基于 AUTOSAR 的纯电动车整车控制系统模块化研究(第1页)

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基于 AUTOSAR 的纯电动车整车控制系统模块化研究

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


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2016-4-8 14:59

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