发动机ECU匹配标定

基本概述

ECU内部的控制策略是固定的，但其包含的数千个自由参数是可调的。对不同的发动机，不同的车型，这些参数都需要进行调试优化，使得整车通过各种排放法规并满足各种驾驶性能指标。这一调试过程被称之为发动机匹配标定。匹配标定是一个复杂的系统工程。它包括台架试验、可控环境实验室试验、基于数学模型的标定计算、排放试验、功能验证试验等。ECU标定系统的主要类型有：1）ATI VISION CCP 标定系统；

2）ATI VISION M6标定系统；3）ETAS INCA CCP标定系统；

4）ETAS INCA ETK标定系统等。但无论那一种标定系统都离不开软

件和硬件的支持。目前，我公司提供的软件平台主要有：ATI VISION、

ETAS INCA、RA DiagRA MCD.这三种软件各有特色，但均包含项目管

理、标定、数据分析及标定对比等功能。同时，我公司也为广大客户

提供了丰富的硬件支持模块:Therme-Scan SMB/CAN温度采集模块、

Dual-Scan SMB/CAN温度-模拟信号混合采集模块、AD-Scan SMB/CAN

模拟信号数据采集模块、Thermo-Scan Minimcdule CAN温度采集微型模

块、AD-Scan Minimodul CAN 微型模拟信号数据采集工具、ATI EDAQ

Modules数据采集模块、Lambda测量仪、Bosch宽域型氧传感器、IRL-GTM-2000点火时间测试仪、SmartTach通用转速测试仪等。而且，基于我们丰富的软硬资源，我们还将根据客户的不同需求搭建起完整的ECU匹配标定平台。

发动机ECU快速开发平台-NO-Hooks技术

NO-Hooks OnTarget 是一项最新的美国专利技术。该产品是一款软件工具，主要用于ECU策略软件开发与标定。这一产品功能强大，价格低廉，无需任何附加硬件。用户可首先用SimulinkR建立新的控制策略开的与标定，EOBD（OBDⅡ）开发，标定及功能验证、对车辆设置某种特定工作状态或进行某种重复试验。该开发系统已被通用汽车公司动力总成部门、德国IAV等公司用于ECU控制的开发过程中。

主要特性：

1、 利用SimulinkR能力。支持VISION标定功能

2、 不需外硬件，可以方便地实现对控制策略软件的改进、优化与测试

3、自动生成的旁路模型可以实时在ECU的空闲资源上运行不需访问和修

  改ECU源代码。只需ECU的标定文件

4、 与VISION功能的完全兼容。主控制策略和旁路模型可同步标定

5、 可以方便的在主控制策略和旁路模型进行切换对比

典型应用：

ECU开发与标定、故障诊断与校准、车辆运行状态设置以及重复性试验等。

发动机ECU快速开发平台-基于生产ECU控制策略开发技术

电控单元ECU的开发是一个极其复杂的过程。它包括多个步骤新任务；功能概念定义。算法开发。硬件设计。操作系统和驱动程序开发。硬件在线仿真测试，匹配标定及验证。ECU软件灌装等。这些众多步骤在多数情况下相互关联且反复循环。其大量的工作要求学科知识、经验和技能。这就给许多项目产品的开发带来很多困难和不便，美国Moto Tron公司开发的Motosolusion对从ECU产品开发到生产提供了一套完整的解决方案及平台。

MotoHawk—基于ECU的快速开发平台

MotoHawk是一套基于生产ECU的快速开发平台。从控制开发、测试到验证，该平台为研发人员提供了一套完整的解决方案，整个建设过程是以ContronlCore软件为基础。通过Simulink/stateflow 来完成。与dspace系统或其它平台不同的是。MotoHawk利用生产ECU为硬件平台。从而大大缩短了从开发到生产的周期，而且成本较低。

Moto Tune-ECU标定工具

与ETAS或ATI标定系统一样，MotoTune 标定工具能够实现各种典型的标定功能。工程师可以用它来完成日常的标定工作，而且其界面直观度好，工程师可以做容易地获得ECU中RAM和ROM内的每个相关参数。并对其进行分析、调节或修改。

