奇瑞使用基于模型的设计实现发动机管理系统软件的自主开发

“跟第三方供应商合作时,难于变动交期、增加新功能,售后问题也不好解决。使用基于模型的设计进行自主开发就高效多了。我们降低了成本,灵活分配了资源,并尽快完成了开发。”

挑战

将发动机管理系统软件开发转到自主开发,降低成本,加快开发速度

解决方案

使用基于模型的设计实现 EMS 软件建模、仿真、测试和产品级代码生成

结果

  • 每年节约成本近两百万美元
  • 60% 的控制设计得到重用,开发时间缩短一半
  • 生成 20 万行零缺陷代码

装备自主开发EMS软件的奇瑞发动机

奇瑞汽车股份有限公司从目前产量来说,是中国最大的汽车生产厂家之一,同时也是中国最大的乘用车出口商。鉴于公司产量和多样化的客户群,奇瑞管理层意识到发动机管理系统 (EMS) 软件对于满足特色功能需求和发动机交期非常重要。为了降低维护成本并控制交期,奇瑞自主开发了 EMS 软件,EMS 硬件则从供应商处购买。

当奇瑞开始转到自主 EMS 开发时,中国还没有任何一家国产汽车公司拥有自主开发的 EMS 软件。为了实现这一转变,奇瑞采用了基于模型的设计。采用基于模型的设计进行自主开发的 EMS 装置已于 2009 年投入量产。迄今为止,该公司已开发出两代 EMS 技术。

“基于模型的设计让我们能够快速上手,”奇瑞的项目经理祁克光说到。“MathWorks 面向基于模型设计的系列工具简单易用、易懂、而且易操作。这对于我们的工程师来说非常重要,他们之前在 EMS 软件的产品级开发方面经验比较少,而该工具让我们能够对我们的系统进行建模,使用硬件在环进行建模验证,然后生成高效的代码。”

挑战

奇瑞力求能够实现自主开发的 EMS 软件的量产——这是降低成本并实现新功能快速开发以满足不断变化的市场需求的首要一步。

奇瑞的工程师们都是发动机系统方面的专家,但是对于用于产品级 EMS 系统的 C 语言编程方面却没有太多实际经验。为了满足公司的长期业务目标,奇瑞需要一套可以让工程团队快速掌握的开发流程和工具。确切来说,他们要寻找的工具必须能够提供建模和仿真、全面的硬件在环 (HIL) 测试以及产品级代码生成支持。

解决方案

奇瑞采用了基于模型的设计,并请 MathWorks 工程师来协助其工程团队掌握 MATLAB® 和 Simulink® 的运用。

奇瑞团队使用 Microsoft® Word 定义系统需求。他们基于这些需求使用 Simulink 和 Stateflow® 开发了一个 EMS 控制模型。

使用 Simulink Check™ 和 Requirements Toolbox™,该团队将 Word 格式的需求与 Simulink 中实现该需求的模型元素双向关联。

在开发模型时,工程师们借助 Simulink 的 Model Advisor 来检查是否符合奇瑞基于 MathWorks Automotive Advisory Board (MAAB) 指导原则的建模标准。

该团队使用 Simulink 建立了一个发动机对象模型,并将该模型与他们的控制模型相结合,建立了一个用于闭环仿真的系统模型。

他们还使用 Simulink Coder™ 根据对象模型生成代码,并将这些代码部署到dSPACE 硬件,为 HIL 测试做准备。

工程师们使用 Embedded Coder® 和 Fixed-Point Designer™ 将控制模型生成超过 20 万行的代码,下载到目标定点 PowerPC® 微控制器,进行HIL 测试。然后,团队对照需求验证 HIL 测试结果,并使用测试结果完善 EMS 模型。

奇瑞生产了 60 多万台第一代 EMS,专门用于机械式节气门体。这一代的产品已安装到奇瑞 QQ 等几个轿车产品系列。第二代 EMS 专为电子式节气门体、可变气门正时和可变进气系统而设计,现也已投产。两代产品均如期研发完成。

奇瑞目前正在将其 EMS 软件出口给国外汽车和非道路机械制造商。

结果

  • 每年节约成本近两百万美元. “借助基于模型的设计,我们拥有了自主研发的 EMS 技术,不再依赖供应商,”祁经理说到。“我们因此将单机 EMS 成本降低超过 10%。从规模生产 方面讲,这为奇瑞每年节省了将近两百万美元。”
  • 60% 的控制设计得到重用,开发时间缩短一半. “在二代产品中,我们重用了第一代 EMS 60% 的 Simulink 设计,”祁经理 说。“模型重用使得二代的开发时间减少了一半。”
  • 生成 20 万行零缺陷代码. “我们借助 Embedded Coder,从我们的 Simulink 模型生成了 20 万行产品级代码,从而节省了开发时间,”祁经理说。“生成的代码非常高效,我们没有在其中发现任何缺陷。”