新能源汽车电控开发教学系统建设方案
一．概述随着人们对车辆舒适、安全、节能、环保等要求的日益提高，汽车智能化和电子化成为未来车辆技术的主要趋势，由此对电子控制技术及开发者提出了更大的挑战。对于国内电控开发者而言，在 ECU 开发和产品化方面存在更大的困难，需要应对更多的挑战。
ECU 主要包括控制器硬件和控制器软件，其中的控制器软件又包括基础软件与应用软件，应用软件决定了车辆驾驶体验，是车辆及零部件子系统品牌差异化的主要体现，是各大厂商自主研发的核心知识产权，控制器硬件以及基础软件，是保证应用软件良好运行的平台。在开发阶段和产品化阶段，传统开发方式一般采用不同的平台，这些平台间的移植和验证都存在较大的难度，需要花费大量的时间、精力以及昂贵的费用。对于刚刚起步的自主品牌在产量和成本的要求下，对于相对复杂的控制系统，新产品的产品化几乎成了难以完成的任务。
新能源汽车电控开发教学系统是一个涵盖了新能源汽车整车控制器（VCU）开发、电机控制器开发、电池管理系统开发等多个方面的综合性教学平台。它旨在通过理论与实践相结合的方式，培养学生在新能源汽车电控系统开发方面的专业技能和创新能力。
该系统通常包括以下几个主要部分：
1.理论教学模块：通过课程讲解、案例分析等方式，介绍新能源汽车电控系统的基本原理、关键技术和发展趋势，使学生掌握相关的理论知识和分析方法。
2.实践操作模块：提供实验设备和仿真软件，让学生在教师的指导下进行实际操作和编程练习，加深对电控系统开发流程和技术要点的理解。
3.项目开发模块：组织学生参与实际的新能源汽车电控系统开发项目，通过团队合作和项目开发实践，培养学生的实践能力和创新精神。
此外，新能源汽车电控开发教学系统还注重培养学生的跨学科知识和综合能力，通过与其他学科如机械工程、电子工程等的交叉融合，提升学生的综合素质和竞争力。
为了解决 ECU 研发和产品化的问题，我们对国内外的最新技术进行了深入细致的研究，通过整合不断提升的微控制器技术，结合嵌入式软件开发应用以及控制器设计标准的国际最新趋势，自主研发形成了 RapidECUECU 快速开发解决方案，有效解决了 ECU 开发与产业化难题。
二．开发流程
RapidECU ECU 快速开发解决方案，开发流程符合国际标准的软件工程 V 型开发模式，支持 Matlab/Simulink/ Stateflow，采用图形化建模方式建立软件工程，完全零手工的全自动代码生成，可以同时完成应用软件和基础软件模型自动代码生成，在开发过程中随时保持模型和代码的同步状态，使开发和产品化在统一的平台下实现，提供集成式的完整工具链组合，支持用户完成 ECU 生命周期内的开发、测试、标定、验证、生产等全部流程。
底层系统成熟稳定，包括实时操作系统、各种汽车级 I/O 信号调理、功率驱动、总线通信、标定协议、诊断协议栈、引导程序、电源管理、内存管理等功能，模块化调用。硬件设计符合汽车级标准，坚固耐用、性能稳定可靠。
| 产品概览 | 产品特点和应用 | 主要技术参数 | 单价 |
| 1.新能源汽车电控系统快速原型开发工具包 | |||
|
产品名称： RapidECU-S1快速原型开发工具包 主要配置： 1*RapidECU-S1快速原型控制器 1*ECUCoder-5674全自动代码生成软件 1*MeCa程序调试软件 1*USBCANII通信适配器 1*154pin S1专用开发线束 1*CAN转接头 1*BootKey激活器 1*软件光盘 1*USBKEY软件加密狗 1*专用工具箱 1*C编译器 1*CANape标定软件（可选） |
产品应用： 混合动力系统控制 纯电动汽车整车控制 自动变速器控制 高压共轨柴油机控制 缸内直喷/歧管喷射汽油机控制 LPG/CNG/LNG发动机控制 EPS电动转向控制 防抱死制动系统ABS 其他各种电子控制系统 产品特点： 最新一代汽车级PowerPC 32位处理器，主频高达264MHz； 硬件I/O资源丰富，可满足绝大多数汽车电子控制单元开发需求； 支持基于MATLABSimulink图形化建模，一键式自动代码生成； 底层软件可模块化调用和配置，可通过GUI界面配置底层参数，简捷方便； 支持CCP实时在线测量标定，实用友好的标定软件界面，全图形化操作 |