主要特性：

1、 所有的标定参数和测试信号均可以工程单位显示

2、 能同时连接多个ECU

3、 每个ECU可以连接多个应用程序

4、 完善的在线帮助系统

5、 用户可自定义快捷键

6、 界面友好、操作容易、简单

MotoFlash-ECU软件灌装生产线

ECU软件批量灌装要求整个过程准确无误，且具有条码扫描、输入和测试等功能。MotoFlash为ECU软件灌装提供了一套完整的生产线

主要特性：

1、 通过扫描两个条码启动软件灌装过程

2、 程序下载完成后，产品标识可自动打印

3、 完善的在线帮助系统

4、 用户自定义工具栏

5、 界面友好，操作容易、简单

MotoUpdate-售后ECU软件在灌装工具

车辆售出后，有可能需要在修车行或其它现场对其ECU进行控制软件在灌装。

MotoUpdate为这一工作提供了有效的解决方案。它由一套MotoUpdate灌装软件和通讯接口组成。

主要特性：

1、 软件操作界面简单

2、 容易对ECU标定进行升级

3、 现场升级ECU软件。省时省费

发动机ECU快速开发平台—柴油机高压共轨

（Flexible Injection & Ignition for Rapid Engineering）高压共轨电控系统快速开发平台德国IAV公司的喷油与点火控制单元是进行柴油发动机研发的理想工具。当前大多数标准的控制单元缺少对发动机动机喷油或点火的灵活控制。在一个燃烧周期内，不能对多缸同时产生足够的喷油次数或点火次数。IAV公司的FI克服了这一困难，给用户提供了一个对发动机喷油或点火可进行灵活调节。FI通过精确的控制电流和电压实现喷油或点火正时，从而使发动机的研究开发人员方便的实现自己的设计和算法开发。这是一个进行发动机系统和控制模型快速开发的有力工具。FI在改善排放、燃油经济性、整车性能和NVH等方面具有出色的作用，同时，FI在替代燃料研究中也大有用途。另外，FI也可以应用在一个没有ECU发动机的启动上，允许发动机动机的各项开发工作同步进行，从调节省时间和费用。FI功能的灵活性不但表现在对驱动的可配置上，而且它可以应用于已工作的发动机上，通过CAN总线对喷油或火花塞点火进行旁路控制。FI可与ECU dspace MicroAutoBox或PC/104，通过CAN总线建成一个控制策略快速开发平台，进行全控或局部旁路控制开发。FI另一个常用的功能是在实验台上进行部件或整机试验，这种试验是在微机控制下的开环操作。这种灵活性使得它在装配生产线上用于对喷油器的测试 。

主要特性：

1、 适用于喷油发动机（多至12缸）

2、 适用于火花塞式发动机（多至8缸，汽油发动机，LPG/ONG发动机）3、 适用于电磁式或压电式喷油器

4、 在每缸的一个燃烧周期内可以完成多达5次喷油（柴油发动机）

5、 每个燃烧周期内可以完成多达3次点火（汽油发动机）

6、 8路模拟信号输入，12路脉宽调制信号输出

7、 每个通道允许的最大电流为30A，最大电压为150V

8、 输出功效模块的短路保护和高温保护。故障自诊断及安全性的自动校验

9、 Motorola MPC555 +DSP芯片用于输入输出控制和同外界通信

典型应用：

1、 发动机排放、燃油经济性、动力性能研究

2、 新发动机控制系统的快速新建

3、 匹配标定

4、 NVH优化

5、 评估测试非传统性喷油或点火序列

CAN总哉控制信号：

1、 起始喷油时间（每缸多至5次喷射）和喷油时间长度

2、 起动开启电流和保持电流。电流控制PWM频率

3、 阀门关闭时输入电压

EOBD开发测试软件

DiagRA PC Version-EOBD标定测试软件（PC版）

DiagRA-PC是一个EOBD标定测试软件。工程师可以通过一软件读出

ECU中的各种故障诊断数据，使用该软件的前提是具备ECU标定文件，该软件有三个基本功能：

1） OEM特定的维修故障诊断；2）OBDII/EOBD故障诊断；

3）真正开发功能。

支持Windows 95/98/2000/xp/NT.

