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潍柴动力自主开发高压共轨柴油机ECU软件

挑战

建立生产引擎控制和嵌入式软件团队,建立内部开发能力,并在36个月内完成第一个生产计划

解决方案

使用基于模型的设计来设计、实现和测试共轨柴油发动机的控制策略和ECU软件,同时与MathWorks顾问一起开发团队的软件开发技能和专业知识

后果

  • 开发时间减少40%
  • 集成测试时间减半
  • 60%的设计重用

“与我们过去手工编码的经验相比,基于模型的设计使我们减少了30%的人工成本,减少了20%的测试成本,提高了30%以上的生产率。我们在建立内部软件开发团队的同时提前完成了ECU的开发。”

潍柴电力李大明
潍柴动力的高压共轨柴油发动机。

潍柴动力是全球重型发动机的领导者。多年来,潍柴一直向供应商采购柴油发动机的发动机控制单元(ecu)和燃油系统。公司制定了开发高压共轨柴油机控制策略和ECU软件的战略计划。内部开发的原因是为了提高潍柴动力的竞争力和创新能力,通过降低成本,重用核心功能,并根据客户要求快速开发发动机控制策略。

潍柴动力建立了控制策略和嵌入式软件团队,采用基于模型的设计开发了共轨柴油机ECU软件。

潍柴电力电子控制部主任李大明(Daming Li)表示:“基于模型的设计及其图形化设计和自动代码生成减少了软件缺陷,提高了软件的可维护性和可重用性,并降低了软件开发的难度。”。“基于模型的设计使我们能够在尽可能短的时间内建立由发动机和控制专家组成的开发团队,并大幅降低开发成本。”

挑战

虽然潍柴动力定期进行发动机控制研究和原型设计,但该公司此前从未为大规模生产的ECU开发嵌入式控制和软件。

潍柴动力寻求一种广泛应用于汽车行业的方法论和开发工具。同时,他们希望减少与引入新工具相关的学习曲线。在中国国家排放标准IV生效之前,他们需要招募工程师并培训他们开发和测试用于生产的ECU软件。

解决方案

潍柴电源采用基于MATLAB的模型设计®和Sim万博1manbetxulink®设计并实现共轨柴油机ECU软件。他们建立了一个生产控制和软件团队,并在工具方面培训了新的工程师。该公司还与MathWorks Consulting合作,建立目标快速原型能力,使潍柴集团公司和客户能够合作。

从系统需求出发,潍柴动力工程师在Simulink和statflow中开发了发动机控制器模型万博1manbetx®.他们使用Stateflow为发动机工作模式控制、油轨压力控制和诊断例行程序的状态转换逻辑建模。

在模型开发期间,他们使用Simulink中的model Advisor来检查是否符合由MathWorks汽车咨询委万博1manbetx员会(MAAB)指南改编的建模标准。

使用Simu万博1manbetxlink需求™ 该团队将文本需求与Simulink中实现需求的模型元素相关联,以确保可追溯性。

在Si万博1manbetxmulink中,该团队创建了汽车、后处理系统和发动机的工厂模型,包括燃料、扭矩、进气和排气子系统。为了验证控制设计,他们运行了控制和工厂模型的闭环仿真。

他们用Simulink设计验证器创建了测试向量™. 与Simu万博1manbetxlink覆盖一起使用™ 和Simulink检查™ 这些测试向量使团队能够识别其模型中的死逻辑,并实现完整的模型覆盖。

使用定点设计器™, 工程师们通过在模拟过程中记录最小和最大数据值,并应用定点设计器的建议来缩放定点数据类型,从而将浮点模型转换为定点模型。

在比较浮点模型和定点模型仿真结果验证转换后,团队使用Embedded Coder从控制模型生成C代码®

在Simulink中,万博1manbetx他们在PC上执行软件在环测试,在ETAS上执行硬件在环测试®PT-LABCAR模拟器。

该团队使用Embedded Coder为产品ECU生成了34万多行有效代码。生成的代码包含应用软件的100%;85%的CAN应用层和诊断例程也是由模型生成的。

在MATLAB环境下,该团队开发了车辆行驶循环软件,用于测试初始生产ECU期间的数据分析。

共轨柴油发动机ECU在重型卡车、工程机械和发电设备上生产。潍柴动力计划将ECU设计重新用于轻型柴油发动机。

后果

  • 开发时间减少40%. “我们在36个月内从头开始完成了ECU的开发和验证,比原计划快了40%,”李说。“通过基于模型的设计和MathWorks顾问的支持,我们工程师的培训时间大大缩短。此外,使用嵌入式编码器生成MISRA万博1manbetx®-Simulink模型的兼容代码大大缩短了实施高质万博1manbetx量软件所需的时间。”

  • 集成测试时间减半.“在整个开发阶段,通过Simulink模拟的持续万博1manbetx测试使我们能够在集成测试之前检测出60-70%的错误,”Li说。“因此,我们的集成测试时间减少了约50%。”

  • 60%的设计重用“我们目前正在为压缩天然气发动机开发一个ECU,我们已经重用了我们最初项目中约60%的模型,”李说。“这种重用使新ECU的开发时间缩短了50%。”