主处理器 MPC5674F，32位，主频160MHz(最大264MHz)，硬件浮点单元 存储器 Flash 4MB，SRAM 256KB，EEPROM 8KB I/O资源 电压量输入24路；电阻量输入6路；开关量输入31路（20路高有效，11路低有效）；频率量输入6路；恒流功率驱动4路（额定3A，恒流控制，带颤振模式及电流反馈，过流，过压，过热保护）；直流电机驱动3路（2路额定5A,1路额定3A，同时工作额定9A）；步进电机驱动1路（额定5A）；PWM输出20路 通信 4路CAN； 1路LIN；1路RS232；1路RS485 支持DBC文件自动解析为Simulink模型 标定 支持CCP，ASAP标准， 支持MeCa、INCA、CANape、Vision等标定工具实时在线标定 程序下载/激活 基于CAN总线的Bootloader功能 自动代码生成 提供基础软件Simulink 模块库 可通过用户界面配置基础软件参数并由Simulink 模型自动生成基础软件代码 一键式自动代码生成无需手工代码编程，后台自动调用编译器，无需手动干预，底层代码开源 |
|
| 2.电池管理系统开发工具包 | |||
|
产品名称： RapidECU-U2快速原型开发工具包 主要配置： 1*RapidECU-U2 BMS主控模块 3*RapidECU-B1 蓄电池监控模块 1*ECUCoder-5554全自动代码生成软件 1*MeCa程序调试软件 1*USBCANII通信适配器 1*121pin U2专用开发线束 3*24pin B1专用开发线束 1*CAN转接头 1*BootKey激活器 1*软件光盘 1*USBKEY软件加密狗 1*专用工具箱 1*C编译器 |
产品应用： 动力蓄电池管理 产品特点： 产品级原型，集成信号调理与功率驱动电路，硬件坚固耐用，性价比高 采用图形化建模与全自动代码生成技术，无需手工编程 硬件具有一定的通用性，适合常用电控系统的快速原型 适用于实验室、台架、批量装车等各个阶段 生成的源代码全开放，产品阶段与快速原型阶段代码复用 实用友好的测量标定软件，全图形化操作 与INCA、CANape、Vision等标定软件无缝兼容 高性价比 |
主控模块： 主处理器：MPC5554，32位，主频80MHz，硬件浮点单元 存储器：Flash 2MB，SRAM 64KB I/O资源：电压量输入最多15路；电阻量输入最多6路；开关量输入最多19路（10路高有效，9路低有效）；频率量输入最多12路；PWM输出最多12路；电源输出最多4路（5V,电流分别为50Ma,50mA, 300mA, 300mA）；继电器输出最多17路 通信：CAN 3路；LIN 1路，支持DBC文件自动解析为Simulink模型 蓄电池监控模块： 主处理器：S12XEP100，16位，主频40MHz 基本参数：电压检测通道数量 12路，温度检测通道6路，单体电压检测精度±5mV，总电压采集范围：0~1000V，总电压检测精度±1%，电压检测循环周期<15ms，低端驱动通道数：1~4路，被动均衡功能 标定 支持CCP，ASAP标准 支持MeCa、INCA、CANape、Vision等标定工具实时在线标定 程序下载/激活 基于CAN总线的Bootloader功能 自动代码生成 提供基础软件Simulink 模块库 可通过用户界面配置基础软件参数并由Simulink 模型自动生成基础软件代码 一键式自动代码生成无需手工代码编程，后台自动调用编译器，无需手动干预，底层代码开源 |
|
| 3.电机控制器快速原型开发工具包 | |||
|
产品名称： RapidECU-M1快速原型开发工具包 主要配置： 1*RapidECU-M1电机控制器 1*ECUCoder for MCU全自动代码生成软件 1*程序下载调试软件 1*USBCANII通信适配器 1*M1专用开发线束 1*软件光盘 1*USBKEY软件加密狗 1*专用工具箱 1*C编译器 |
