电子控制单元ECU针脚可配置功能研究与应用

张国花 刘晓波 许晓梦

（潍柴动力股份有限公司 山东省潍坊市 261061）

在国家大力提倡节能减排的影响下，随着国四，国六排放标准的出台，在国家排放要求越来越严格的当下，为了降功耗，减少污染物的排放，电子控制单元ECU作为柴油机发动机的电子核心控制器件，在柴油机车辆上是应用越来越广泛。当前柴油机装置的车辆也越来越多元化，这样对电子控制单元ECU的需求越来越多样化。电子控制单元ECU的软件功能是依据不同客户需求进行开发的，但电子控制单元ECU硬件资源有限，无法做到同时满足所有需求。当前应对此矛盾的方法是开发不同版本的软件以适应各客户需求。当前同一电子控制单元ECU产品多版程序，多版数据并存，不同版本的软件数据日积月累，需要大量的人力、物力进行维护并且极容易发生错误。本文提出一种可以解决以上问题的方案，不同的客户需求在同一版软件上实现，通过数据标定来满足不同需求，减少了软件的版本数量杂乱多造成的隐患问题。

1 设计背景

随着汽车保有量的不断增长，资源短缺和环境污染问题特别突出。电子控制单元ECU在柴油机排放及执行器控制方面，有着不可比拟的优点，可以对燃油喷射精确控制，对执行器的故障可以连续监测诊断极大了提高了柴油机的绿色性能及经济性能。

但是柴油机匹配的车型多元化发展对电子控制单元ECU的功能要求及电子控制单元ECU的硬件支持范围要求越来越高及多样化。当前不同厂家开发的满足客户的各种需求，需要有不同的硬件平台，导致采购成本及维护的成本增加，也对后期的产品管理带来了难度。为了便于管理及降低成本，目前使用的电子控制单元ECU硬件采用的硬件针脚资源尽量多，但是随着市场上的车型配套选择越来越多样化，当前电子控制单元ECU针脚硬件资源仍然难以同时满足客户的多样化需求。当前解决办法是根据不同的需求，开发不同的软件版本，导致多版本软件共存的情况出现。电子控制单元ECU的每一版软件需要软件集成、测试、验证、数据开发等流程执行完毕后才能释放新的软件版本，无形中增加了很多人力、物力的支出。更严重的是同时进行不同软件的维护，软件及数据相互混淆的隐患增大，带来不可预估的后果。

2 针脚可配置的实现方式

2.1 针脚可配置简介

本方案使用软件逻辑方式实现了硬件针脚功能可配置。功能的具体实现方法是，不局限于固定的电子控制单元ECU硬件功能，而是把ECU设计的硬件支持范围放宽，再对软件逻辑进行设计，所有的执行器传感器与电子控制单元ECU的连接使用数据来进行匹配，并不讲执行器、传感器与电子控制单元ECU的具体连接做成固定功能。在数据的可选项内将所有的针脚及功能全部列出，同一版软件，可以对照不同的需求列表，逐一功能进行配置，生成当前需求号对应的固定数据文件即可实现功能匹配，无需变更软件版本。

2.2 软件功能开发流程

电子控制单元ECU作为柴油机的核心控件，软件逻辑及模型的设计是重中之重，每款车型的配置，功能的开发，都是经过了大量的软件逻辑设计及功能验证。当前电子控制单元ECU软件的开发时间主要消耗在以下方面，软件功能逻辑开发，软件集成，内部测试验证，台架验证，整车验证，软件内部发布，数据开发，数据验证，软件对外发布。对应以上开发流程，不同的需求开发不同功能软件时，需要重复上述步骤，耗费了大量人力物力，而且，由于开发资源的局限性造成各个需求开发无法同时期完成，延误市场匹配的交付节点。

图1：软件开发流程

表1：软件发布时功能与针脚对应关系

图2：电子控制单元ECU针脚配置的流程图

本文提供的方法可以通过将不同的需求在同一版软件内实现来解决以上问题。对不同需求进行编号，进行对应编号的数据开发，数据验证，大大减少了开发时间。具体流程见图1，开发内容由之前全部流程的重复，变成了最后的三个步骤的分别实现。

