新能源汽車電控開發教學系統建設方案
一．概述隨著人們對車輛舒適、安全、節能、環保等要求的日益提高，汽車智能化和電子化成為未來車輛技術的主要趨勢，由此對電子控制技術及開發者提出了更大的挑戰。對于國內電控開發者而言，在 ECU 開發和產品化方面存在更大的困難，需要應對更多的挑戰。
ECU 主要包括控制器硬件和控制器軟件，其中的控制器軟件又包括基礎軟件與應用軟件，應用軟件決定了車輛駕駛體驗，是車輛及零部件子系統品牌差異化的主要體現，是各大廠商自主研發的核心知識產權，控制器硬件以及基礎軟件，是保證應用軟件良好運行的平臺。在開發階段和產品化階段，傳統開發方式一般采用不同的平臺，這些平臺間的移植和驗證都存在較大的難度，需要花費大量的時間、精力以及昂貴的費用。對于剛剛起步的自主品牌在產量和成本的要求下，對于相對復雜的控制系統，新產品的產品化幾乎成了難以完成的任務。
新能源汽車電控開發教學系統是一個涵蓋了新能源汽車整車控制器（VCU）開發、電機控制器開發、電池管理系統開發等多個方面的綜合性教學平臺。它旨在通過理論與實踐相結合的方式，培養學生在新能源汽車電控系統開發方面的專業技能和創新能力。
該系統通常包括以下幾個主要部分：
1.理論教學模塊：通過課程講解、案例分析等方式，介紹新能源汽車電控系統的基本原理、關鍵技術和發展趨勢，使學生掌握相關的理論知識和分析方法。
2.實踐操作模塊：提供實驗設備和仿真軟件，讓學生在教師的指導下進行實際操作和編程練習，加深對電控系統開發流程和技術要點的理解。
3.項目開發模塊：組織學生參與實際的新能源汽車電控系統開發項目，通過團隊合作和項目開發實踐，培養學生的實踐能力和創新精神。
此外，新能源汽車電控開發教學系統還注重培養學生的跨學科知識和綜合能力，通過與其他學科如機械工程、電子工程等的交叉融合，提升學生的綜合素質和競爭力。
為了解決 ECU 研發和產品化的問題，我們對國內外的最新技術進行了深入細致的研究，通過整合不斷提升的微控制器技術，結合嵌入式軟件開發應用以及控制器設計標準的國際最新趨勢，自主研發形成了 RapidECUECU 快速開發解決方案，有效解決了 ECU 開發與產業化難題。
二．開發流程
RapidECU ECU 快速開發解決方案，開發流程符合國際標準的軟件工程 V 型開發模式，支持 Matlab/Simulink/ Stateflow，采用圖形化建模方式建立軟件工程，完全零手工的全自動代碼生成，可以同時完成應用軟件和基礎軟件模型自動代碼生成，在開發過程中隨時保持模型和代碼的同步狀態，使開發和產品化在統一的平臺下實現，提供集成式的完整工具鏈組合，支持用戶完成 ECU 生命周期內的開發、測試、標定、驗證、生產等全部流程。
底層系統成熟穩定，包括實時操作系統、各種汽車級 I/O 信號調理、功率驅動、總線通信、標定協議、診斷協議棧、引導程序、電源管理、內存管理等功能，模塊化調用。硬件設計符合汽車級標準，堅固耐用、性能穩定可靠。
| 產品概覽 | 產品特點和應用 | 主要技術參數 | 單價 |
| 1.新能源汽車電控系統快速原型開發工具包 | |||
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產品名稱： RapidECU-S1快速原型開發工具包 主要配置： 1*RapidECU-S1快速原型控制器 1*ECUCoder-5674全自動代碼生成軟件 1*MeCa程序調試軟件 1*USBCANII通信適配器 1*154pin S1專用開發線束 1*CAN轉接頭 1*BootKey激活器 1*軟件光盤 1*USBKEY軟件加密狗 1*專用工具箱 1*C編譯器 1*CANape標定軟件（可選） |
產品應用： 混合動力系統控制 純電動汽車整車控制 自動變速器控制 高壓共軌柴油機控制 缸內直噴/歧管噴射汽油機控制 LPG/CNG/LNG發動機控制 EPS電動轉向控制 防抱死制動系統ABS 其他各種電子控制系統 產品特點： 最新一代汽車級PowerPC 32位處理器，主頻高達264MHz； 硬件I/O資源豐富，可滿足絕大多數汽車電子控制單元開發需求； 支持基于MATLABSimulink圖形化建模，一鍵式自動代碼生成； 底層軟件可模塊化調用和配置，可通過GUI界面配置底層參數，簡捷方便； 支持CCP實時在線測量標定，實用友好的標定軟件界面，全圖形化操作 |