DiagRA CE Version-EOBD标定测试软件（掌上电脑版）

DiagRA- CE是一个EOBD标定测试软件。工程师可以通过这一软从基于Windows CE的操作系统环境下读出ECU中的各种故障诊断数据。使用该软件前提是具备ECU标定文件，该软件有两个基本功能;OEM特定的维修故障诊断；OBDII/EOBD故障诊断。

UniCAN Professional主要用于故障诊断、错误检测和CAN总线数据采集。

主要特性：

1、 UN CAN记录仪用于诊断和分析采集型的数据

2、 2G容量的可攥写内存，能与手提电脑进行数据交换

3、 可安滤波器和触发条件，经久耐用。结构紧凑，数据安全性高

4、 使用温度范围：-40°C-+50°C

5、 通过UniCAN Manager操作简单方便。并可与Vector数据库互联

6、 可用ETAS或Vector等软件工具进行数据分析

ECU售后故障诊断工具

现代车辆的内置ECU及其它车内电子越来越复杂。如出现故障，人工机械式的维修已无法解决问题。而且，发动机及变速箱ECU内装有先进的故障自诊断系统。如何读取各种错误代码是车辆维修中的一个重要的问题。我公司针对各种电控系统开发出了一套完整的故障诊断工具。本产品是一款软件工具，它可以在PC、PDA或其它掌上电脑之上运行，主要支持ECU电控系统。

主要特点：

1、 支持KWP2000、J1850及ISO协议

2、 实时监测记录发动机各种参数

3、 显示错误代码，清除错误码代码

4、 对Injectors、Coils等进行主动测试实验

5、 重新设置MIL指示灯

6、 标定怠速及喷油参数

7、 设置节气门传感器

8、 显示系统代码

9、 支持多国语言（英制或工制单位）

发动机ECU快速开发平台-基于生产ECU控制策略开发技术

电控单元ECU的开发是一个极其复杂的过程。它包括多个步骤新任务；功能概念定义。算法开发。硬件设计。操作系统和驱动程序开发。硬件在线仿真测试，匹配标定及验证。ECU软件灌装等。这些众多步骤在多数情况下相互关联且反复循环。其大量的工作要求学科知识、经验和技能。这就给许多项目产品的开发带来很多困难和不便，美国Moto Tron公司开发的Motosolusion对从ECU产品开发到生产提供了一套完整的解决方案及平台。

MotoHawk—基于ECU的快速开发平台

MotoHawk是一套基于生产ECU的快速开发平台。从控制开发、测试到验证，该平台为研发人员提供了一套完整的解决方案，整个建设过程是以ContronlCore软件为基础。通过Simulink/stateflow 来完成。与dspace系统或其它平台不同的是。MotoHawk利用生产ECU为硬件平台。从而大大缩短了从开发到生产的周期，而且成本较低。

Moto Tune-ECU标定工具

与ETAS或ATI标定系统一样，MotoTune 标定工具能够实现各种典型的标定功能。工程师可以用它来完成日常的标定工作，而且其界面直观度好，工程师可以做容易地获得ECU中RAM和ROM内的每个相关参数。并对其进行分析、调节或修改。