产品应用： 主要配置： 1*RapidECU-M1电机控制器 1*ECUCoder for MCU全自动代码生成软件 1*程序下载调试软件 1*USBCANII通信适配器 1*M1专用开发线束 1*软件光盘 1*USBKEY软件加密狗 1*专用工具箱 1*C编译器 永磁同步电机控制 直流无刷电机控制 产品特点： 支持无传感器矢量控制，同时兼容旋转变压器、光电编码器、霍尔传感器等类型转速/位置传感器 专利水冷散热技术，功率密度高达10kVA/kg以上，高可靠性硬件，提供8年/15万公里质保 额定电压 384V 额定电流 150A 峰值电流 300A 额定容量 60kVA 最大容量 100kVA 适配电机种类 永磁同步电机、无刷直流电机 适配电机额定功率30kW~70kW 控制器重量 ＜10kg 控制算法 矢量控制 运行模式 扭矩模式、转速模式 通信方式 CAN总线 工作环境温度 -40℃~+65℃（55℃以上降额运行） 冷却方式 水冷 防护等级 IP66 外形尺寸 350×180×120 (mm) 标定 支持CCP，ASAP标准 支持实时在线标定 程序下载/激活 基于CAN总线的Bootloader功能 自动代码生成 提供基础软件Simulink 模块库，可通过用户界面配置基础软件参数并由Simulink 模型自动生成基础软件代码 一键式自动代码生成无需手工代码编程，后台自动调用编译器，无需手动干预 |
硬件参数 额定电压 384V 额定电流 150A 峰值电流 300A 额定容量 60kVA 最大容量 100kVA 适配电机种类 永磁同步电机、无刷直流电机 适配电机额定功率30kW~70kW 控制器重量 ＜10kg 控制算法 矢量控制 运行模式 扭矩模式、转速模式 通信方式 CAN总线 工作环境温度 -40℃~+65℃（55℃以上降额运行） 冷却方式 水冷 防护等级 IP66 外形尺寸 350×180×120 (mm) 标定 支持CCP，ASAP标准 支持实时在线标定 程序下载/激活 基于CAN总线的Bootloader功能 自动代码生成 提供基础软件Simulink 模块库，可通过用户界面配置基础软件参数并由Simulink 模型自动生成基础软件代码 一键式自动代码生成无需手工代码编程，后台自动调用编译器，无需手动干预 |
|
| 4.网络总线开发工具 | |||
|
产品名称： CANoe总线开发仿真工具 是进行网络和ECU开发、测试和分析的全面工具，支持总线网络开发从需求分析到系统实现的全过程，包括模型创建、仿真、测试、诊断及通信分析等，因此CANoe已被众多OEM和供应商的系统设计师、开发工程师和测试工程师广泛使用。 主要配置： 1*CANoe总线开发软件 1*VN1630总线通信适配器 1*LINpiggy LIN总线收发模块 2*CANcable Y型连接线 |
产品应用： 网络总线开发测试仿真 产品特色： 支持网络数据库（例如DBC、FIBEX、LDF、NCF、MOST Function Catalog）； 具备用户可编程能力（类C的CAPL编程语言）； 无缝集成MATLAB/Simulink仿真模型； 可创建用户自定义面板来控制仿真和测试过程以及显示分析数据； 可通过VT System读取/控制外部IO信号； 可与Test Automation Editor联合使用，实现自动化测试。 通过LIN2.1和J2602的一致性测试 |
CANoe总线开发软件： CANoe可支持CAN、LIN、FlexRay、MOST和Ethernet等各种总线系统以及SAE J1939、ISO15765、ISO14229(UDS)、ISO14230(KWP2000)、OSEK NM、NMEA2000、ISO11783、SAE J1587、CANopen、MCnet、GMLAN、CANaerospace等各种高层协议及标准。 Option .LIN: 根据LDF轻松模拟LIN节点/网络（包括多通道LIN管理器和网关） 全面支持LIN2.0, LIN2.1, LIN2.2架构 管理LIN2.0, LIN2.1, LIN2.2和J2602网络 支持模拟LIN节点（包括诊断） 为用户提供完整的可配置信号、帧和时序的交互式面板 支持诊断的功能设置 VN1630总线通信适配器： 新一代VN1600系列接口卡秉承了经典的CANcaseXL接口卡的卓越性能。VN1630拥有4个通道，相比双通道的VN1610/VN1611更具灵活性并支持I/O接口。 灵活的接口支持CAN, LIN, K-Line*, J1708 and IO 4个完全独立通道（可配置为CAN/LIN） 板载收发器（CANpiggy*） 金属外壳 即插即用 USB供电 最佳性能：带有CAN/LIN/J1708总线访问的CANoe实时应用 扩大的温度范围: -40 to +70 °C |
