日產汽車工程師使用 Simulink 和 Powertrain Blockset 實現更高效的工作流，用于開發和驗證發動機控制軟件。

“Simulink 和 Powertrain Blockset 使我們能夠從動態發動機參考模型開始，針對多種發動機變體自動調整其大小，然后針對 MIL 和 HIL 重用生成的參數化模型，從而節省時間并提高我們發動機控制軟件的整體質量。”

—— Hiroshi Katoh，日產汽車公司

到 2022 年，日產汽車公司計劃更新所有核心車型并推出 20 款新車型，加強以日產智能移動為中心的產品陣容。為了幫助實現此目標，日產汽車工程師正在使用 MATLAB 和 Simulink 采用基于模型的設計來縮短發動機控制軟件的開發和驗證時間。

日產汽車使用被控對象模型的仿真來評估用 Simulink 編寫的應用層中的所有軟件組件 （SW-C）。為了處理公司不斷擴大的產品線中的大量發動機變體，日產汽車工程師建立了標準化的工作流。在該工作流中，他們使用 Simulink 和 Powertrain Blockset 開發發動機模型變體，并執行模型在環 （MIL） 和硬件在環 （HIL） 測試。

日產汽車公司動力總成控制工程部副總經理 Hiroshi Katoh 表示：“使用 Powertrain Blockset 動態發動機模型作為起點，我們能夠高效地創建和完善被控對象模型變體。我們可以將同一個模型用于 MIL 和 HIL 測試，從而大大減少所需的工作量，加快開發速度。”

Powertrain Blockset 動態發動機模型。

挑戰

日產汽車發動機控制軟件包含近 1500 個 SW-C。日產汽車工程師使用仿真針對帶有變體的多種發動機來評估其中每個 SW-C，這些變體包括排量、氣缸數量和排列以及最大扭矩。過去，工程師需要手動調節發動機模型變體的參數。使用這些模型進行的仿真帶來了沉重的計算負荷，導致仿真時間過長。更簡單模型的仿真速度更快，但精確度更低。

由于他們使用不同工具集進行 MIL 和 HIL 測試，日產汽車團隊需要創建一個全新被控對象模型來進行實時 HIL 測試。為了消除重復勞動和縮短測試時間，日產汽車希望在 MIL 和 HIL 測試中使用相同的被控對象模型。

解決方案

日產汽車使用基于模型的設計以及 Simulink 和 Powertrain Blockset 開發和測試用于控制動力總成的應用軟件 （ASW）。ASW 包含一些來自供應商的個別 SW-C。

日產汽車工程師使用 Powertrain Blockset 中的火花點火 （SI） 發動機測功機參考應用作為其發動機被控對象模型的基礎。他們使用調整發動機大小和重新標定控制器功能，根據氣缸數量和發動機排量等設置自動調整發動機模型大小和調整標定參數。他們還根據需要對模型做了進一步修改，例如，對廢氣再循環 （EGR） 或渦輪增壓器子系統進行建模。

為了驗證發動機模型，團隊執行參考應用的內置測試，并檢查仿真的發動機扭矩和其他性能指標。然后，他們在 Simulink 中通過將經過驗證的發動機模型與控制器模型、變速箱模型和簡單的車輛模型相結合來創建系統模型。

工程師使用在 MATLAB 中創建的自動化測試框架進行 MIL 測試，以確保控制器模型符合規范。該框架設置測試條件、啟動仿真并生成可視化結果的圖形。

為了準備 HIL 測試，團隊使用 Simulink Coder 從發動機模型中生成代碼，并將其部署到 dSPACE 硬件中。他們運行與 MIL 相同的測試用例，用于實時 HIL 設置。

日產汽車已使用此工作流評估用于量產車的發動機控制軟件，他們還計劃在即將推出的新車型中使用該工作流開發被控對象模型，用于發動機變體的 HIL 和 MIL 測試。

Powertrain Blockset 發動機測功機參考應用中發動機調整功能的用戶界面。

結果

創建發動機變體的模型僅需幾小時，而不是幾天。

Katoh 說：“以前，為新發動機變體修改發動機模型需要幾天時間，但有了 Powertrain Blockset，現在我們在幾個小時內即可完成。因此，我們在保證質量的同時，加快了應用軟件的開發。”

代碼開發成本降低三分之二。

Katoh 說：“我們在 Simulink 中對控制應用軟件進行建模并將該模型用作可執行規范，從而消除了 OEM 和供應商之間可能發生的誤解。此外，我們從模型中生成代碼，從而消除了手動編碼帶來的 bug 和人為錯誤。這些改進幫助我們將代碼開發成本降低約三分之二，并縮短了開發時間。”

HIL 準備時間明顯減少。

Katoh 說：“有了 Simulink 和 Powertrain Blockset，我們可以使用相同的模型進行 MIL 和 HIL 測試。我們能在兩種測試環境中使用同一套測試用例、被控對象模型和工具，從而將 HIL 測試所需的工程時間從一周減少到一天。”

審核編輯 ：李倩