GM 依靠基于模型的设计实现混合动力开发标准化
“在 GM，双模式混合动力将基于模型的设计发展到了一个新水平。该项目为我们在其他大规模全球工程项目上运用 MathWorks 工具的基于模型的设计，增进了必要的信心和经验。”
挑战
为 GM 汽车开发新的混合动 力技术
解决方案
依靠 MathWorks 工具和基 于模型的设计实现控制系 统设计和产品级代码生成 的标准化
结果
- 确保了如期交付项目
- 实现了全球协作和交流
- 在所有生产线上重复使用设计
GM 双模式混合动力徽标，多种产品线的 汽车都带有这个徽标
通用汽车公司的双模式混合动力优化了各种驾驶条件下的燃油效率，包括时走时停的市内行驶、快速加速以及稳定的高速公路行驶。双模式混合动力被广泛看作是混合动力技术的一大进步，它使用三个行星齿轮组将传统引擎与集成到自动传动装置的两个 60 千瓦电动马达相结合。
GM 工程师们使用基于模型的设计，开发出了双模式混合动力控制系统，该系统目前已投入生产并用于 GMC Sierra Hybrid、GMC Yukon Hybrid、Chevy Tahoe Hybrid、Chevy Silverado Hybrid 和 Cadillac Escalade Hybrid 等多款汽车，并将改装用于 Chevy Volt（GM 的增程型电动汽车）。
GM 混合动力及电力传动控制高级经理 Greg Hubbard 说：“基于模型的设计使我们能够在更高的抽象级别上开展工作，通过早期系统仿真验证我们的设计，并从我们的模型中自动生成产品级代码，这为我们带来了很大的灵活性，我们可以尝试几乎所有新方法和控制策略，迅速做出更改，并避免了手工编码中常见的转换错误。”
挑战
GM 想要在四年内生产出采用双模式混合动力的汽车。对于常规动力项目来说，这一期限可能不算什么，因为工程团队有现成的设计做基础。GM 和 Allison 开发出的用于公共汽车的早期双模式混合动力技术目前已被 100 多个城市采用，但如果要用于轿车和卡车，则需要对该技术进行“更精细、更绿色”的改进，所以该工程团队必须从零开始设计。Hubbard 说：“在紧张的计划内编写一百多万行代码，并且还要确保控制系统符合 GM 的高质量标准，遵从各种法规要求和安全标准，对于我们来说是一个严峻挑战。”
GM 工程师们还需要针对几个互相抵触的目标对设计进行优化，包括耗热率、响应能力和驾驶员舒适度，同时还要保证设计具有足够的灵活性，以便在各种车型上使用。为此，GM 工程师们必须确保多个复杂系统能协同运行，以实现最佳性能。GM 动力软件工程部门负责人 Kent Helfrich 解释说：“混合动力系统设计的关键是：将引擎、变速器、电动马达和电池集成到动力管理策略中。这些系统都非常复杂，要想先分别独立创建，最后再集成在一起，根本不可能实现。”
另外，GM 工程师们还需要先验证设计，然后再在硬件上实现。
解决方案
GM 在 MathWorks 工具和基于模型的设计的帮助下，开发了系统模型，运用仿真技术对设计进行了验证，并生成了双模式混合动力控制系统的产品级代码。这种方法使 GM 工程师们开发了多种策略，加快了设计迭代，最大程度减少了原型和返工工作，并在硬件出来之前验证了控制系统。
借助 MATLAB®、Simulink® 和 Stateflow®，GM 工程师们设计出了控制系统总体结构，对所有控制和诊断功能进行了建模，包括混合动力操作策略、引擎启动-停止、主动阻尼、换档执行和推进系统安全。
同时，他们还为所有相关物理系统创建了详细的对象模型，例如，引擎、电动马达、电池、混合变速器和车辆动态等。他们使用对象模型运行闭环仿真，通过标准的城市及高速公路行车耗热测试，验证了控制系统。
利用Embedded Coder® 为引擎、变速器和混合能源管理 ECU 生成产品级代码后，他们使用 Simulink Coder™ 和配有对象模型的硬件在环 (HIL) 仿真器以及非实时验证阶段的测试用例，深入验证了控制系统。通过比较这些测试结果，工程师们找出了 ECU 集成问题。
在混合动力硬件出来后，该团队可以从 HIL 迅速转到原型车辆进行确认测试。
双模式混合动力技术曾荣获多项大奖，包括《Automobile》杂志的“年度技术奖”和《Green Car Journal》的“年度新能源汽车奖”。
结果
- 确保了如期交付项目. Hubbard 说： “项目启动后仅仅九个月，我们就推出了第一辆原型车。如果没有 MathWorks 工具，我们可能做不到这一点。该软件使我们可以在硬件出来之前，完成大量的设计工作。”
- 实现了全球协作和交流. 位于美国密歇根州的 GM 工程师们与位于欧洲和亚洲的 GM 工程师们共享了 Simulink 模型。因此，全球各地的团队可以同时围绕设计开展不同方面的工作，例如，控制策略、软件设计和物理问题，这有利于发挥每位工程师的专长并避免集成问题。 Hubbard 说：“Simulink 模型成为了为全球各地团队提供支援的唯一源泉。”
- 在所有生产线上重复使用设计. Hubbard 说：“我们将控制器总体结构重复用于其他现产车辆，包括 GMC Sierra 和 Chevy Silverado，以及即将生产的 Chevy Volt。” Chevy Volt 的控制系统设计之所以进展迅速，完全得力于我们可以重复使用控制器总体结构。”
