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原创 ECU系列5:ECU的模块化设计思维

2017-11-1 18:39 264 0 分类: 汽车电子

2017-10-19                                         郁辉                                         汽车工程联盟                                                                     

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3.1 需求分析

这里以C公司纯ECU业务来进行介绍,即供应商(汽车零配件企业)负责开发发动机电控模块的硬件和底层软件,客户(发动机OEM或整车OEM)开发应用层软件和进行标定工作。整个需求分析定义的过程,需要供应商和客户共同分析和协作完成。

客户的需求分三个部分:硬件需求、软件需求及机械结构需求。

硬件需求分析:根据系统所选用的传感器、执行器等,定义出详细的ECU硬件接口电路及功能性需求。

软件需求分析:根据客户应用系统的一些功能特点及硬件本身的性能,定义清楚详细的功能性接口驱动需求以及诊断类需求。

结构需求分析:根据客户应用系统及硬件的要求,定义出详细的结构需求,并需要跟客户系统人员确认。需要注意的是,结构设计不仅要考虑客户的系统布置(如安装的要求、是否与其他器件干涉等),也要考虑硬件本身的需求(是否能安装硬件的PCB、PCB上最高的器件是否存在干涉、热的影响等),还需要考虑对整个环境实验的耐受性要求。


3.2 系统架构与模块化平台设计

3.2.1 硬件架构与模块化平台设计

硬件的架构,采用模块化平台的设计思路。企业动力总成事业部发动机控制系统部门的研发资源中,已经建立了很多验证过的动力总成用硬件模块,如图3.1,我们称之为模块化硬件平台(Modular Hardware Platform);这些模块大多以优化过的拥有自主专利的专用芯片(ASIC)为核心控制电路搭建,拥有较强性能和较高可靠性。


这些验证过的模块化电路就像工具箱一样,应用到客户定制的发动机电控模块开发时,只需要根据客户需求,选定所需要的功能模块,就能搭建成整个硬件的架构。模块电路的细节应用调整,开发工程师可以跟负责该模块的模块平台工程师一起评审并应用。然后进行应用项目的硬件电路集成开发和验证工作。图3.1是基于模块化电路的硬件架构示例。

主控芯片(Microcontroller)目前现阶段采用第五代90nm技术32位芯片。下一代电控模块(即第6代,在开发中,支持柴油欧6排放法规),将采用55/65nm技术多核芯片,并支持通用计时器模块(General Timer Module,GTM)功能。第七代的电控模块(预研中,支持更高排放及更多先进功能)选用<40nm技术的多核芯片。每个芯片,会有两家同架构的供应商提供类似产品并有相同芯片引脚定义,以达到不同供应商的芯片可以实现硬件上不更改PCB布线的情况下无缝切换。

3.2.2 软件架构与模块化平台设计

    纯ECU业务下,软件只提供底层驱动程序,应用层软件和标定工作皆由客户自行完成,因此不做特别详述。要说明的一点是,软件开发也是采用模块化设计的模式,商用车项目总共拥有20多个软件功能模块,应用项目软件工程师要做的便是根据客户的实际需求选取相应软件功能模块做集成调试及验证工作。

另外,这里再重点讨论下下一代芯片的通用计时器模块(GTM)对于软件开发的意义。有了这个GTM这个功能后,同架构芯片应用互换就不需要软件上再更改底层驱动程序了;对客户的应用来说,也不再需要调整应用层软件。

3.2.3 机械架构与模块化平台设计

跟前述硬件和软件设计类似地,机械架构也采用模块化的设计。平台化的机械结构设计共享相同的材料和生产工艺,由于这些结构设计做过相应的验证,新应用在采用这些机械设计的时候,对降低项目风险和开发时间上都有很大的裨益

3.2 模块化平台的机械设计





参考文献

 

[1] 郁辉,商用车发动机电控系统研发和生产的项目管理[D].复旦大学, 2013年


                           

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