隨著汽車電子及控制技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，重型商用汽車的電氣系統(tǒng)配置愈加復(fù)雜?，F(xiàn)代汽車電控系統(tǒng)逐漸向集成化、模塊化、智能化和平臺(tái)化方向發(fā)展，車上裝用的電控模塊也越來(lái)越多，模塊間的信息交互量變得也越來(lái)越多，如此龐雜的電子電氣系統(tǒng)對(duì)整車空間、功能、性能、成本、裝配、開(kāi)發(fā)周期等各方面都有更高更復(fù)雜的要求，傳統(tǒng)的原理及線束設(shè)計(jì)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足。由此，整車電控系統(tǒng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)已成為各大廠商開(kāi)發(fā)新車型時(shí)頂層設(shè)計(jì)的一部分，合理的網(wǎng)絡(luò)布局是實(shí)現(xiàn)共享信息可用可靠的前提。

國(guó)外知名重型載貨汽車VOLVO、MAN、BENZ等公司都擁有先進(jìn)的汽車電控系統(tǒng)電子電氣架構(gòu)平臺(tái)以及設(shè)計(jì)和優(yōu)化流程，并且所有車型的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)都遵循于此，擁有電控系統(tǒng)架構(gòu)中關(guān)鍵器件的軟件架構(gòu)策略和接口規(guī)范，基于先進(jìn)的整車電控系統(tǒng)平臺(tái)及控制策略，極易實(shí)現(xiàn)駕駛員輔助駕駛系統(tǒng)的配置匹配，甚至實(shí)現(xiàn)更高端的自動(dòng)駕駛。在平臺(tái)化的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)新車型的電控系統(tǒng)，有效地縮短了開(kāi)發(fā)周期、降低了開(kāi)發(fā)成本、提高了產(chǎn)品性能與品質(zhì)。隨著汽車行業(yè)平臺(tái)化和模塊化的發(fā)展，整車電子電氣的開(kāi)發(fā)也必須遵循一定的次序和規(guī)則，順應(yīng)汽車行業(yè)和企業(yè)自身發(fā)展方向。中國(guó)重汽是國(guó)內(nèi)最早研究整車電控系統(tǒng)電子電氣平臺(tái)架構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵控制器件的企業(yè)，以該企業(yè)C系為平臺(tái)進(jìn)行了重型商用汽車電控平臺(tái)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化。

1 詳細(xì)的技術(shù)內(nèi)容
1.1總體思路
深入研究MAN、奔馳和VOLVO等成熟的整車電控系統(tǒng)電子電氣平臺(tái)架構(gòu)，以重汽商用車公司的C7系列車型為基礎(chǔ)，構(gòu)建中國(guó)重汽的整車電控系統(tǒng)電子電氣平臺(tái)架構(gòu)，劃分整車電氣網(wǎng)絡(luò)，制定各個(gè)系統(tǒng)功能規(guī)范?；陂_(kāi)發(fā)的整車電控系統(tǒng)電子電氣平臺(tái)架構(gòu)，進(jìn)行了架構(gòu)中關(guān)鍵控制器件的車輛管理控制單元VCU（vehicle management control unit）和車身控制單元BCU （body control unit）的功能規(guī)劃與應(yīng)用層軟件開(kāi)發(fā)。根據(jù)功能需求，形成相應(yīng)的邏輯算法，通過(guò)對(duì)VCU和BCU的應(yīng)用層編程，使所有相關(guān)系統(tǒng)在有效范圍內(nèi)完成相互交換信息、傳遞數(shù)據(jù)的工作，綜合匹配協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制、自動(dòng)變速器電子控制、電子制動(dòng)、車身穩(wěn)定等系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)汽車動(dòng)力綜合管理，提高汽車操縱響應(yīng)能力和對(duì)車輛進(jìn)行持續(xù)控制。同時(shí)，將車輛自身狀況與各子系統(tǒng)的工況等信息，在儀表進(jìn)行精確、實(shí)時(shí)、有效地警示或顯示。基于搭建的整車電控系統(tǒng)電子電氣平臺(tái)架構(gòu)，在實(shí)現(xiàn)預(yù)見(jiàn)性駕駛和輔助駕駛基礎(chǔ)上，為將來(lái)車輛的電子化發(fā)展和智能化功能擴(kuò)展提供網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

