基于交通电气化及优化的控制

近年来，交通电气化已成为支持能源效率和二氧化碳减排目标的趋势。现代电动汽车包含大量软件。此类软件的大小可达一亿行代码，并在一百多个电子控制单元 （ECU） 上运行。据估计，大约 90% 的车辆技术创新完全归功于软件和电子元件。

控制是电气化动力总成的关键方面。实施了组合的机械和再生电气制动系统，以保持安全并提高效率。当由于有限的电机扭矩和电池电流而导致再生制动不足时，采用机械制动。所有这些关键系统都需要实施先进的控制策略。电气化运输的高层次愿景包括利用更多电能为车辆中的牵引和非牵引负载供电。

嵌入式软件越来越多地取代传统上属于机械、液压、气动和电气组件的角色，并被用于实现新的高级功能。现代系统具有极高的复杂性，主要是因为不同的软件组件、硬件组件、物理环境和用户之间的交互。确保软件不仅有效且高效，而且能够充分满足要求，这一点至关重要。采用严格的开发流程，因此关键软件开发符合规范和标准。

电气化动力系统通常需要多级控制系统。车辆状态的估计以及控制单元的测量由顶级动力系统完成。例如，施加在车轮上的扭矩和油门驱动等输入。下级子系统控制单元包括电力电子、电驱动系统、内燃机、电池组等。控制器控制这些单元，以便在满足所需驾驶性能的同时，最大限度地提高燃油经济性并最大限度地减少排放。一般来说，电气化动力系统需要复杂的控制。一些常用的策略包括基于规则的控制和基于优化的控制。

电动机驱动控制单元使用先进的控制策略以高带宽提供精确的扭矩驱动。控制准确和快速是很重要的。动态响应有助于在发动机速度控制、更平稳的发动机启动或停止功能以及传动系统阻尼控制方面实现更好的性能。在接近零和接近最大速度时保持电机的转矩控制性能以及通过在低速和高速下选择最佳操作点来最大化系统效率也是关键。

电气化交通软件

在软件组件开发过程中要考虑的一些关键方面包括创建精确和明确的需求、从需求到代码的可追溯性，以及构建广泛的测试套件，以便测试用例源自低级需求。这种严格的质量水平以及对标准的遵守需要有效的工具和技术，并尽可能减少人工或干预。汽车行业已成功嵌入了一组工具，这些工具在整个软件生命周期的开发周期中都集成在一起。它包括需求管理、系统设计和模型管理、可追溯性、变更和配置管理等工具。最近，系统建模工具如 MapleSim、AMESim、

基于模型的开发

基于模型的开发 （MBD） 是一种非常有效的汽车软件开发范式。自动代码生成工具和技术有助于简化软件开发的实施或编码阶段。MBD 有助于将开发阶段的重点从代码转移到模型，从而有助于实现早期验证和确认。这有助于降低可能的开发成本，因为在开发过程的早期就发现了错误。汽车 MBD 过程中采用了多种工具和方法，从而有助于稳步减少设计和实施错误的数量。

现代车辆中软件复杂性的巨大增加促使需要标准化软件架构。这导致了称为汽车开放系统架构 （AUTOSAR） 的倡议。这是一种标准化架构，目标是在原始设备制造商、供应商和不同车辆平台之间实现软件和硬件组件的可重用性。它具有分层结构，将特定细节隐藏在电子控制单元中，并标准化软件组件之间的接口，从而实现模块化和可重用性。

审核编辑：彭静