主處理器 MPC5674F，32位，主頻160MHz(最大264MHz)，硬件浮點單元 存儲器 Flash 4MB，SRAM 256KB，EEPROM 8KB I/O資源 電壓量輸入24路；電阻量輸入6路；開關量輸入31路（20路高有效，11路低有效）；頻率量輸入6路；恒流功率驅動4路（額定3A，恒流控制，帶顫振模式及電流反饋，過流，過壓，過熱保護）；直流電機驅動3路（2路額定5A,1路額定3A，同時工作額定9A）；步進電機驅動1路（額定5A）；PWM輸出20路 通信 4路CAN； 1路LIN；1路RS232；1路RS485 支持DBC文件自動解析為Simulink模型 標定 支持CCP，ASAP標準， 支持MeCa、INCA、CANape、Vision等標定工具實時在線標定 程序下載/激活 基于CAN總線的Bootloader功能 自動代碼生成 提供基礎軟件Simulink 模塊庫 可通過用戶界面配置基礎軟件參數并由Simulink 模型自動生成基礎軟件代碼 一鍵式自動代碼生成無需手工代碼編程，后臺自動調用編譯器，無需手動干預，底層代碼開源 |
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| 2.電池管理系統開發工具包 | |||
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產品名稱： RapidECU-U2快速原型開發工具包 主要配置： 1*RapidECU-U2 BMS主控模塊 3*RapidECU-B1 蓄電池監控模塊 1*ECUCoder-5554全自動代碼生成軟件 1*MeCa程序調試軟件 1*USBCANII通信適配器 1*121pin U2專用開發線束 3*24pin B1專用開發線束 1*CAN轉接頭 1*BootKey激活器 1*軟件光盤 1*USBKEY軟件加密狗 1*專用工具箱 1*C編譯器 |
產品應用： 動力蓄電池管理 產品特點： 產品級原型，集成信號調理與功率驅動電路，硬件堅固耐用，性價比高 采用圖形化建模與全自動代碼生成技術，無需手工編程 硬件具有一定的通用性，適合常用電控系統的快速原型 適用于實驗室、臺架、批量裝車等各個階段 生成的源代碼全開放，產品階段與快速原型階段代碼復用 實用友好的測量標定軟件，全圖形化操作 與INCA、CANape、Vision等標定軟件無縫兼容 高性價比 |
主控模塊： 主處理器：MPC5554，32位，主頻80MHz，硬件浮點單元 存儲器：Flash 2MB，SRAM 64KB I/O資源：電壓量輸入最多15路；電阻量輸入最多6路；開關量輸入最多19路（10路高有效，9路低有效）；頻率量輸入最多12路；PWM輸出最多12路；電源輸出最多4路（5V,電流分別為50Ma,50mA, 300mA, 300mA）；繼電器輸出最多17路 通信：CAN 3路；LIN 1路，支持DBC文件自動解析為Simulink模型 蓄電池監控模塊： 主處理器：S12XEP100，16位，主頻40MHz 基本參數：電壓檢測通道數量 12路，溫度檢測通道6路，單體電壓檢測精度±5mV，總電壓采集范圍：0~1000V，總電壓檢測精度±1%，電壓檢測循環周期<15ms，低端驅動通道數：1~4路，被動均衡功能 標定 支持CCP，ASAP標準 支持MeCa、INCA、CANape、Vision等標定工具實時在線標定 程序下載/激活 基于CAN總線的Bootloader功能 自動代碼生成 提供基礎軟件Simulink 模塊庫 可通過用戶界面配置基礎軟件參數并由Simulink 模型自動生成基礎軟件代碼 一鍵式自動代碼生成無需手工代碼編程，后臺自動調用編譯器，無需手動干預，底層代碼開源 |
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| 3.電機控制器快速原型開發工具包 | |||
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產品名稱： RapidECU-M1快速原型開發工具包 主要配置： 1*RapidECU-M1電機控制器 1*ECUCoder for MCU全自動代碼生成軟件 1*程序下載調試軟件 1*USBCANII通信適配器 1*M1專用開發線束 1*軟件光盤 1*USBKEY軟件加密狗 1*專用工具箱 1*C編譯器 |
