某自动变速器车型车速方案设计和测试

朱海龙，赵艳红，李旭涛

（上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心，广西柳州545007）

某自动变速器车型车速方案设计和测试

朱海龙，赵艳红，李旭涛

（上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心，广西柳州545007）

自动变速器车型相对于手动变速器车型，车速传感器的形式和原始信号采集处理模块不同。整车CAN通信架构和通信节点间信号定义需要重新调整和测试。对某自动变速器车型的车速方案和CAN通信基于相同整车平台手动变速器车型进行重新设计，仿真分析和实车信号测试。该方案可以满足整车功能需求，同时在一定程度上降低整车成本。

自动变速器；车速信号；仿真；测试

在目前的整车上，有多个电子控制单元模块协同工作，构成一个分布式控制系统[1]，这些电子控制单元模块通过CAN（Controller Area Network）总线相互通信必要的信号，共同完成整车的控制。车速信号是整车各电子控制单元重要的控制输入参数。目前手动变速器车型，在变速器本体上安装输出轴转速传感器或者车速传感器，传感器输出的脉冲信号通过硬线传输到发动机控制模块，经过处理和换算后发送到CAN总线，其他需要使用该信号的控制模块从总线读取该信号，作为控制输入参数。基于相同整车平台的自动变速器车型，相对于手动变速器车型，增加变速器控制模块，且输出轴转速或者车速传感器的类型随变速器供应商不同而变化。如果仍然采用车速信号通过发动机控制模块来采集的方案，不能实现平台的通用性，且整车其他电子控制单元需要进行软件更改和测试，开发和验证周期长。为此基于当前手动档车型系统架构，研讨一种用于各自动档车型通用的平台化的车速信号采集方案，同时尽可能保证车型平台其他模块的共用性。

1 手动变速器车型车速方案

在手动变速器车型上，如图1所示，输出轴转速或者车速传感器安装在变速器本体上，输出脉冲信号，该信号通过硬线传输到发动机控制模块的采集针脚，然后经过软件计算得到实时车速值。同时对采集到的脉冲信号进行诊断，判断传感器是否存在故障，如果按照诊断策略判断传感器存在故障，置位相应的故障标志位。发动机控制模块会把实时采集到的车速信号和相应的故障标志位发送到CAN总线。其他需要使用车速信号的电子控制单元模块从CAN总线读取对应的通信数据帧报文，按照信号定义从原始数据中解析得到车速信号的物理值和故障标志位，作为控制系统参数输入到应用软件中，完成相应的控制功能。

图1 手动变速器车型车速方案示意图

2 自动变速器车型车速方案

对于基于相同整车平台的自动变速器车型，输出轴转速和车速传感器类型随变速器类型和供应商不同而变化，故不能沿用手动变速器车型的通过发动机控制模块来采集车速信号的方案。需要重新设计，且方案尽可能减少相对于原方案的更改。如图2所示，传感器脉冲信号通过硬线传输到变速器控制模块的采集针脚，计算实时车速和故障标志位，同时把车速信号和标志位通过新报文ID（0x3E5）发送到CAN总线；发动机控制模块从CAN总线接收变速器控制模块发送的车速相关报文，解析后作为控制输入参数；同时填充到原手动变速器车型的车速信号报文ID（0x3E9）中，重新发送到总线，其他电子控制单元仍然读取原手动挡车型的车速报文ID，不需要进行软件更改。

图2 自动变速器车型车速方案

3 CAN通信网络负载率仿真模拟

自动变速器的车速方案相对于同整车平台的手动变速器车速方案，新增加一帧变速器控制模块转发的车速CAN通信数据帧。该数据帧和发动机控制模块转发的车速相关CAN通信数据帧周期一样（100 ms），新增的数据帧会增加整车动力网段的CAN通信负载率。使用功能强大的CAN通信仿真模拟和测试分析工具软件CANoe来搭建整车CAN通信模型[2-3]，对比分析该车速方案对整车CAN通信网络负载率的影响。仿真模型的搭建和测试步骤如下：