1.2技術(shù)方案
1.2.1整車電控平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)開(kāi)發(fā)
結(jié)合車輛各模塊的控制功能要求等因素，將整車電控系統(tǒng)電子電氣網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)劃分成如下功能域：①車身電子控制域，涵蓋駕駛室內(nèi)部各電控單元；②底盤(pán)電子控制域，涵蓋底盤(pán)各電控單元；③發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制域，涵蓋發(fā)動(dòng)機(jī)及排放相關(guān)控制器。

各功能域的信息交互是由網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)的，網(wǎng)關(guān)是整車網(wǎng)絡(luò)通信的核心部件。根據(jù)整車電子電氣網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用情況，本項(xiàng)目采用分布式網(wǎng)關(guān)控制系統(tǒng)，即將網(wǎng)關(guān)功能集成在某些控制器中，除具備車輛控制的相關(guān)功能外，還兼具不同域間信息傳遞的功能。本項(xiàng)目采用VCU作為動(dòng)力域與底盤(pán)域的通信網(wǎng)關(guān)，進(jìn)行CAN信息的傳遞與交互；采用BCU作為連接車身域與底盤(pán)域的分布式網(wǎng)關(guān)，進(jìn)行CAN信息的傳遞與交互。

1.2.2車輛管理控制系統(tǒng)VCU開(kāi)發(fā)
基于開(kāi)發(fā)的整車電控系統(tǒng)電子電氣網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)平臺(tái)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了車輛管理控制器VCU。VCU是實(shí)現(xiàn)整車控制決策的核心電子控制單元，它通過(guò)采集油門(mén)踏板、擋位、制動(dòng)踏板等信號(hào)來(lái)判斷駕駛員的駕駛意圖，通過(guò)監(jiān)測(cè)車輛狀態(tài)（車速、溫度等）信息，由VCU判斷處理后，向動(dòng)力系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)等發(fā)送車輛的運(yùn)行狀態(tài)控制指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車動(dòng)力、舒適度、安全性以及能耗等多方面任務(wù)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，配合電控平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)讓汽車擁有更好的操作性和可靠性。通過(guò)對(duì)VCU的應(yīng)用層編程，主要功能集中在車輛的縱向動(dòng)力管理、速度控制等方面，能夠根據(jù)車輛行駛環(huán)境和駕駛員意圖控制車輛高效、安全地運(yùn)行。重汽公司自主研發(fā)的車輛管理控制器VCU關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容如下。

1）基于MBDS軟件的MATLAB/Simulink的模型設(shè)計(jì)環(huán)境，我們進(jìn)行了車輛管理控制器VCU的應(yīng)用層程序的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)?；谀Ｐ偷墓δ荛_(kāi)發(fā)，提高了團(tuán)隊(duì)軟件開(kāi)發(fā)的工作效率，保證了軟件開(kāi)發(fā)的品質(zhì)，節(jié)約了開(kāi)發(fā)成本；采用模塊化的軟件設(shè)計(jì)，提高了軟件的可移植性、可擴(kuò)充性及可維護(hù)性。

2）采用快速原型工具、模型在環(huán)（MIL）、硬件在環(huán)（HIL）等工具對(duì)軟件模型進(jìn)行驗(yàn)證，加速開(kāi)發(fā)進(jìn)度；策略文檔和軟件模型均采用專用版本工具（TortoiseSVN）進(jìn)行管理，增強(qiáng)可追溯性；駕駛員扭矩計(jì)算、起步換擋控制、動(dòng)力經(jīng)濟(jì)模式切換、扭矩仲裁和故障診斷策略等是應(yīng)用層的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)車輛動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性有著重要的影響。HIL測(cè)試臺(tái)架如圖3所示。

