用基于模型的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)EMS軟件的自主開發(fā)

當(dāng)奇瑞開始轉(zhuǎn)到自主EMS開發(fā)時，中國還沒有任何一家國產(chǎn)汽車公司擁有自主開發(fā)的EMS軟件。為了實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變，奇瑞采用了基于模型的設(shè)計(jì)并且取得了成功。奇瑞采用基于模型的設(shè)計(jì)進(jìn)行自主開發(fā)的EMS裝置已于2009年投入量產(chǎn)。迄今為止，奇瑞已開發(fā)出兩代EMS技術(shù)。

基于模型的設(shè)計(jì)讓工程師能夠快速上手MathWorks®面向基于模型設(shè)計(jì)的系列工具簡單易用、易懂、而且易操作。這對于工程師來說非常重要，他們之前在EMS軟件的產(chǎn)品級開發(fā)方面經(jīng)驗(yàn)比較少，而該工具讓我們能夠?qū)ξ覀兊南到y(tǒng)進(jìn)行建模，使用硬件在環(huán)進(jìn)行建模驗(yàn)證，然后生成高效的代碼。

挑戰(zhàn)于需求

奇瑞力求能夠?qū)崿F(xiàn)自主開發(fā)的EMS軟件的量產(chǎn)，這是降低成本并實(shí)現(xiàn)新功能快速開發(fā)以滿足不斷變化的市場需求的首要一步。

奇瑞的發(fā)動機(jī)工程師們雖然都是發(fā)動機(jī)系統(tǒng)方面的專家，但是對于用于產(chǎn)品級EMS系統(tǒng)的C語言編程方面卻沒有太多實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。為了滿足企業(yè)的長期業(yè)務(wù)目標(biāo)，奇瑞需要一套可以讓工程團(tuán)隊(duì)快速掌握的開發(fā)流程和工具。確切來說，這種工具必須能夠提供建模和仿真、全面的硬件在環(huán)(HIL)測試以及產(chǎn)品級代碼生成支持。

解決方案

奇瑞采用了基于模型的設(shè)計(jì)，并請MathWorks®技術(shù)團(tuán)隊(duì)來協(xié)助其工程團(tuán)隊(duì)掌握MATLAB®和Simulink®的運(yùn)用。

奇瑞團(tuán)隊(duì)使用Microsoft® Word定義系統(tǒng)需求，并基于這些需求使用Simulink®和Stateflow®開發(fā)了一個EMS控制模型。

使用Simulink® Verification and Validation®，奇瑞團(tuán)隊(duì)將Word格式的需求與 Simulink中實(shí)現(xiàn)該需求的模型元素雙向關(guān)聯(lián)。

在開發(fā)模型時，工程師們借助Simulink®的Model Advisor來檢查是否符合奇瑞基于MathWorks Automotive Advisory Board (MAAB)指導(dǎo)原則的建模標(biāo)準(zhǔn)。

該團(tuán)隊(duì)使用Simulink®建立了一個發(fā)動機(jī)對象模型，并將該模型與控制模型相結(jié)合，建立了一個用于閉環(huán)仿真的系統(tǒng)模型。

奇瑞團(tuán)隊(duì)還使用Simulink Coder®根據(jù)對象模型生成代碼，并將這些代碼部署到dSPACE硬件，為HIL測試做準(zhǔn)備。

工程師們使用Embedded Coder®和Fixed-Point Designer®將控制模型生成超過20萬行的代碼，下載到目標(biāo)定點(diǎn)Power PC®微控制器，進(jìn)行HIL測試。然后，團(tuán)隊(duì)對照需求驗(yàn)證HIL測試結(jié)果，并使用測試結(jié)果完善EMS模型。

開發(fā)成功之后，奇瑞共生產(chǎn)了60多萬臺第一代EMS，專門用于機(jī)械式節(jié)氣門體。這一代的產(chǎn)品已安裝到奇瑞QQ等幾個轎車產(chǎn)品系列中。第二代EMS專為電子式節(jié)氣門體、可變氣門正時和可變進(jìn)氣系統(tǒng)而設(shè)計(jì)，現(xiàn)在也已投產(chǎn)。兩代產(chǎn)品均如期研發(fā)完成。目前，奇瑞正在將其EMS軟件出口給國外汽車和非道路機(jī)械制造商。

結(jié)論

利用基于模型的設(shè)計(jì)方法，奇瑞擁有了自主研發(fā)的EMS技術(shù)，不再依賴供應(yīng)商，也因此，奇瑞將單機(jī)EMS成本降低了超過10%。從規(guī)模生產(chǎn)方面來看，這項(xiàng)成果為奇瑞每年節(jié)省了將近200萬美元。在第二代產(chǎn)品中，奇瑞所使用的Simulink®設(shè)計(jì)有60%來自第一代EMS,模型重用使得第二代產(chǎn)品的開發(fā)周期減少了一半。

借助Embedded Coder®，奇瑞用Simulink®模型生成了20萬行產(chǎn)品級代碼，這些代碼非常精確，沒有在其中發(fā)現(xiàn)任何缺陷,進(jìn)而提升了開發(fā)效率。