|
| 5.新能源汽车动力系统教学平台 | |||
|
产品名称： 新能源汽车动力系统教学平台 主要配置： 2*轮毂电机10kw 2*电机控制单元RapidECU-M1 1*整车控制器RapidECU-U2 1*动力蓄电池组2kwh 1*单座开放座舱式驾驶模拟器 1*车辆动力学仿真软件 1*控制主机（车辆动力学模型道路场景模型） 1*教学平台软件 3*高清LED液晶显示器 1*新能源汽车动力系统试验台及附件 |
产品应用： 新能源汽车动力总成控制系统开发 基于轮毂电机的新能源汽车开发 新能源汽车动力系统教学试验 产品特色： 轮毂电机驱动系统 支持MATLABSimulink图形化编程一键式自动代码生成 实时车辆动力学仿真模型 实时道路场景模拟 控制系统支持CAN和多种I/O可与实车部件相连； 支持硬件在环仿真 支持驾驶员在环仿真 |
主要技术参数： 试验台选用全新轮毂电机纯电动驱动总成，电机、电池、电控等部件工作正常，运行平稳。 包括一整套基于轮毂电机的纯电动动力系统和实车驾驶模拟操控装置，并可实时显示道路场景，使得开发人员可以模拟驾驶该电动汽车，主要由以下部分组成 轮毂电机参数：额定功率10kw，峰值功率25kw，额定电压：96V，额定电流120A，额定转速700rpm，额定扭矩136NM，最大扭矩460NM 电机控制单元参数：额定电压384V，额定电流150A，额定容量60KVA， 最大容量100KVA，适配电机种类永磁同步电机、直流无刷电机，控制算法空间矢量控制，运行模式扭矩模式、转速模式，通信方式CAN总线，支持无传感器矢量控制，兼容旋转变压器、光电编码器、霍尔传感器。 整车控制器：VCU的主要功能包括整车能量管理、整车驱动控制、整车故障诊断、整车状态监控及显示、制动优先、制动能量回收、车辆附件控制等基本功能。 主要传感器输入：加速踏板位置信号；制动开关信号； 档位位置信号； 钥匙开关信号；真空度开关信号；助力转向控制器状态信号；空调开关信号；除霜开关信号；充电状态信号；高压互锁状态信号。 系统输出：执行机构控制；预充电继电器；主驱动接触器；DC/DC继电器；PTC加热继电器；真空泵继电器；助力转向油泵继电器； 空调压缩机继电器；散热风扇继电器；冷却水泵继电器。 接收CAN总线信息：电池管理系统信号；电机驱动系统信号；车速信号。 发送CAN总线信息：电机控制信号；整车状态信号；整车故障信号。 动力蓄电池组基本参数：额定电压96V，电池容量2KWH，最大放电电流大于120A； 驾驶模拟器包括：方向盘、加速制动踏板、档位装置、电动座椅、安全带、大灯、转向灯等，信号可输出至车辆动力学模型控制主机； 提供高仿真度的实时多体车辆动力学模型，用于模拟车辆实时运行参数，包括编辑车辆数据原件和创建新的车辆模型的图形用户界面软件； 控制主机：Inter I7处理器，8G内存，4G显存，1TB硬盘，支持CAN通信； 3台27英寸高清LED显示器； 实验面板配备动力系统电器原理图，采用BOB分线箱连接控制单元与实际电控部件，不用拔拉电器插头或穿刺导线，能开展包括电阻、电压、频率、脉宽、占空比、示波和导通性测试等全部应用技术的实践性教学与实作训练； 配备故障检测和CAN通信端口，可通过上位机软件进行故障检测和CAN通信测试； 配备实时标定接口，可通过上位机基于CCP协议对控制参数进行实时测量标定； 试验台采用铝合金型材搭建，经久耐用，便于安装拆卸，底部安装万向轮便于移动。 |
|
| 6.HMI人机界面开发工具 | |||
|
产品名称 HMI人机界面开发工具 支持用户通过图形化编程自定义仪表面板设计 主要配置： 1*LCD全液晶仪表 1*Altia Faceplate软件工具包 1*主机（支持CAN通信） |
