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基于 AUTOSAR 的純電動車整車控制系統(tǒng)模塊化研究

能源危機與環(huán)境污染問題使得發(fā)展新能源汽車成為迫切的需求，同時也為純
電動汽車這種最終形式新能源汽車的發(fā)展提供了基石。純電動車綜合性能的提高
依賴于電池及其管理系統(tǒng)技術(shù)、電機驅(qū)動控制技術(shù)、動力總成控制技術(shù)的發(fā)展以
及這三大系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)配合，其整車控制器、電機控制器、電池管理系統(tǒng)的
ECU
也不再是獨立的工作。為增加系統(tǒng)可靠性，降低電控軟件開發(fā)復雜性，促
進
ECU
軟件的移植和復用，提高開發(fā)效率，
AUTOSAR
組織成立并且得到眾多
軟件工具供應商、半導體供應商、汽車廠商的大力支持，各軟件工具供應商紛紛
推出各自符合
AUTOSAR
標準的工具，但是它們僅支持
AUTOSAR
的部分開發(fā)
功能，工具鏈本身還不夠完善，不同工具鏈之間的銜接問題也有待進一步研究；
另外一方面，
AUTOSAR
雖然規(guī)定了具體的開發(fā)流程，但是對其中的一些關(guān)鍵的
步驟比如系統(tǒng)配置階段如何將功能模塊分配到各個
ECU
中的問題，并沒有給出
相關(guān)的指導，主要依靠工程師經(jīng)驗來完成。
本文針對以上兩個方面問題進行研究，旨在探索基于
AUTOSAR
標準的
ECU
軟件開發(fā)方式，完成純電動車整車控制系統(tǒng)上層軟件架構(gòu)的設(shè)計，解決系統(tǒng)映射
階段
ECU
軟件功能模塊至
ECU
的分配問題。具體研究內(nèi)容如下：
（
1
）基于
AUTOSAR
標準的
ECU
軟件開發(fā)方式的探索。在閱讀
AUTOSAR
相關(guān)論文文獻及
AUTOSAR
標準相關(guān)文檔的基礎(chǔ)上，深入了解
AUTOSAR
的核
心概念及開發(fā)流程，選取了一套
AUTOSAR
的工具鏈來探索其具體的開發(fā)實現(xiàn)
方式。此部分不具體介紹工具的使用，而是詳細闡述開發(fā)過程中各個工具的職責
分工以及工具鏈之間的銜接問題，對保持
AUTOSAR
數(shù)據(jù)一致性的機制及資源
的消耗情況也進行了探討。
（2）功能模塊的劃分。在閱讀大量文獻和對本課題組已有策略進行研究的基
礎(chǔ)上，，了解整車控制系統(tǒng)各部分的組成和相關(guān)原理以及模塊之間的交互關(guān)系，對
純電動車的整車控制系統(tǒng)功能進行重新的整合，使其功能模塊更加分明，同時留
出相關(guān)接口，完成基于 AUTOSAR 的整車控制系統(tǒng)上層架構(gòu)的設(shè)計，并以此作
為后面研究功能分配問題的基礎(chǔ)。
（3）功能模塊映射評價方法的建立。分析不同功能模塊分配方式對系統(tǒng)性能
的影響，并定義了三個相關(guān)的指標來量化的衡量這種影響，從而建立了一種對不
同功能映射方案的評價方法，采用數(shù)學的描述方式來表述功能模塊的映射過程，
利用遺傳算法來實現(xiàn)對既定目標方案的搜索,這是本文模塊化研究的一個重點。
（4）仿真驗證。最后在 MATLAB 中，以純電動車整車控制系統(tǒng)的上層架構(gòu)
作為輸入，以低總線負載、均勻的 CPU 負載和均勻的 ECU 軟件可擴展性為目標，
分別進行單因素分析和總體分析，最后給出了兩種優(yōu)化后的參考方案，驗證了本
文采用的映射優(yōu)化方法的可行性和優(yōu)越性。
本文在對基于 AUTOSAR 標準的 ECU 軟件開發(fā)方式進行研究和對已有控制
策略進行學習的基礎(chǔ)上，完成了對純電動車整車控制系統(tǒng)上層架構(gòu)的設(shè)計，并建
立了一種功能映射的評價方法，來優(yōu)化 AUTOSAR 開發(fā)過程中 ECU 軟件功能模
塊向 ECU 映射的過程。作為對 AUTOSAR 研究的一種補充，同時也為基于
AUTOSAR 的純電動車整車控制系統(tǒng)的模塊化開發(fā)提供了參考。

關(guān)鍵詞:
電動車，AUTOSAR，整車控制系統(tǒng)，模塊化，功能映射


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2016-4-8 14:59

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