECU 软件的可扩展性66-68
• 4.4 指标算法及适应度函数68-71
• 4.4.1 CPU 负载及 CAN 负载计算68-69
• 4.4.2 ECU 扩展性计算69-70
• 4.4.3 适应度函数70-71
• 4.5 本章小结71-72
• 第五章 系统应用仿真分析与验证72-89
• 5.1 系统输入72-75
• 5.2 单因素分析及参数确定75-81
• 5.2.1 CAN 负载分析75-77
• 5.2.2 CPU 负载分析77-78
• 5.2.3 ECU 软件可扩展性分析78-81
• 5.3 适应度函数确定及总体方案分析81-86
• 5.4 总线仿真验证86-88
• 5.5 本章小结88-89
• 第六章 总结与展望89-91
• 6.1 全文总结89-90
• 6.2 工作展望90-91
• 参考文献91-96
• 致谢96

【参考文献】

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 张毅;纯电动轿车动力总成控制系统的研究[D];上海交通大学;2007年

  本文关键词：基于AUTOSAR的纯电动车整车控制系统模块化研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：332332