主要特性：

1、 所有的标定参数和测试信号均可以工程单位显示

2、 能同时连接多个ECU

3、 每个ECU可以连接多个应用程序

4、 完善的在线帮助系统

5、 用户可自定义快捷键

6、 界面友好、操作容易、简单

MotoFlash-ECU软件灌装生产线

ECU软件批量灌装要求整个过程准确无误，且具有条码扫描、输入和测试等功能。MotoFlash为ECU软件灌装提供了一套完整的生产线

主要特性：

1、 通过扫描两个条码启动软件灌装过程

2、 程序下载完成后，产品标识可自动打印

3、 完善的在线帮助系统

4、 用户自定义工具栏

5、 界面友好，操作容易、简单

MotoUpdate-售后ECU软件在灌装工具

车辆售出后，有可能需要在修车行或其它现场对其ECU进行控制软件在灌装。

MotoUpdate为这一工作提供了有效的解决方案。它由一套MotoUpdate灌装软件和通讯接口组成。

主要特性：

1、 软件操作界面简单

2、 容易对ECU标定进行升级

3、 现场升级ECU软件。省时省费

VISION软件在汽车发动机标定中的应用

一、VISION软件

VISION是一个基于PC机的汽车电子控制单元（ECU）的开发、标定和测量系统的软件。VISION软件与ECU芯片之间的界面是通过LAPcan II和USBcan II等物理连接、VISION网络集线器和内存仿真器建立。VISION软件与ECU的串行通讯和测量协议由带XCP协议的CAN总线、CAN标定协议或带KWP 2000协议的K-Line提供。VISION软件支持同时对多个ECU或外部模拟信号的数据采集模块的标定和记录测量数据。

二、VISION发动机标定系统

（一）发动机管理系统

发动机管理系统（EMS）是在发动机电子点火和电控汽油喷射系统的基础上发展起来的，集电子控制喷射、排放控制、电子点火、起动、防盗、诊断等功能于一体的集成电路系统。电子控制技术的飞速发展及发动机排放法规的日趋严格，和对汽车发动机性能要求的不断提高促进了EMS的发展，EMS能实现对发动机各系统的精确控制和灵活控制，是改善发动机各项性能指标和排放的主要手段。发动机管理系统都是由微处理器、各种传感器、执行器组成，通过传感器检测各种工作状态和参数，然后由微处理器经过计算、分析、判断后发出指令给各执行器完成各种动作，使发动机在各种工作状况下都能以最佳状态工作。

（二）发动机的标定试验

  发动机的标定试验是指在汽车不同的工作状态和气候环境下，对发动机管理系统的参数进行不断调试，找到发动机最佳工作状态下一组参数的测试技术。它通常分为室内台架实验和室外道路实验，室外道路实验要求在汽车试车场进行，另外还要进行“高寒、高温和高海拔”的“3高”试验。发动机标定试验的主要工具是发动机标定软件和发动机标定设备。

通常同一型号的发动机ECU内部的控制算法软件是固定的，但其包含的数千个自由参数是可调的，对于不同的车型这些参数都需要通过发动机匹配标定进行调试优化，使得整车通过各种排放与驾驶性能指标。

（三）VISION标定系统的硬件结构

在VISION标定系统中，通过测量硬件设备连接发动机来测量空气流量、空气温度和节气门位置等数据，然后集线器负贵测量硬件设备积计算机之间的通讯（见图1）。

 

（四）VISION标定软件系统

  完成硬件连接后，在VISION标定软件中，需要通过设备管理器来设置所有集线器和测量硬件设备的工作参数。计算机通过COM、PCMCIA和USB接口与集线器连接，然后集线器再连接模拟测量模块ADScan、压力测量模块BaroScan、通用测量模块DualScan和温度测量模块ThermoScan。

  典型的VISION标定软件的工作界面（或称为屏幕文件）见图2，其中有二维和三维的发动机标定数据，数据可以通过表格的方式编辑，也可以通过图形的方式显示和修改，并且可以在计算机屏幕上用虚拟仪表方式形象地反映标定变量的动态变化。

 

三、VISION软件在汽车发动机标定中的应用

（一）发动机怠速设置的标定

图3中，横坐标表示发动机温度变量（℃），纵坐标表示发动机怠速变量( r/min )，可以看到在0℃以上时，发动机怠速设置为800r/min。在0℃以下时，由于发动机启动比较困难，所以发动机怠速随着温度的降低而逐步升高，直到-40℃时，发动机怠速设置为1100r/min。

