國(guó)內(nèi)首例基于Autosar的電機(jī)控制器原型機(jī)面世

——同濟(jì)大學(xué)中德學(xué)院、上海大郡動(dòng)力控制技術(shù)有限公司、英飛凌科技、維克多四方傾力合作

    7月11日，同濟(jì)大學(xué)中德學(xué)院、上海大郡動(dòng)力控制技術(shù)有限公司、英飛凌科技及維克多聯(lián)合宣布，同濟(jì)大學(xué)中德學(xué)院成功研發(fā)出了基于英飛凌Aurix系列TC275單片機(jī)和維克多 AUTOSAR 4.0.3規(guī)范（多核OS）的電機(jī)控制器原型機(jī)，這是國(guó)內(nèi)首例AURIX系列單片機(jī)基于Autosar架構(gòu)的電機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。

    Autosar是國(guó)際成熟車廠普遍使用的汽車開(kāi)放系統(tǒng)架構(gòu)，汽車零部件廠商需要開(kāi)發(fā)符合Autosar要求的系統(tǒng)，以便進(jìn)入主流車廠的供應(yīng)鏈體系，而該系統(tǒng)則需要從芯片層面、軟件層面乃至工具鏈層面等一系列的配套支持。

    英飛凌作為全球領(lǐng)先的汽車半導(dǎo)體供應(yīng)商，在Autosar方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。在該電機(jī)控制器原型機(jī)中，英飛凌提供的Aurix系列單片機(jī)的MCAL Drivers: MC-ISAR(MicroController Infineon Software ARchitecture)底層代碼，為同濟(jì)大學(xué)中德學(xué)院的開(kāi)發(fā)提供了有力支持。此外，Aurix產(chǎn)品家族性能優(yōu)勢(shì)顯著，數(shù)據(jù)處理能力可達(dá)1300DMips，并具備8兆flash和640kB SRAM，可滿足苛刻條件下的高速穩(wěn)定數(shù)據(jù)處理要求。針對(duì)目前功能安全I(xiàn)SO26262標(biāo)準(zhǔn)，Aurix可幫助客戶在系統(tǒng)應(yīng)用中達(dá)到ASIL-D最高等級(jí)。同時(shí)，Aurix具有豐富的外設(shè)，可滿足不斷增長(zhǎng)的車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需求，從512kB到8MB的flash范圍，從TQFP80到LFBGA516各種封裝，全面的產(chǎn)品家族可配合客戶的不同應(yīng)用和開(kāi)發(fā)兼容性。

    該項(xiàng)目的四方合作主要是為國(guó)內(nèi)知名電動(dòng)汽車零部件廠家上海大郡動(dòng)力控制技術(shù)有限公司探索開(kāi)發(fā)符合AUTOSAR 4.0.3規(guī)范的電機(jī)控制器基礎(chǔ)軟件和部分應(yīng)用層軟件。同濟(jì)大學(xué)中德學(xué)院設(shè)計(jì)了基于英飛凌Aurix系列TC275單片機(jī)和TLF35584芯片的電機(jī)控制板的硬件電路，基于維克多多核OS的概念規(guī)劃了多個(gè)任務(wù)、CAT1和CAT2中斷，并合理地分配到TC275的多個(gè)內(nèi)核中，在保證多核之間數(shù)據(jù)可靠交互的情況下，充分發(fā)揮TC275多核CPU的優(yōu)點(diǎn)，使電機(jī)控制更安全更穩(wěn)定。

圖1：電機(jī)控制器硬件系統(tǒng)

    其次，同濟(jì)大學(xué)中德學(xué)院利用維克多 DaVinci Developer工具設(shè)計(jì)出RTE軟件架構(gòu)，包含所有的應(yīng)用層SWC框架及其所包含的Runnables和接口變量等。利用MATLAB/Simulink工具開(kāi)發(fā)功能完整的SWC模型，包含各種故障診斷模塊和電機(jī)控制算法模塊。在MIL/SIL/PIL測(cè)試驗(yàn)證之后，利用代碼自動(dòng)生成技術(shù)將Simulink模型轉(zhuǎn)換為SWC源代碼。同時(shí)，設(shè)計(jì)中利用英飛凌MCAL配置工具和維克多 DaVinci Configurator對(duì)MCAL、ECU抽象層、服務(wù)層等進(jìn)行合理配置，開(kāi)發(fā)出符合AUTOSAR規(guī)范的基礎(chǔ)軟件（BSW）。根據(jù)不同應(yīng)用需求，可以靈活地增減BSW模塊。通過(guò)對(duì)BSW的標(biāo)準(zhǔn)化能夠把硬件從軟件中抽象出來(lái)，提升了應(yīng)用層軟件可重復(fù)利用率，大大提高了應(yīng)用軟件工程師的開(kāi)發(fā)效率。最后，對(duì)基礎(chǔ)軟件和應(yīng)用層軟件進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定可靠的電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制，電機(jī)相電流波形如下：

圖2：電機(jī)相電流波形

圖3： 同濟(jì)與大郡共同測(cè)試和驗(yàn)證電機(jī)控制器軟件

    此外，上海大郡動(dòng)力控制技術(shù)有限公司及同濟(jì)大學(xué)還榮獲了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2016~2020年度）“電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器功率密度倍增技術(shù)（重大共性關(guān)鍵技術(shù)類）”資助，將與英飛凌、維克多進(jìn)一步展開(kāi)深度合作，在當(dāng)前英飛凌Aurix TC275硬件平臺(tái)和維克多 AUTOSAR 4.0.3軟件平臺(tái)的基礎(chǔ)上，引入ISO26262規(guī)范的設(shè)計(jì)流程，針對(duì)汽車廠商提出的功能安全目標(biāo)，在系統(tǒng)、硬件和軟件的設(shè)計(jì)中加入功能安全機(jī)制，開(kāi)發(fā)符合ASIL-C等級(jí)的電機(jī)控制器，并計(jì)劃在2019年實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制器的批量生產(chǎn)。<