3）無(wú)人值守電控轉(zhuǎn)向功能。車輛管理控制器VCU通過(guò)車輛行車路徑以及上裝系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向請(qǐng)求，發(fā)送控制報(bào)文執(zhí)行命令給EPS，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守的電控轉(zhuǎn)向功能。在此基礎(chǔ)上可以擴(kuò)展輔助駕駛或無(wú)人駕駛功能。

4）自動(dòng)變速器換擋控制功能。車輛管理控制器VCU根據(jù)上裝控制系統(tǒng)或遠(yuǎn)程命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)AMT的掛擋控制、起步控制等。此外，還根據(jù)實(shí)際路況或控制要求，實(shí)現(xiàn)加減擋控制、擋位限制控制等。整個(gè)功能都是未來(lái)的輔助駕駛或無(wú)人駕駛的控制基礎(chǔ)。

5）電子手制動(dòng)控制功能。車輛管理控制器VCU根據(jù)駕駛意圖可以在EBS控制器的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)智能手制動(dòng)功能，遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)停車駐車、起步解除等功能。在此基礎(chǔ)上擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)了坡道起步協(xié)助功能等。

6）智能制動(dòng)控制功能。車輛管理控制器VCU根據(jù)駕駛意圖、上裝控制系統(tǒng)或遠(yuǎn)程命令等要求，實(shí)現(xiàn)緩速制動(dòng)和行車制動(dòng)相結(jié)合的智能制動(dòng)控制功能。在此基礎(chǔ)上可以擴(kuò)展輔助駕駛或無(wú)人駕駛的主動(dòng)制動(dòng)功能。

7）采用先進(jìn)的電子控制單元軟件開(kāi)發(fā)分層的體系框架，增強(qiáng)了主機(jī)廠整車電子平臺(tái)功能開(kāi)發(fā)的柔性。

8）采用多網(wǎng)絡(luò)總線架構(gòu)，使主機(jī)廠面對(duì)整車眾多復(fù)雜的電子控制單元擁有更廣泛的集成空間，有利于保護(hù)整車廠家的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，形成以整車廠家為核心技術(shù)主導(dǎo)的電子電控開(kāi)發(fā)格局。

9） VCU內(nèi)部開(kāi)發(fā)了先進(jìn)的在線故障診斷系統(tǒng)，能夠方便維修人員快速、準(zhǔn)確地對(duì)車輛進(jìn)行維修工作。

VCU已完全達(dá)到項(xiàng)目預(yù)計(jì)的設(shè)計(jì)技術(shù)功能需求和產(chǎn)品化要求，并成功完成并通過(guò)了各種產(chǎn)品功能、環(huán)境、電磁兼容等測(cè)試，可完全實(shí)現(xiàn)國(guó)外先進(jìn)汽車廠商類似產(chǎn)品的功能。作為國(guó)內(nèi)第1款擁有完備功能的高端重型汽車整車電控系統(tǒng)，具有完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。該項(xiàng)目的成功開(kāi)發(fā)極大地提高了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)效率和整車電子技術(shù)的應(yīng)用水平，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)同行業(yè)空白，對(duì)推動(dòng)國(guó)內(nèi)汽車電子行業(yè)的發(fā)展具有很好的示范作用。

1.2.3車身控制系統(tǒng)BCU開(kāi)發(fā)