主要应用： 定制化仪表开发 人机工程（HMI）研究 HMI需求定义与概念发布 驾驶模拟器HMI原型实现、人机交互训练 HMI目标机产品实现 系统新功能可视化验证 主要特点： 全液晶仪表 支持CAN总线通信 仪表面板支持用户通过图形化编程自定义界面 提供丰富的图形素材库 支持与车辆动力学模型联合仿真调试 实时高清显示 与SimCreator无缝兼容 |
主要参数： 配备一台LCD全液晶仪表，尺寸满足车辆仪表台安装，液晶仪表可支持采用Altia Faceplate 软件进行图形用户界面开发； 主机配置：Inter I7处理器、8GB内存、1TB硬盘、4G显存、CAN接口； Altia Faceplate软件工具包，是用来开发用户图形界面的软件，提供人机交互界面设计、仿真的集成开发环境，以GUI 式图形编辑器替代传统编程，方便向目标客户、市场人员、人机交互工程师、系统工程师、软件开发工程师提供统一的HMI 产品模型，为仿真验证、迭代修改以及代码生成提供工程文件，具有丰富的汽车/航空专业图形控件库，与SimCreator无缝兼容，可用于驾驶模拟器数据实时同步。 |
|
| 7.电控系统开发教学实验箱 | |||
|
产品名称： 电控系统开发教学实验箱 主要配置： 1*RapidECU-EDU控制器 1*ECUCoder-5634教学版 1*MeCa测量与标定软件 1*USBCAN通信适配器 1*TFT液晶显示器 1*曲轴凸轮轴信号发生器 1*软件光盘 1*专用工具箱 |
产品应用： 汽车电子、自动化及新能源领域等相关专业的实验教学、课程设计、毕业设计和创新 产品特点： 自动代码同时生成基础软件与应用软件，无需手动集成； 模型自动优化配置，无需手动设置Simulink配置参数； 功能强大的GUI界面，可直接从模型访问并配置整个基础软件； 后台自动调用编译器，无需手动干预； |
主处理器：MPC5634M，32位，主频80MHz，硬件浮点单元 存储器：Flash 1.5MB，SRAM 94KB I/O资源：电压量输入最多5路；电阻量输入最多2路；开关量输入最多9路；频率量输入最多2路；PWM输出最多4路；继电器驱动最多10路；直流电机驱动1路（H桥）；喷油驱动4路；点火信号4路 通信：CAN 2路；RS2321路 标定：支持CCP，ASAP标准，支持MeCa、INCA、CANape、Vision等标定工具实时在线标定 程序下载/激活：基于CAN总线的Bootloader功能 自动代码生成 ：一键式自动代码生成无需手工代码编程，后台自动调用编译器，无需手动干预 |
|
| 8.其他可选配置： | |||
|
产品名称： 汽油机电喷系统开发套件 |
1*电子节气门 4*喷油器 4*智能点火线圈+火花塞 1*进气温度传感器+水温传感器 1*氧传感器（开关型） 2*继电器 1*点火钥匙开关 |
||
|
产品名称： 轮毂电机 |
功率：额定10kw，峰值25kw 电压：额定96V 电流：额定120A 转速：额定700rpm 扭矩：额定136N·M，峰值460N·M 匹配RapidECU-M1电机控制器 |
||
|
产品名称： 曲轴凸轮轴信号发生器 |
曲轴凸轮轴信号类型：磁电式or霍尔式 发动机转速范围：0~9000转/分 转速分辨率：0.5转/分 转角分辨率：0.1° 典型曲轴齿形：60-2；典型凸轮轴齿型：4+1 |
||
|
产品名称： BOB断路分线盒 |
主要用于ECU信号快速测量、短路/断路测试和故障注入测试，包括： 1台ECU分线箱 1根121pin BOB连接线束 1套短路插（121只） |
||
|
产品名称： SimCar仿真模拟器 |
SimCar支持如下信号的仿真 模拟量信号；电阻量信号；开关量信号；正弦波信号；PWM信号；CAN总线信号；轮速信号；曲轴与凸轮轴传感器信号；其他各类传感器信号 支持加载简易Simulink车辆模型实现ECU闭环仿真； 配置真实负载通道，可连接真实负载； 配备故障指示灯； 可通过支持上位机软件自定义图形化测试界面。 |
||
|
产品名称： BLDC驱动模块 |
BLDC驱动： 供电电压：12V； 额定电流：15~30A； 额定功率：100W~500W。 |
||