產品應用： 主要配置： 1*RapidECU-M1電機控制器 1*ECUCoder for MCU全自動代碼生成軟件 1*程序下載調試軟件 1*USBCANII通信適配器 1*M1專用開發線束 1*軟件光盤 1*USBKEY軟件加密狗 1*專用工具箱 1*C編譯器 永磁同步電機控制 直流無刷電機控制 產品特點： 支持無傳感器矢量控制，同時兼容旋轉變壓器、光電編碼器、霍爾傳感器等類型轉速/位置傳感器 專利水冷散熱技術，功率密度高達10kVA/kg以上，高可靠性硬件，提供8年/15萬公里質保 額定電壓 384V 額定電流 150A 峰值電流 300A 額定容量 60kVA 最大容量 100kVA 適配電機種類 永磁同步電機、無刷直流電機 適配電機額定功率30kW~70kW 控制器重量 ＜10kg 控制算法 矢量控制 運行模式 扭矩模式、轉速模式 通信方式 CAN總線 工作環境溫度 -40℃~+65℃（55℃以上降額運行） 冷卻方式 水冷 防護等級 IP66 外形尺寸 350×180×120 (mm) 標定 支持CCP，ASAP標準 支持實時在線標定 程序下載/激活 基于CAN總線的Bootloader功能 自動代碼生成 提供基礎軟件Simulink 模塊庫，可通過用戶界面配置基礎軟件參數并由Simulink 模型自動生成基礎軟件代碼 一鍵式自動代碼生成無需手工代碼編程，后臺自動調用編譯器，無需手動干預 |
硬件參數 額定電壓 384V 額定電流 150A 峰值電流 300A 額定容量 60kVA 最大容量 100kVA 適配電機種類 永磁同步電機、無刷直流電機 適配電機額定功率30kW~70kW 控制器重量 ＜10kg 控制算法 矢量控制 運行模式 扭矩模式、轉速模式 通信方式 CAN總線 工作環境溫度 -40℃~+65℃（55℃以上降額運行） 冷卻方式 水冷 防護等級 IP66 外形尺寸 350×180×120 (mm) 標定 支持CCP，ASAP標準 支持實時在線標定 程序下載/激活 基于CAN總線的Bootloader功能 自動代碼生成 提供基礎軟件Simulink 模塊庫，可通過用戶界面配置基礎軟件參數并由Simulink 模型自動生成基礎軟件代碼 一鍵式自動代碼生成無需手工代碼編程，后臺自動調用編譯器，無需手動干預 |
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| 4.網絡總線開發工具 | |||
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產品名稱： CANoe總線開發仿真工具 是進行網絡和ECU開發、測試和分析的全面工具，支持總線網絡開發從需求分析到系統實現的全過程，包括模型創建、仿真、測試、診斷及通信分析等，因此CANoe已被眾多OEM和供應商的系統設計師、開發工程師和測試工程師廣泛使用。 主要配置： 1*CANoe總線開發軟件 1*VN1630總線通信適配器 1*LINpiggy LIN總線收發模塊 2*CANcable Y型連接線 |
產品應用： 網絡總線開發測試仿真 產品特色： 支持網絡數據庫（例如DBC、FIBEX、LDF、NCF、MOST Function Catalog）； 具備用戶可編程能力（類C的CAPL編程語言）； 無縫集成MATLAB/Simulink仿真模型； 可創建用戶自定義面板來控制仿真和測試過程以及顯示分析數據； 可通過VT System讀取/控制外部IO信號； 可與Test Automation Editor聯合使用，實現自動化測試。 通過LIN2.1和J2602的一致性測試 |
CANoe總線開發軟件： CANoe可支持CAN、LIN、FlexRay、MOST和Ethernet等各種總線系統以及SAE J1939、ISO15765、ISO14229(UDS)、ISO14230(KWP2000)、OSEK NM、NMEA2000、ISO11783、SAE J1587、CANopen、MCnet、GMLAN、CANaerospace等各種高層協議及標準。 Option .LIN: 根據LDF輕松模擬LIN節點/網絡（包括多通道LIN管理器和網關） 全面支持LIN2.0, LIN2.1, LIN2.2架構 管理LIN2.0, LIN2.1, LIN2.2和J2602網絡 支持模擬LIN節點（包括診斷） 為用戶提供完整的可配置信號、幀和時序的交互式面板 支持診斷的功能設置 VN1630總線通信適配器： 新一代VN1600系列接口卡秉承了經典的CANcaseXL接口卡的卓越性能。VN1630擁有4個通道，相比雙通道的VN1610/VN1611更具靈活性并支持I/O接口。 靈活的接口支持CAN, LIN, K-Line*, J1708 and IO 4個完全獨立通道（可配置為CAN/LIN） 板載收發器（CANpiggy*） 金屬外殼 即插即用 USB供電 最佳性能：帶有CAN/LIN/J1708總線訪問的CANoe實時應用 擴大的溫度范圍: -40 to +70 °C |
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| 5.新能源汽車動力系統教學平臺 | |||