（二）燃油喷射系统的标定

燃油喷射系统的主要控制量是发动机各缸的喷油量和喷油时间，在VISION标定软件中，设计了一个中间变量驾驶员请求喷油量，它是变量加速踏板位置（范围：0～100%）和发动机转速的控制函数。其控制MAP图见图40其中X轴：加速踏板位置（％），Y轴：发动机转速（r/min），Z轴：驾驶员请求喷油量（mg/stroke）。

 

  发动机各缸的喷油量是通过改变喷油器电磁阀的位移来控制的，它是变量加速踏板位置和发动机转速的控制函数，其控制MAP图见图5。其中X轴：驾驶员请求喷油量（mg/stroke），Y轴：发动机转速（r/min），Z轴：喷油器电磁阀的位移（mm）。

喷油时间由曲轴转角控制，它是变量加速踏板位置和发动机转速的控制函数，其控制MAP图见图6。其中X轴：驾驶员请求喷油量（mg/stroke），Y轴：发动机转速（r/min），Z轴：曲轴转角（°）。

 

 

四、结语

  VISION是目前国内外流行的汽车ECU标定软件，它的系统功能和使用方法有很强的代表性。通过分析VISION软件的开发技术，可以了解当前汽车ECU的研究和开发的进展情况，因此本文对国内汽车ECU的开发有一定的参考作用。

基于CCP协议利用CANape进行电控单元标定

摘　要：采用基于CAN总线的匹配标定协议,对汽车控制器局域网络中的电子控制单元进行匹配标定。分析了CCP协议用于标定的工作机理,讨论了利用CANape进行基于CCP标定的实现方法,阐述了如何生成CANape与控制器底层程序的软件接口及具体标定流程。实际应用结果表明,这种方法可以快速有效地实现对汽车网络中各控制器的匹配标定。 　　关键词：汽车电控单元 CAN总线 CCP协议 标定 CANape

　　目前基于CAN(Controller Area Network)总线的分布式系统在汽车电子领域得到广泛应用,电子控制单元的标定已成为汽车电子控制装置开发的一个重要环节。CCP(CAN Calibration Protocol)是一种基于CAN总线的ECU(Electronic Control Unit)标定协议[1],已经在许多欧美汽车厂商得到应用,采用CCP协议可以快速而有效地实现对汽车电控单元的标定。

　　然而基于CCP协议的标定,需要在ECU内部实现支持CCP协议的驱动程序(CCP driver)。目前大多数应用都采用Vector提供的free CCP driver[2]。考虑到ECU底层程序与CAN驱动程序的实现各不相同,将CCP驱动程序结合到ECU中[3]并不是一件一蹴而就的事,这需要对CCP协议本身、标定工具及标定工具与ECU之间的通信有详细和深入的了解。在整个标定系统的开发过程中,大量时间被耗费在前期CCP驱动程序与ECU结合上。本文在简单介绍CCP协议的基础上,提供了一个通用的ECU与CCP驱动程序结合的实例,以帮助缩短整个标定开发周期。

　　CANape[4]是一款ECU标定和测试工具。与CCP协议相结合,不仅能完成对ECU的标定,同时还能在ECU运行期间直接访问内存并进行操作。这使得CANape不仅是一款功能强大的标定工具,也是一款电控单元开发的得力助手。然而在使用方面,CANape的前期配置比较繁琐,目前国内的相关资料较少。本文将介绍CANape,并着眼于如何基于CCP协议使用CANape完成ECU的标定。

1 CCP协议及工作原理

　　CCP协议是ASAP(Arbeitskreis zur Standardisierung von Applikationssystemen)标志的有机组成部分。ASAP作为一个应用系统标准化工作小组,其目的在于提供通用软、硬件接口标准,以解决由于不同制造商提供的控制器存在的接口不匹配问题。

  1.1 CCP通信方式

　　基于CCP协议的ECU标定采用主-从通信方式,如图1。主设备通过CAN总线与多个从设备相连,其中主设备是测量标定系统MCS(Measurement Calibration System),从设备是需要标定的ECU,在汽车电子中即为车载控制器。

 

