潍柴动力内部开发高压共轨柴油机ECU软件
挑战
解决方案
结果
- 开发时间缩短了40%
- 集成测试时间减半
- 60%的设计重复使用
“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，并提高了30%以上的生产力。我们提前完成了ECU的开发，同时建立了内部软件开发团队。”
李大明，潍柴电力
潍柴动力是全球重型发动机的领导者。多年来，潍柴从供应商处采购柴油发动机的发动机控制单元(ecu)和燃料系统。该公司制定了一项战略计划，开发自己的高压共轨柴油发动机控制策略和ECU软件。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，降低成本，重用核心功能，根据客户需求快速开发发动机控制策略。
潍柴动力组建了控制策略和嵌入式软件团队，采用基于模型设计的方法开发了共轨柴油机ECU软件。
“基于模型的设计——通过图形化设计和自动代码生成——减少了软件bug，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，”潍柴电力电子控制部门主任李大明(音译)说。“基于模型的设计使我们能够在最短的时间内建立一个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，但该公司此前从未开发过大规模生产ECU的嵌入式控制和软件。
潍柴动力寻求的是一种在汽车工业中广泛使用的方法和开发工具。同时，他们希望减少与引入新工具相关的学习曲线。他们需要招募工程师，并培训他们在中国国家排放标准IV生效之前开发和测试生产ECU软件。
解决方案
潍柴电力采用基于MATLAB的模型设计®和仿真软件®共轨柴油机ECU软件的设计与实现。他们建立了一个生产控制和软件团队，并在工具方面培训新的工程师。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协作。
根据系统需求，潍柴动力工程师在Simulink和statflow中开发了发动机控制器模型®．他们使用statflow对发动机工作模式控制、轨道压力控制和诊断程序的状态转换逻辑进行建模。
在模型开发过程中，他们使用Simulink中的模型顾问来检查模型标准是否符合MathWorks汽车咨询委员会(MAAB)指导方针。
使用需求工具箱™，团队将文本需求链接到实现需求的Simulink中的模型元素，以确保可追溯性。
在Simulink中，团队创建了车辆、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，他们对控制和工厂模型进行了闭环模拟。
他们用Simulink Design Verifier™创建了测试向量。与Simulink Coverage™和Simulink Check™一起使用，这些测试向量使团队能够识别模型中的死逻辑，并实现完整的模型覆盖。
通过使用fixed-point Designer™，工程师将浮点模型转换为定点，方法是在模拟过程中记录最小和最大数据值，并应用fixed-point Designer建议来扩展定点数据类型。
在比较了浮点和定点模型的仿真结果以验证转换之后，团队使用Embedded Coder从控制模型生成C代码®．
他们在Simulink中在PC上进行软件在环测试，在ETAS上进行硬件在环测试®PT-LABCAR模拟器。
该团队使用嵌入式Coder为生产ECU生成了超过34万行有效代码。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由模型生成。
该团队使用MATLAB开发了车辆驱动周期软件，并在初始生产ecu测试期间使用该软件进行数据分析。
共轨柴油发动机ECU用于重型卡车、工程机械和发电设备的生产。潍柴动力计划将ECU设计重新用于轻型柴油发动机。
结果
开发时间缩短了40%．“我们在36个月内完成了ECU的开发和验证，比计划快了40%，”李说。“有了基于模型的设计和MathWorks顾问的支持，我们工程师的培训时间大大减少了。此外，利用嵌入式编码器生成MISRA®-符合我们Simulink模型的代码大大缩短了实现高质量软件所需的时间。”
集成测试时间减半．Li说:“在整个开发阶段通过Simulink模拟进行持续测试，使我们能够在集成测试之前检测到60-70%的bug。”因此，我们的集成测试时间减少了约50%。”
60%的设计重复使用．“我们目前正在开发一款用于压缩天然气发动机的ECU，我们已经重复使用了最初项目中60%的模型，”李说。这种重用使得新的ECU的开发时间减少了50%。”
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