基于AUTOSAR的电机控制器软件架构制造技术

本发明专利技术公开了一种基于AUTOSAR的电机控制器软件架构，包括：应用软件层、运行环境层、基础软件层和微控制器及硬件层，应用软件层位于最顶层，用于根据电机控制器需求进行整车信息交互、运行控制算法、故障诊断算法和逻辑运算设计；运行环境层位于应用软件层和基础软件层之间，用于通过预设接口函数按照电机控制器需求双向传递两层之间的数据和信息，也管理两层自身内部的数据和信息；基础软件层为应用软件层提供电机控制需求的存储服务和诊断服务，对微控制器及硬件层进行统一封装，同时承担完成电机控制器中高实时性需求任务。该架构提升电机控制器整体上层软件的可移植性、底层硬件与软件的高度解耦性、整体架构的高安全性。整体架构的高安全性。整体架构的高安全性。

【技术实现步骤摘要】
基于AUTOSAR的电机控制器软件架构


[0001]本专利技术涉及汽车软件架构和电动汽车驱动电机控制器
，特别涉及一种基于AUTOSAR的电机控制器软件架构。

技术介绍

[0002]近年来汽车的电气化电子化程度不断提高，控制器和软件功能数量急剧增加，硬件平台呈现多样化，导致软件复用性低，开发成本上升。为了解决这些问题，2003年由9家汽车行业的巨头携手合作，提出了致力于为汽车工业开发的一个开放的、标准化的软件架构，即汽车开放系统架构AUTOSAR。目前汽车企业采用AUTOSAR标准架构定义控制软件已经是主要趋势。许多中国厂商也成为AUTOSAR联盟成员。在电动汽车驱动电机领域，随智能化控制趋势的逐步推进，电机控制器功能模块不断增多，软件越来越复杂，开发商也有多样选择，而传统电机控制器软件间、软硬件间耦合十分严重，不具备任意一端的可移植性和复用性，致使开发效率低下，因此进行软件架构解耦设计是必然趋势。
[0003]现有AUTOSAR在电机控制器软件架构上的研究中，主要针对电机内某一个具体功能需求如电机磁场定向矢量控制，所构建的AUTOSAR架构仅针对上层应用层软件进行模块化设计，未考虑软件与软件之间更进一步的优先级关系，对于控制器软件与硬件的交互未充分利用AUTOSAR架构中应用层以外其余层级的资源，且未对电机运行中高实时性需求任务进行特殊设计。
[0004]因此，亟待一种更为通用的电动汽车电机控制器的软件架构，以满足双向结合AUTOSAR整体架构特点及电机控制器数据解算、控制算法、整车交互、故障诊断等多种功能需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0006]为此，本专利技术的目的在于提出一种基于AUTOSAR的电机控制器软件架构。
[0007]为达到上述目的，本专利技术实施例提出了基于AUTOSAR的电机控制器软件架构，包括：应用软件层、运行环境层、基础软件层和微控制器及硬件层，其中，
[0008]所述应用软件层位于最顶层，用于根据电机控制器需求进行整车信息交互、运行控制算法、故障诊断算法和逻辑运算设计；所述运行环境层位于所述应用软件层和所述基础软件层之间，用于通过预设接口函数按照电机控制器需求双向传递所述应用软件层与所述基础软件层之间的数据和信息，同时管理所述应用软件层、所述基础软件层自身内部的数据和信息；所述基础软件层用于为所述应用软件层提供电机控制需求的存储服务和诊断服务，对所述微控制器及硬件层进行统一封装，使所述应用软件层的软件算法与硬件交互仅限于特定接口，同时承担完成电机控制器中高实时性需求任务；所述微控制器及硬件层为电机控制器中MCU及传感器、外扩电路硬件资源。
[0009]本专利技术实施例的基于AUTOSAR的电机控制器软件架构，将电机控制器的各部分功
能模块、硬软件资源的占用及其交互关系与AUTOSAR分层架构标准体系结合，并提出AUTOSAR在电机控制器软件架构应用的分层原则，将电机控制器数据采集、通讯服务、存储服务、数据解算、控制算法、故障诊断等功能按照标准架构分层级执行，同时对电机运行高实时性需求任务进行标准流程外的额外设计，即双向结合AUTOSAR整体架构特点及电机控制器数据解算、控制算法、整车交互、故障诊断等多种功能需求，从而提升控制器整体上层软件的可移植性、底层硬件与软件的高度解耦性、整体架构的高安全性。
[0010]另外，根据本专利技术上述实施例的基于AUTOSAR的电机控制器软件架构还可以具有以下附加的技术特征：
[0011]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述应用软件层根据电机控制器需求将内部再划分为数据解算层、控制算法层、状态监测层及整车控制层。
[0012]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述数据解算层用于实现Clarke、Park、iPark、Svpwm电机运行计算算法软件组件；所述控制算法层包括电机矢量控制和直接转矩控制，仅需考虑具体控制策略的切换和选择，与所述数据解算层只需定时的进行数据交互而无其他耦合；所述状态监测层用于承担电机的故障诊断、过压/过流/过温保护，调用所述基础软件层中的存储器、故障诊断和通信模块完成一系列电机故障诊断功能，同时利用数据的云端上传为数字孪生、预测诊断实现提供架构支持；所述整车控制层用于完成电机控制器和整车开发控制端的信息交互，二者仅需通过特定接口设计，传递对电机工作状态的设定要求，并实时监控电机及控制器重要状态参数，与具体电机控制器类别无关。