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產品名稱： 新能源汽車動力系統教學平臺 主要配置： 2*輪轂電機10kw 2*電機控制單元RapidECU-M1 1*整車控制器RapidECU-U2 1*動力蓄電池組2kwh 1*單座開放座艙式駕駛模擬器 1*車輛動力學仿真軟件 1*控制主機（車輛動力學模型道路場景模型） 1*教學平臺軟件 3*高清LED液晶顯示器 1*新能源汽車動力系統試驗臺及附件 |
產品應用： 新能源汽車動力總成控制系統開發 基于輪轂電機的新能源汽車開發 新能源汽車動力系統教學試驗 產品特色： 輪轂電機驅動系統 支持MATLABSimulink圖形化編程一鍵式自動代碼生成 實時車輛動力學仿真模型 實時道路場景模擬 控制系統支持CAN和多種I/O可與實車部件相連； 支持硬件在環仿真 支持駕駛員在環仿真 |
主要技術參數： 試驗臺選用全新輪轂電機純電動驅動總成，電機、電池、電控等部件工作正常，運行平穩。 包括一整套基于輪轂電機的純電動動力系統和實車駕駛模擬操控裝置，并可實時顯示道路場景，使得開發人員可以模擬駕駛該電動汽車，主要由以下部分組成 輪轂電機參數：額定功率10kw，峰值功率25kw，額定電壓：96V，額定電流120A，額定轉速700rpm，額定扭矩136NM，最大扭矩460NM 電機控制單元參數：額定電壓384V，額定電流150A，額定容量60KVA， 最大容量100KVA，適配電機種類永磁同步電機、直流無刷電機，控制算法空間矢量控制，運行模式扭矩模式、轉速模式，通信方式CAN總線，支持無傳感器矢量控制，兼容旋轉變壓器、光電編碼器、霍爾傳感器。 整車控制器：VCU的主要功能包括整車能量管理、整車驅動控制、整車故障診斷、整車狀態監控及顯示、制動優先、制動能量回收、車輛附件控制等基本功能。 主要傳感器輸入：加速踏板位置信號；制動開關信號； 檔位位置信號； 鑰匙開關信號；真空度開關信號；助力轉向控制器狀態信號；空調開關信號；除霜開關信號；充電狀態信號；高壓互鎖狀態信號。 系統輸出：執行機構控制；預充電繼電器；主驅動接觸器；DC/DC繼電器；PTC加熱繼電器；真空泵繼電器；助力轉向油泵繼電器； 空調壓縮機繼電器；散熱風扇繼電器；冷卻水泵繼電器。 接收CAN總線信息：電池管理系統信號；電機驅動系統信號；車速信號。 發送CAN總線信息：電機控制信號；整車狀態信號；整車故障信號。 動力蓄電池組基本參數：額定電壓96V，電池容量2KWH，最大放電電流大于120A； 駕駛模擬器包括：方向盤、加速制動踏板、檔位裝置、電動座椅、安全帶、大燈、轉向燈等，信號可輸出至車輛動力學模型控制主機； 提供高仿真度的實時多體車輛動力學模型，用于模擬車輛實時運行參數，包括編輯車輛數據原件和創建新的車輛模型的圖形用戶界面軟件； 控制主機：Inter I7處理器，8G內存，4G顯存，1TB硬盤，支持CAN通信； 3臺27英寸高清LED顯示器； 實驗面板配備動力系統電器原理圖，采用BOB分線箱連接控制單元與實際電控部件，不用拔拉電器插頭或穿刺導線，能開展包括電阻、電壓、頻率、脈寬、占空比、示波和導通性測試等全部應用技術的實踐性教學與實作訓練； 配備故障檢測和CAN通信端口，可通過上位機軟件進行故障檢測和CAN通信測試； 配備實時標定接口，可通過上位機基于CCP協議對控制參數進行實時測量標定； 試驗臺采用鋁合金型材搭建，經久耐用，便于安裝拆卸，底部安裝萬向輪便于移動。 |
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| 6.HMI人機界面開發工具 | |||
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產品名稱 HMI人機界面開發工具 支持用戶通過圖形化編程自定義儀表面板設計 主要配置： 1*LCD全液晶儀表 1*Altia Faceplate軟件工具包 1*主機（支持CAN通信） |
主要應用： 定制化儀表開發 人機工程（HMI）研究 HMI需求定義與概念發布 駕駛模擬器HMI原型實現、人機交互訓練 HMI目標機產品實現 系統新功能可視化驗證 主要特點： 全液晶儀表 支持CAN總線通信 儀表面板支持用戶通過圖形化編程自定義界面 提供豐富的圖形素材庫 支持與車輛動力學模型聯合仿真調試 實時高清顯示 與SimCreator無縫兼容 |
