了降低对需求描述的不准确性，现在采用计算机可执行的框图与状态流程图来描述。对于一般的状态流程图或经典的控制算法与信号处理采用Matlab/Simulink/Stateflow作为工具来描述。采用带参数的框图描述控制模型要远远好于文字描述，由于有了自动代码生成工具也就无需再进行手工编程。同时在前期设计的概念就可以通过快速原型进行验证，需求与技术要求在被定义时就能被确定是否可行。这种可执行的框图描述也会在开发过程中逐渐细化。
Matlab/Simulink/Stateflow这样的设计与仿真工具也支持控制系统的功能设计。这一集成环境能够完整地定义ECU的功能。无论是基于时间的还是基于事件的算法都可以通过模型来描述。MATLAB/Simulink/Stateflow作为建模及仿真分析的软件平台，也是实时仿真系统的基础。实时接口库(RTI)无缝集成于Matlab，从而允许用户直接在Matlab/Simulink中将已仿真的离线模型轻松转换为实时模型，并通过实时代码生成工具自动从框图模型生成C代码，自动编译、连接并下载到原型控制器中。综合试验工具软件可以为用户提供全方位的试验管理，支持可视化硬件管理、变量管理和参数管理，灵活多样的虚拟仪表界面，可实时记录实验数据和曲线等。
集成的一体化开发环境可以实现原型ECU，在方案设计阶段就可以正确地确定系统的控制逻辑和控制参数。在ECU正式生产前，尽可能多地消除方案设计中可能存在的缺陷和问题，减少产品设计生产过程中的调试和返工工作量，提高产品的设计质量，尽可能多地在设计阶段完成各种参数的标定工作，缩短产品的开发周期。后期需要做硬件在线回路仿真，通过建立尽可能逼真的车辆系统模型，用实时系统实现一个虚拟的工作环境，从而可以在实验室条件下完成对整车及控制系统的初步测试，减少现场联调测试周期和费用。 3.1 整车及控制策略仿真
采用仿真为主，硬件在环测试和实车标定为辅的方式相结合来研究整车的控制策略，首先利用Cruise建立纯电动客车的整车模型。在matlab/simulink下建立整车的控制策略模式，利用Cruise和matlab/simulink相互耦合就可以在不同的工况下计算并评价车辆的经济性能、动力性能及控制的平顺性等，从而可以评价控制策略的优劣和车辆的性能。如图4所示。
虚拟车辆CRUIS数据线束虚拟控制器SIMULINK联合仿真控制参数优化整车匹配标定控制策略评估预测整车性能图4 整车控制器软件结构框图
CRUISE是由奥地利著名的发动机制造与咨询公司AVL公司开发的，用于研究汽车动力性、燃油经济性、排放性能及制动性能的高级模拟分析软件。其灵活的模块化理念使得CRUISE可以对任意结构形式的汽车传动系统进行建模和仿真。它可用于汽车开发过程中的动力系统、传动系统的匹配、汽车性能预测和整车仿真计算；可以进行发动机、变速箱、轮胎的选型及它们与车辆的匹配优化；还可以用于混合动力汽车、纯电动客车的动力系统、传动系统及控制系统的开发和优化。
通过仿真的研究，可以确定整车控制策略，对控制策略中的参数进行初步的设定。图5显示了在一组工况中仿真数据，从图中就能分析出控制策略的执行情况，力矩分配的合理性及平顺性等。
图5 控制策略中电机和电池参数
3.2 整车软硬件开发
由于纯电动客车整车控制器是在高干扰环境下运行，同时整车控制器是否正
常工作直接影响系统的安全性，因此整车控制器的设计基于高要求、高可靠的基础进行设计。整车控制器的软硬件的整体需求为：
? 适用于12V的纯电动客车需求，电压的工作范围为6~18V； ? 工作的温度范围-40 ~ 105℃； ? 软件和硬件架构标准化和模块化； ? 基于实时多任务调度的软件结构； ? 电源反接保护； ? 电源的浪涌，过压保护； ? ESD保护(防静电)；
? 功率器件过压，过流，过温保护；
? 输入和输出管脚对地，对电源短接和开路保护及诊断； ? 所有的传感器都具有故障时的默认状态。
? 符合GB/T 2423.1《电工电子产品基本环境试验规程试验A：低温试验方法》
的规定。