車身電子控制系統(tǒng)包括車身控制器、儀表、車載終端＆智能通、門(mén)控、A/C、LDW、DFMS（駕駛員疲勞預(yù)警）、雨量陽(yáng)光傳感器、前模塊及后模塊等電控單元。隨著駕駛室內(nèi)部電器件的增加，按照整車車身相關(guān)電器件的功能要求，基于開(kāi)發(fā)的整車電控系統(tǒng)電子電氣網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，我們開(kāi)發(fā)了車身電子控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵控制器件車身控制器BCU. BCU的主要功能體現(xiàn)在儀表的顯示控制；輔助駕駛系統(tǒng)的聲光警示或顯示；相關(guān)控制報(bào)文的網(wǎng)絡(luò)間CAN信息傳遞；車輛燈具、電磁閥、電機(jī)等控制?；谲嚿砜刂破鞯挠布偷讓榆浖?，開(kāi)發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)重汽邏輯特色的應(yīng)用層軟件，車身電氣應(yīng)用層軟件模塊化編程的應(yīng)用，能夠滿足相關(guān)法規(guī)及車輛的使用需求，實(shí)現(xiàn)了整車電器連接的網(wǎng)絡(luò)化。重汽公司自主研發(fā)的車身控制器BCU關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容如下。

1）基于LogiCAD軟件PLC的模塊模型化的應(yīng)用層軟件設(shè)計(jì)環(huán)境，從可移植及邏輯功能模塊可以重復(fù)使用的角度看，該軟件設(shè)計(jì)機(jī)制可提高編程技術(shù)，提高軟件品質(zhì)，降低維護(hù)工作并且提高開(kāi)發(fā)效率。模塊化程序如圖4所示。

2）作為網(wǎng)關(guān)，可連接車身控制系統(tǒng)與底盤(pán)電子控制系統(tǒng)，進(jìn)行有效控制信息的網(wǎng)絡(luò)傳遞。接收、處理來(lái)自于車輛總線上的其他控制單元的CAN信息，供本系統(tǒng)使用；發(fā)送必要的信息，提供給其他系統(tǒng)使用。

3）通過(guò)車身控制器應(yīng)用層的程序編寫(xiě)，實(shí)現(xiàn)了行車信息、車輛參數(shù)配置、故障信息多屏的有序顯示與切換。行車過(guò)程中若出現(xiàn)某一部件的故障，儀表從行車信息屏切換到故障信息屏，使駕駛員及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、及時(shí)修復(fù)，避免事故的發(fā)生。此顯示方法給駕駛員提供了盡可能多的車輛狀態(tài)信息的顯示，使駕駛員實(shí)時(shí)了解車輛狀況，大幅提高了車輛行駛的安全性。儀表顯示信息如圖5所示。

4）車身控制器通過(guò)接收車道偏離預(yù)警系統(tǒng)（LDW）、駕駛員疲勞預(yù)警系統(tǒng)（DFMS）、自適應(yīng)巡航（ACC）等相關(guān)CAN報(bào)文控制命令信息，在駕駛室內(nèi)儀表上顯示相關(guān)的聲光報(bào)警與顯示。

5）具有控制車輛燈具、電磁閥、繼電器、電機(jī)、儀表、CAN報(bào)文的處理及實(shí)現(xiàn)車輛限速等功能。在此架構(gòu)的基礎(chǔ)上，車身控制器硬件資源豐富，通過(guò)應(yīng)用層軟件編程能夠?qū)崿F(xiàn)各種功能的延伸與擴(kuò)展匹配，如電控液壓提升裝置、消防車自動(dòng)翻轉(zhuǎn)踏板裝置、刮水控制系統(tǒng)等。

車身控制器已完全達(dá)到預(yù)期的技術(shù)功能需求和產(chǎn)品化要求，成功完成并通過(guò)了各種功能、環(huán)境、電磁兼容等試驗(yàn)測(cè)試，可完全實(shí)現(xiàn)國(guó)外先進(jìn)汽車廠商類似產(chǎn)品的功能。車身控制器作為整車分布式智能總線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)架構(gòu)的關(guān)鍵器件與網(wǎng)關(guān)，通過(guò)電氣應(yīng)用層軟件架構(gòu)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了整車電器連接的總線化，提高了系統(tǒng)的安全性、可維護(hù)性、可移植性、可擴(kuò)展性，滿足了現(xiàn)代汽車的控制和管理要求。