（1）使用CANDB++Editor根据整车CAN通信文档定义建立CAN通信数据库文件。

（2）创建绘制控制面板需要的各种位图文件，主要分为：控制、显示和电源管理3个部分。

（3）创建用于仿真过程中进行人机交互的控制和显示面板文件。

（4）用CAPL编程语言[4]编辑描述各电子控制单元CAN通信行为的源代码文件。

（5）连接CANoe硬件CANcase，把两个收发器进行环回连接，构成仿真运行的硬件环境。

（6）在CANoe软件中建立工程文件，在模拟的CAN总线上建立各个通信节点，关联描述各节点的CAN通信行为CAPL语言文件，编译和调试整个工程文件。

（7）仿真手动变速器车型和自动变速器车型的CAN通信，通过软件的CAN Statistics窗口观察2种车型的CAN通信负载率，包括：最大、最小和平均负载率。

表1 CAN负载率对比

如表1所示，自动变速器车速方案会使CAN通信负载率微弱的增加，增量约为0.5%～1.0%.该负载率在工程要求的范围内。

4 发动机控制模块软件更改和测试

4.1 车速有效性

在整车各模块钥匙上电的过程中，电子控制单元需要进行CAN通信初始化和外围传感器初始化。在从传感器获取到真实的车速信号前，变速器控制模块将车速信号和故障标志位填充初始默认值发送到CAN总线。目前默认车速值设置为327 km/h，故障标志位设置为True，表示此时车速值是无效值。如下表2所示。

表2 变速器控制模块发送的车速报文

故需要对发动机控制模块软件进行更改，接收到车速信号故障标志位为True时，采用内部默认值进行代替。

4.2 发动机控制模块CAN通信接口更改

对发动机控制模块的CAN通信接口软件进行更改，增加接收变速器控制模块发送的车速信号数据帧，然后把接收到的数据填充到原通信ID（0x3E9）中，发送到CAN总线供其他模块使用，同时对接收到的车速信号的故障标志位进行判断，标志位为True时，内部车速赋值为默认值0 km/h.如图3所示。

图3 发动机控制模块计算车速

在整车钥匙电KL15上电后，发动机需要进行节气门自学习，车速为0 km/h为必须满足的条件之一[5]，故把故障标志位为True时，默认车速值设置为0 km/h.

4.3 车速信号接口软件兼容性

手动变速器车型的车速由硬线输入的脉冲信号换算得到，自动变速器车型的车速通过CAN通信获得，为使用同一版软件处理上述2种情况，对发动机控制模块EMS的车速接口软件进行更改。使用配置字Codeword来根据不同变速器类型选择对应的车速源[6]，实现同一版本软件对所有车型的兼容性。

5 实车测试

实车测试变速器控制模块发出的车速信号vs_trans（km/h）和发动机控制模块转发的车速信号vs_ems（km/h），如下图4所示。

图4 实车测试车速信号

分析实车测试的车速信号数据，在加速、减速和稳定行驶的工况下，EMS转发车速都紧密跟随原车速信号，满足整车功能需求。

6 结束语

在不更改手动变速器车型CAN通信架构的情况下，本文提出的相同整车平台的自动变速器车型车速方案，满足整车CAN通信负载率的要求，同时在加速、减速和稳定行驶工况下均能满足整车功能需求。该方案仅需要对发动机控制模块软件进行更改，更改后的软件对手动变速器车型兼容，且不更改其他整车电子控制单元的软件，实现平台通用性的同时减少软件更改及测试的周期和成本。

[1]刘强，苏明军.分布式控制系统分析[J].辽宁工程技术大学学报，2004（24）：203-205.

[2]王任重，陈凌珊.基于CANoe的车载通信网络设计与仿真[J].海工程技术大学学报，2013（27）：338-342.

[3]张新波，孙泽昌，罗峰.使用CANoe对车身控制器局域网络仿真的研究[J].江苏大学学报（自然科学版），2003（24）：36-39.

[4]Bruce Emaus.Programming With CAPL[M/OL].http：//www. vector-cantech.com.December 14，2004.

[5]BOSCH M（E）7发动机管理系统匹配课程[Z].上海：联合汽车电子有限公司，2010：200-201.

[6]ME1788 FunctionSheet[Z].上海：联合汽车电子有限公司，2016：4215-4219.

Design and Test of Vehicle Speed Scheme for an Automatic Transmission

ZHU Hai-long，ZHAO Yan-hong，LI Xu-tao
（SAIC GM Wuling Automobile Limited by Share Ltd Technical Center，Liuzhou Guangxi 545007，China）

Compared with manual transmission models，the speed sensor is different from the original signal acquisition and processing module.The signal definition between the CAN communication architecture and the communication node needs to be adjusted and tested.In this paper，the speed of a certain automatic transmission model and the CAN communication based on the same platform manual transmission models are redesigned，simulation analysis and real vehicle signal test.The scheme can meet the functional requirements of the vehicle，and to a certain extent，reduce the cost of the vehicle.

automatic transmission；speed signal；simulation；test

U467.4

A < class="emphasis_bold">文章编号：1

1672-545X（2017）05-0166-03

2017-02-10

作者介绍：朱海龙（1990-），重庆奉节人，本科，工程师，主要从事发动机和变速器标定匹配工作。