图1  荣威750混合动力汽车采用了基于模型设计方法

MathWorks工具和基于模型设计方法已广泛运用于汽车控制系统的开发中，尤其是近年来其在新能源汽车开发方面的成功运用也越来越多。与此同时，MathWorks产品也是全球大学和教育机构在教学和研究中使用的主要工具。

基于模型设计的成功运用案例

近年来，新能源汽车产业取得了快速发展，尤其是其研发能力也取得了长足进步。MathWorks工具和基于模型设计在这方面的成功案例非常多。

据MathWorks公司中国教育业务发展总监陈炜博士介绍，上海汽车集团股份有限公司（以下简称“上海汽车”）选定基于模型设计作为荣威750混合动力轿车（见图1）和其后所有新能源汽车嵌入式软件的标准开发模式。通过使用基于模型设计，上海汽车的开发团队能够在模型层面进行设计改进，而不需要依赖手工编程和修改嵌入式代码。

为验证模型及其组件的功能，上海汽车的测试工程师进行了单元测试、模型在环测试和硬件在环测试，这些测试环节都是上海汽车为该项目制定的系统验证流程的一部分。这套流程目前已被上海汽车所有使用基于模型设计的项目所采用。

除了书面文档以外，上海汽车的测试工程师和标定工程师也依靠Simulink模型来进行测试开发和车辆标定。借助Embedded Coder，上海汽车的工程师基于Simulink和Stateflow模型生成了产品级代码。

“在改变控制策略时，客户通常需要更新多个模块。使用Embedded Coder后，98%的代码可自动生成，不仅流程更快，代码更加高效，而且错误也减少了。”陈炜博士表示，“客户在早期的模型中发现并修复设计缺陷，这为客户节约了大量的时间和成本。”

事实上，该车型从概念车到开始投产，共花了约18个月的时间，而如果不采用基于模型设计，预计将要花24个月的时间。这使得客户有更充裕的时间来保证产品的质量。

上海捷能汽车技术有限公司（以下简称“上海捷能”）主任工程师蒋新华主要负责新能源汽车整车控制器的软件集成和软件测试工作。据他介绍，上海捷能在开发整车控制策略过程中，开发工具链的核心都是围绕着MathWorks公司的MATLAB/Simulink，从整车模型的开发到整车性能仿真，从控制策略开发到代码生成，从单元测试到MIL/HIL，MATLAB/Simulink提供了直观而强大的功能。

图2  东风EQ6110款混合动力电动公交车也采用了基于模型设计方法

MathWorks公司中国区高级软件工程师敖国强博士向我们介绍了基于模型设计方法在东风电动车上的成功案例。据他介绍，早在2009年，东风电动车辆股份有限公司（DFEV）就使用MathWorks公司基于模型设计开发其混合动力汽车的电池管理系统，以供东风混合动力公交车EQ6110（见图2）使用。敖国强博士表示：“DFEV公司的工程师们使用MathWorks工具和基于模型设计方法首先对电池管理控制系统进行了设计、仿真和验证，然后为其生成了产品代码。通过使用基于模型设计、自动进行代码生成和浮点到定点的转换，DFEV公司仅有6名工程师的项目组花了18个月的时间提前完成了工作。项目组使用Real-Time Workshop Embedded Coder生成了控制器全部的应用层代码。”

据陈炜博士介绍，美国通用沃蓝达（VOLT）混合动力汽车的控制系统非常复杂，其应用层的代码100%都是自动生成的，而且代码量相当巨大，达到了1000万行，比A380空客的代码量还要多。VOLT车型控制系统的开发工作使用了MathWorks公司的Simulink和Embedded Coder等工具。

为中国工程教育创新提供支持

在加强与汽车主机厂合作的同时，MathWorks公司还致力于为中国工程教育的创新提供支持，据了解，其MATLAB和Simulink等软件工具目前已应用于北京师范大学、吉林大学和上海工程技术大学等多所院校的教学实践。

在此次访谈中，吉林大学汽车工程学院吴坚副教授介绍了吉林大学使用MATLAB和Simulink提升汽车工程教学质量的实际案例。据吴坚副教授介绍，2011年1月，吉林大学汽车工程学院与MathWorks公司签订了中国首个学院级合作协议，学生通过使用这一广为全球汽车产业所使用的工具，学习最新的系统建模、嵌入式系统开发、算法开发和数据分析技术。

以电子节气门ETC的快速控制原型为例，吴坚副教授介绍道：“使用MATLAB/Simulink设计控制算法，通过离线仿真初步验证控制算法，通过快速控制原型（Rapid Control Prototyping, RCP）在实际ETC系统中快速验证离线仿真中的控制逻辑。ETC的快速控制原型使学生们对基于模型的设计方法和汽车电控系统现代开发流程有了初步的认识，并深入掌握了有关快速控制原型的理论和实践知识。”

“MATLAB作为标准公共教学平台，未来的长期目标是把在欧美做得非常成功的学校版的方式引入到中国来，然后成为其中一份子，这就算是成功。”陈炜博士表示。