2 與國(guó)外同類產(chǎn)品的比較
目前，大多數(shù)國(guó)內(nèi)重型汽車生產(chǎn)廠家并沒(méi)有自主的整車電控系統(tǒng)電子電氣平臺(tái)及架構(gòu)。主機(jī)廠采購(gòu)關(guān)鍵零部件，通過(guò)標(biāo)定來(lái)實(shí)現(xiàn)與整車系統(tǒng)的匹配和集成。因此，關(guān)于車輛的很多控制技術(shù)需要依靠零部件生產(chǎn)商來(lái)實(shí)現(xiàn)。所以本課題研發(fā)的整車電控系統(tǒng)電子電氣平臺(tái)主要與國(guó)際同期重型載貨汽車電控平臺(tái)進(jìn)行對(duì)比。表1選取MAN的TGX車型以及奔馳的ACTROS車型進(jìn)行對(duì)比。

MAN整車電控平臺(tái)及架構(gòu)將網(wǎng)關(guān)功能分布到車輛管理控制器VCU、車身控制器BCU、儀表及上裝控制器BBM中，由上述控制器實(shí)現(xiàn)信息的轉(zhuǎn)換及交互。

ACTROS電氣網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)既有集成式網(wǎng)關(guān)Gateway又有具備網(wǎng)關(guān)功能的車輛管理控制器、儀表及BBM，上述控制器協(xié)同實(shí)現(xiàn)信息的轉(zhuǎn)換及交互。

中國(guó)重汽C7系列整車電控平臺(tái)及架構(gòu)采用分布式網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)，網(wǎng)關(guān)分布在不同的控制器中，其車輛管理控制器VCU、車身控制器BCU均具備網(wǎng)關(guān)功能。此外，車輛管理控制器、車身控制器的應(yīng)用層程序自主開(kāi)發(fā)、測(cè)試和量產(chǎn)化，有利于主機(jī)廠掌握車輛控制的核心技術(shù)，提高車輛性能上的靈活性，來(lái)滿足廣大用戶的需求。同時(shí)還能大幅降低車輛的研發(fā)成本，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

3 總結(jié)

本課題與本單位的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)相結(jié)合，新產(chǎn)品研發(fā)與成果應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化相結(jié)合，使得重型商用車電控平臺(tái)系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化在短時(shí)間內(nèi)得以實(shí)現(xiàn)。該成果主要同本公司最高端的汕德卡C7系列車型相匹配，整個(gè)系列包括牽引車、載貨車、混凝土泵車、消防車等。從2014年至2016年，銷售的汕德卡C7車輛底盤(pán)6000余臺(tái)。從訂單數(shù)量來(lái)看，高端車型在細(xì)分市場(chǎng)上的需求呈逐年上升趨勢(shì)。C7車輛不僅在國(guó)內(nèi)區(qū)域銷售，同時(shí)，還出口到臺(tái)灣、香港、澳洲等地區(qū)和國(guó)家，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)提高了中國(guó)重汽品牌的國(guó)際影響力。

匹配開(kāi)發(fā)的電控平臺(tái)及關(guān)鍵控制器件車輛管理控制器和車身控制器的C7系列車型，能夠滿足不同國(guó)家不同客戶的個(gè)性化定制需求，在此架構(gòu)基礎(chǔ)上，能夠進(jìn)行各種功能的延伸與擴(kuò)展匹配。目前本公司還在緊鑼密鼓地將本課題研發(fā)的電控平臺(tái)進(jìn)行延展變形開(kāi)發(fā)，以適用于目前銷量最大的中低端車型，以形成重汽公司中重型全系列的電控平臺(tái)架構(gòu)，繼續(xù)擴(kuò)大成果的應(yīng)用范圍。