——同济大学中德学院、上海大郡动力控制技术有限公司、英飞凌科技、维克多四方倾力合作
近日,同济大学中德学院、上海大郡动力控制技术有限公司、英飞凌科技及维克多联合宣布,同济大学中德学院成功研发出了基于英飞凌 Aurix 系列 TC275 单片机和维克多 AUTOSAR 4.0.3 规范(多核 OS)的电机控制器原型机,这是国内首例 AURIX 系列单片机基于 Autosar 架构的电机系统开发。
 
Autosar 是国际成熟车厂普遍使用的汽车开放系统架构,汽车零部件厂商需要开发符合 Autosar 要求的系统,以便进入主流车厂的供应链体系,而该系统则需要从芯片层面、软件层面乃至工具链层面等一系列的配套支持。
 
英飞凌作为全球领先的汽车半导体供应商,在 Autosar 方面积累了丰富的经验。在该电机控制器原型机中,英飞凌提供的 Aurix 系列单片机的 MCAL Drivers: MC-ISAR(MicroController Infineon Software ARchitecture)底层代码,为同济大学中德学院的开发提供了有力支持。此外,Aurix 产品家族性能优势显著,数据处理能力可达 1300DMips,并具备 8 兆 flash 和 640kB SRAM,可满足苛刻条件下的高速稳定数据处理要求。针对目前功能安全 ISO26262 标准,Aurix 可帮助客户在系统应用中达到 ASIL-D 最高等级。同时,Aurix 具有丰富的外设,可满足不断增长的车内网络架构需求,从 512kB 到 8MB 的 flash 范围,从 TQFP80 到 LFBGA516 各种封装,全面的产品家族可配合客户的不同应用和开发兼容性。
 
该项目的四方合作主要是为国内知名电动汽车零部件厂家上海大郡动力控制技术有限公司探索开发符合 AUTOSAR 4.0.3 规范的电机控制器基础软件和部分应用层软件。同济大学中德学院设计了基于英飞凌 Aurix 系列 TC275 单片机和 TLF35584 芯片的电机控制板的硬件电路,基于维克多多核 OS 的概念规划了多个任务、CAT1 和 CAT2 中断,并合理地分配到 TC275 的多个内核中,在保证多核之间数据可靠交互的情况下,充分发挥 TC275 多核 CPU 的优点,使电机控制更安全更稳定。
 
图 1:电机控制器硬件系统
 
其次,同济大学中德学院利用维克多 DaVinci Developer 工具设计出 RTE 软件架构,包含所有的应用层 SWC 框架及其所包含的 Runnables 和接口变量等。利用 MATLAB/Simulink 工具开发功能完整的 SWC 模型,包含各种故障诊断模块和电机控制算法模块。在 MIL/SIL/PIL 测试验证之后,利用代码自动生成技术将 Simulink 模型转换为 SWC 源代码。同时,设计中利用英飞凌 MCAL 配置工具和维克多 DaVinci Configurator 对 MCAL、ECU 抽象层、服务层等进行合理配置,开发出符合 AUTOSAR 规范的基础软件(BSW)。根据不同应用需求,可以灵活地增减 BSW 模块。通过对 BSW 的标准化能够把硬件从软件中抽象出来,提升了应用层软件可重复利用率,大大提高了应用软件工程师的开发效率。最后,对基础软件和应用层软件进行集成,实现了稳定可靠的电机转矩控制,电机相电流波形如下:
 
图 2:电机相电流波形
 
图 3: 同济与大郡共同测试和验证电机控制器软件
 
此外,上海大郡动力控制技术有限公司及同济大学还荣获了国家重点研发计划(2016~2020 年度)“电机驱动控制器功率密度倍增技术(重大共性关键技术类)”资助,将与英飞凌、维克多进一步展开深度合作,在当前英飞凌 Aurix TC275 硬件平台和维克多 AUTOSAR 4.0.3 软件平台的基础上,引入 ISO26262 规范的设计流程,针对汽车厂商提出的功能安全目标,在系统、硬件和软件的设计中加入功能安全机制,开发符合 ASIL-C 等级的电机控制器,并计划在 2019 年实现电机控制器的批量生产。