图1 CCP通信方式

　　根据CCP协议,主设备首先与其中一个从设备建立逻辑链接,然后通过主设备向从设备发送命令来起始两者间的数据通信。当主设备要访问另一个从设备时,首先断开与当前从设备的逻辑连接,与下一个从设备建立新的逻辑连接后再开始通信。

  1.2 CCP协议的工作模式

　　CCP定义了两种工作模式olling(查询)模式及DAQ(Data Acquisition Command)模式。查询模式下,主设备与从设备间的每一次通信都由主设备发送命令来起始,从设备收到主设备的命令后,执行相应的操作并反馈一帧报文。这种工作模式由于需要主机与从机之间进行“一问一答”的信息交互,工作效率不高,但实现简单,而且占用ECU内存资源较小。 DAQ模式使从设备可以脱离主设备的命令控制按一定周期自动向主设备上传数据。DAQ模式下,主设备首先发送一条请求DAQ的命令,从设备收到后,按命令中的参数自行配置并组织需要上传的数据,然后按一定周期自主向主设备上传数据。这种模式由于不需要主机通过命令逐步控制,工作效率高,但实现较复杂,如果需要上传的数据量很大,会占用大量ECU内存空间。

  1.3 CCP报文帧结构

　　基于CCP协议的标定只占用两帧CAN报文,分别是命令接收对象CRO(Command Receive Object)和数据传输对象DTO(Data Transmission Object),如图2所示。CRO由主设备发给从设备,DTO是从设备反馈的报文。两者分别通过一个自己的ID标识符进行标识(CRO_ID与DTO_ID)。

 

图2 CCP协议主、从设备通信

　　CRO与DTO的ID标识符由通信协议自行定义,CCP协议只对CRO及DTO的数据场做了详细定义。按照CCP协议,CRO数据场的第1个字节为命令代码CMD(Command Code),CCP协议共规定了28条命令[1]。从设备通过CMD代码判断主设备请求的是哪条命令。数据场的第2个字节是命令计数器CTR(Command Counter)。剩余6个字节均为命令参数,每条命令有各自对应的命令参数。

　　从设备反馈的报文称为DTO。按CCP协议,DTO又细分为三类:

　　•命令返回消息CRM(Command Return Message):由从设备发送,针对CRO的反馈报文。

　　•事件消息(Event Message):当从设备检测到内部发生错误机制时,由从设备自行向主设备发送,报告其当前的运行状态,并请求主设备暂停当前工作进程以处理发生的错误。

　　•DAQ-DTO(Data Acquisition-DTO):用在DAQ模式中,由从设备组织,定期向主设备发送。

　　DTO报文的第1个字节PID(Packet ID)定义了DTO的类型,255代表CRM, 254代表事件消息。第2个字节为命令返回/错误代码ERR(Command Return-/Error Code)。对于CRM,主设备由该字节获知命令的执行情况;对于事件消息,主设备由该位获知从设备内部发生了哪种错误。第3字节CTR是命令计数器,该位数值与其对应的CRO的CTR值相对应。剩余5个字节是数据场,存放主设备请求的数据或信息。

2 基于CCP协议的接口程序实现

　　基于CCP协议进行标定,需要MCS与ECU的应用程序都能够支持CCP协议,这部分应用程序称为CCP driver。本文采用Vector提供的free CCP driver[2]。由于CCP协议基于CAN总线,因此CCP driver与ECU的结合主要分为与CAN driver及与其他应用程序两方面。

　　CCP driver与CAN driver的结合如图3,主要分为以下两方面:

 

图3 CCP标定程序接口

　　•发送端TO通过CAN driver的发送子函数以CAN报文的格式上传给MCS。

　　•接收端:主设备发送的命令以CAN报文的格式首先进入CAN driver的接收子函数,由其判断为CRO后,进一步交给命令处理器处理。

　　命令处理器作为CCP driver的一个主要组成部分,负责将接收到的CRO,通过其CRM代码进行命令解释,执行相应操作,组织反馈数据并调用CAN发送子函数。DAQ处理器支持

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