? 符合GT/T 2423.2《电工电子产品基本环境试验规程 试验B：高温试验方
法》的规定。
? 符合GB/T 2423.10《电工电子产品环境试验 第二部分：试验发放 试验Fc
和导则：振动（正弦）》的规定。
? 符合GB/T 4942.2《低压电器外壳防护等级》的要求。
? 符合GB/T 17619《机动车电子电器组件的电磁辐射抗扰性限值和测量方法》
的规定。
3.2.1 整车控制器的硬件开发
根据功能把纯电动客车整车控制器可以划分为：微处理器模块，电源模块，模拟量和数字量接口模块，功率驱动模块，通信模块等组成。其中微处理器模块是整个控制系统中的核心模块，也是控制方法实现的载体。模拟量输入接口和油门踏板传感器，制动压力传感器等相连，模拟量输入接口对上述传感器的信号进行滤波和整形，使传感器的信号能被单片机可靠采集。数字量输入接口与模式开关、巡航开关，空档开关，档位开关，刹车开关，空调开关，诊断请求和车速传
感器等开关信号相连，经信号处理后送入单片机，微处理器获得司机的驾驶操作，从而能精确地控制整个的功率；电源模块的功能是将纯电动客车上的蓄电池的电压转换成控制单元所需要的电压，同时电源模块还提供两路5V电源输出给传感器供电。通信模块包括SCI、CAN接口。CAN接口的功能是把单片机的CAN模块的TTL电平转换成CAN总线的物理电平，来与整车的动力系统、仪表及车身总线进行数据交换，功率驱动模块负责接收微处理器的TTL电平，驱动纯电动客车上的继电器等执行器。同时功率驱动模块还通过I/O口或同步串行通讯与微处理器模块相连进行故障诊断。 1） 微处理器模块
在整车控制器设计中，单片机模块是整个整车控制器的关键部分，算法和控制策略运行的载体，也直接关系到整个控制策略的实时性，能很好满足纯电动客车对控制策略的实时运行。
微控制器模块是能使微控制器能正常、可靠工作的基本电路，主要包括：时钟、启动配置、复位电路等。 2） 电源模块
电源模块是整个ECU中的核心模块，它的直接关系到整个ECU的正常工作情况。而电源模块的使用环境非常恶劣，电池电压变化范围较大，还存在浪涌对电源模块的冲击。为了保证系统的可靠性，电源模块的设计指标是： ? 工作电压：DC6V～DC18V
? 两路传感器供电（电流限制、短路保护、过温保护） ? 反压保护：20V ? 延时掉电控制 ? 上电复位控制 ? 电源监控
电源模块还应该提供5V电源给油门踏板等传感器供电。这样的设计还能保证当外部传感器电源短路时控制控制系统还能正常工作，保证系统的安全可靠。 3） 模拟量和数字量接口模块
模拟量和数字量接口模块是整个ECU中的控制基层，没有正确、可靠的信号输入，再复杂和有效的控制策略也不可能得出良好的控制结果，同时所有的传
感器输入线路还有可能会出现各种的短接故障，为了保护控制单元，模拟量和数字量接口模块还必须具有故障保护和诊断功能。因此本次模拟量和数字量接口模块的设计指标是： ? 对地、对电源短接保护 ? 开路、对地、对电源短接诊断
? 所有的传感器都具有故障时的默认状态 ? ESD保护 ? 低通滤波 4） 功率驱动模块
整车控制器的功率驱动模块最主要集中在继电器的驱动，同时还需要有一定的预留量，因此功率驱动模块的设计指标是： ? 过压，过流，过温，对地、电池短接保护 ? ESD保护
? 对地、电池短接、开路诊断
为了使系统比较简单、可靠，在设计中应采用了集成、智能的功率芯片，其集成了过压、过流和过温检测，保证系统的可靠性。通过软件的诊断及保护配合能确保系统在故障情况下的自我保护。 5） 通信模块
在整车控制器的通信模块设计中，通信模块中有两种方式和外设相连，它们分别是：两路CAN总线(2.0B)和SCI。CAN总线(2.0B)主要用于动力系统的控制和仪表、车身总线的控制，其设计指标为： ? CAN2.0B
? 波特率达到 1 MBaud ? 适用于12V系统 ? 高的抗干扰性
? CAN线对地和对电源保护 ? 过温保护
? 宽工作温度 (- 40°C 到 150°C) 6） 硬件可靠性设计