主要參數： 配備一臺LCD全液晶儀表，尺寸滿足車輛儀表臺安裝，液晶儀表可支持采用Altia Faceplate 軟件進行圖形用戶界面開發； 主機配置：Inter I7處理器、8GB內存、1TB硬盤、4G顯存、CAN接口； Altia Faceplate軟件工具包，是用來開發用戶圖形界面的軟件，提供人機交互界面設計、仿真的集成開發環境，以GUI 式圖形編輯器替代傳統編程，方便向目標客戶、市場人員、人機交互工程師、系統工程師、軟件開發工程師提供統一的HMI 產品模型，為仿真驗證、迭代修改以及代碼生成提供工程文件，具有豐富的汽車/航空專業圖形控件庫，與SimCreator無縫兼容，可用于駕駛模擬器數據實時同步。 |
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| 7.電控系統開發教學實驗箱 | |||
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產品名稱： 電控系統開發教學實驗箱 主要配置： 1*RapidECU-EDU控制器 1*ECUCoder-5634教學版 1*MeCa測量與標定軟件 1*USBCAN通信適配器 1*TFT液晶顯示器 1*曲軸凸輪軸信號發生器 1*軟件光盤 1*專用工具箱 |
產品應用： 汽車電子、自動化及新能源領域等相關專業的實驗教學、課程設計、畢業設計和創新 產品特點： 自動代碼同時生成基礎軟件與應用軟件，無需手動集成； 模型自動優化配置，無需手動設置Simulink配置參數； 功能強大的GUI界面，可直接從模型訪問并配置整個基礎軟件； 后臺自動調用編譯器，無需手動干預； |
主處理器：MPC5634M，32位，主頻80MHz，硬件浮點單元 存儲器：Flash 1.5MB，SRAM 94KB I/O資源：電壓量輸入最多5路；電阻量輸入最多2路；開關量輸入最多9路；頻率量輸入最多2路；PWM輸出最多4路；繼電器驅動最多10路；直流電機驅動1路（H橋）；噴油驅動4路；點火信號4路 通信：CAN 2路；RS2321路 標定：支持CCP，ASAP標準，支持MeCa、INCA、CANape、Vision等標定工具實時在線標定 程序下載/激活：基于CAN總線的Bootloader功能 自動代碼生成 ：一鍵式自動代碼生成無需手工代碼編程，后臺自動調用編譯器，無需手動干預 |
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| 8.其他可選配置： | |||
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產品名稱： 汽油機電噴系統開發套件 |
1*電子節氣門 4*噴油器 4*智能點火線圈+火花塞 1*進氣溫度傳感器+水溫傳感器 1*氧傳感器（開關型） 2*繼電器 1*點火鑰匙開關 |
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產品名稱： 輪轂電機 |
功率：額定10kw，峰值25kw 電壓：額定96V 電流：額定120A 轉速：額定700rpm 扭矩：額定136N·M，峰值460N·M 匹配RapidECU-M1電機控制器 |
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產品名稱： 曲軸凸輪軸信號發生器 |
曲軸凸輪軸信號類型：磁電式or霍爾式 發動機轉速范圍：0~9000轉/分 轉速分辨率：0.5轉/分 轉角分辨率：0.1° 典型曲軸齒形：60-2；典型凸輪軸齒型：4+1 |
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產品名稱： BOB斷路分線盒 |
主要用于ECU信號快速測量、短路/斷路測試和故障注入測試，包括： 1臺ECU分線箱 1根121pin BOB連接線束 1套短路插（121只） |
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產品名稱： SimCar仿真模擬器 |
SimCar支持如下信號的仿真 模擬量信號；電阻量信號；開關量信號；正弦波信號；PWM信號；CAN總線信號；輪速信號；曲軸與凸輪軸傳感器信號；其他各類傳感器信號 支持加載簡易Simulink車輛模型實現ECU閉環仿真； 配置真實負載通道，可連接真實負載； 配備故障指示燈； 可通過支持上位機軟件自定義圖形化測試界面。 |
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產品名稱： BLDC驅動模塊 |
BLDC驅動： 供電電壓：12V； 額定電流：15~30A； 額定功率：100W~500W。 |
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