[0013]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述基础软件层包括呈自下而上的微控制器抽象层、ECU抽象层和服务层的三层结构以及一个独立的复杂驱动层。
[0014]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述微控制器抽象层包括：电机控制器中PWM、ADC、旋转变压器的I/O驱动，SPI、CAN/CANFD、FLEXRAY的通信驱动，FLASH、RAM、ROM的存储器驱动，以及定时器、Watchdog的MCU驱动，以对各个驱动进行统一封装使所述应用软件层与具体MCU型号无关。
[0015]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述服务层承担电机运行数据存储和故障诊断功能，利用非易失性存储器NVRAM建立电机正余弦、MTPA标定数表与故障信息库，利用诊断事件管理器DEM、诊断通信管理器DCM、函数禁止管理器FIM结合所述应用软件层的故障诊断算法完成电机故障诊断功能。
[0016]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述复杂驱动层承担电机运行高实时性需求任务，不按照AUTOSAR标准架构逐层实现，不经过所述应用软件层。
[0017]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述外扩电路包括ADC采样电路、温度采样电路、旋变解码电路、通信驱动电路以及功率电路。
[0018]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述微控制器及硬件层中与转速、位置、温度相关的硬件接口与电机及硬件电路连接，电机控制器与整车进行数据交互的预设通讯接口与整车控制器相连。
[0019]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0020]本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0021]图1是本专利技术一个实施例的基于AUTOSAR的电机控制器软件架构的结构示意图；
[0022]图2是本专利技术一个具体实施例一的FOC算法软件流程图；
[0023]图3是本专利技术一个具体实施例二的电机过流保护流程图。
[0024]附图标记说明：
[0025]10
‑
基于AUTOSAR的电机控制器软件架构、100
‑
应用软件层、200
‑
运行环境层、300
‑
基础软件层和400
‑
微控制器及硬件层。
具体实施方式
[0026]下面详细描述本专利技术的实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于AUTOSAR的电机控制器软件架构，其特征在于，包括：应用软件层、运行环境层、基础软件层和微控制器及硬件层，其中，所述应用软件层位于最顶层，用于根据电机控制器需求进行整车信息交互、运行控制算法、故障诊断算法和逻辑运算设计；所述运行环境层位于所述应用软件层和所述基础软件层之间，用于通过预设接口函数按照电机控制器需求双向传递所述应用软件层与所述基础软件层之间的数据和信息，同时管理所述应用软件层、所述基础软件层自身内部的数据和信息；所述基础软件层用于为所述应用软件层提供电机控制需求的存储服务和诊断服务，对所述微控制器及硬件层进行统一封装，使所述应用软件层的软件算法与硬件交互仅限于特定接口，同时承担完成电机控制器中高实时性需求任务；所述微控制器及硬件层为电机控制器中MCU及传感器、外扩电路硬件资源。2.根据权利要求1所述的基于AUTOSAR的电机控制器软件架构，其特征在于，所述应用软件层根据电机控制器需求将内部再划分为数据解算层、控制算法层、状态监测层及整车控制层。3.根据权利要求2所述的基于AUTOSAR的电机控制器软件架构，其特征在于，所述数据解算层用于实现Clarke、Park、iPark、Svpwm电机运行计算算法软件组件；所述控制算法层包括电机矢量控制和直接转矩控制，仅需考虑具体控制策略的切换和选择，与所述数据解算层只需定时的进行数据交互而无其他耦合；所述状态监测层用于承担电机的故障诊断、过压/过流/过温保护，调用所述基础软件层中的存储器、故障诊断和通信模块完成一系列电机故障诊断功能，同时利用数据的云端上传为数字孪生、预测诊断实现提供架构支持；所述整车控制层用于完成电机控制器和整车开发控制端的信息交互，二者仅需通过特定接口设计，传递对电机工作状态的设定要...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔淑梅，张玉琦，程远，杜博超，姚凯，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：