2.3 实现方式

首先电子控制单元ECU要在硬件设计时，所有的功能都要做到匹配宽度的冗余量。然后开发软件架构逻辑，所有的执行器驱动，传感器的采集，并不依赖于某一个硬件通道，而是硬件通道值全部使用数据来实现。即通过软件逻辑设计将每个功能所对应的硬件针脚编号设为标定量，标定量的初值根据当前需求进行默认设置，如果后期需求对象的硬件资源需求有变更，只修改发生新变化的功能所映射的标定量的值，无需进行软件重新开发，即可完成一个需求的匹配开发。

2.4 方案详解

通过整理目前不同硬件资源需求，对不同的需求进行分析及归类，根据需求选择合适的电子控制单元ECU硬件平台进行产品开发。

分析当前的电子控制单元ECU的硬件资源，根据电子控制单元ECU的硬件资源划分不同的硬件资源属性。分别为模拟信号采集，数字信号输入，数字信号输出，频率信号采集，频率信号输出，以及各种类型的驱动针脚。通过软件逻辑将所有硬件功能需求全部开发进入软件，将全部功能做到可以通过数据标定，实现当前需求的实际功能。

为保证功能的有效性，硬件资源针脚的可配置范围仅限于同一类别内。类别分类如下：所有的模拟采集归为一类，所有的数字信号输入归为一类，所有的数字信号输出归为一类，所有的频率输入归为一类，所有的频率输出归为一类，特殊的驱动针脚归为一类。这样的方式可以在对不同的客户功能进行数据固化时，数据操作人员便于操作，降低出错概率。

在软件发布后，数据开发人员根据不同需求的不同功能，开发不同对应需求编号的数据文件，实现同一版软件实现所有需求的目的。

2.5 具体流程

软件逻辑设计的执行传感器的与电子控制单元ECU的通道匹配，具体以针脚标定量数据模式显示，针脚标定量显示举例如表1所示。

数据开发人员根据不同的功能需求依次进行需求编号，核对当前默认配置数据是否符合当前需求，不能满足的需求时，选择需要配置的针脚号，其他当前功能需求列表用不到的功能，将其对应的针脚标定量设置为“NOT_USE”，生成数据文件并固化进行专用的订货号编号。见图2，软件发布时功能与针脚对应关系。

在后续的软件升级过程时，没有新功能需求的前提下，不需要更新数据文件，也无需维护。如果有新的功能需求提出，只需要更新对应的订货号数据文件即可。

在进行数据功能验证时，需要将当前订货号的功能数据文件刷写进电子控制单元ECU内部，才能进行对应的功能开启，实时标定并不能进行当前功能的开启。

具体实施流程如图2。

具体的使用方式，依据上述配置流程图的举例说明：当某需求编号对应的针脚PIN_101功能是配置在了油门踏板1信号采集上，但是默认针脚数据是配置在了油门踏板2信号采集上，选择油门踏板1对应的功能变量选择PIN_101，油门踏板2选择“NOT_USE”或者其他需求针脚，刷写数据文件到电子控制单元ECU内部，下个驾驶循环，油门踏板1信号就会根据当前的数据进行对应的功能信号采集。

相较于不同针脚需求及执行器需求，软件版本相同，不同的只是数据，这样对于软件的维护，节省了大量的开发、验证时间，也降低了软件版本混淆可能性。

2.6 注意事项

电子控制单元ECU的硬件范围支持模式较宽泛，可以实现具体功能与通道号的灵魂选择，但是需要额外注意的是，数据维护人员要确认针脚功能的数据的准确性及可靠性，不允许同一针脚配置不同软件功能的数据产出。对于每一款针脚功能的数据，在数据开发完固化之前要进行充分的功能测试。

对于每一款针脚的功能选择，要严格按照硬件的真实情况配置。例如不允许电压型模拟采集通道配置到电阻类针脚上，这种情况下的传感器信号采集准确度不可信，驱动针脚也要根据执行器的不同情况选择合理驱动能力针脚，否则执行器不能正常工作，对电子控制单元ECU也会造成一定损坏。具体的配置方法，要根据电子控制单元ECU配备的针脚可配置方案指导文档进行数据开发。

3 性能分析

此方案由维护不同软件版本、不同的数据，改成了维护同一版本的不同数据。节省了大量的开发时间、验证时间，也减少了软件错刷的隐患，非常适用于目前市场上的多元化需求。

4 结论

（1）此方案可以将电子控制单元ECU的匹配开发由维护不同软件版本，升级成维护同一版本的不同数据。

（2）此方案节省了大量的开发时间、验证时间，也降低了软件版本匹配错误的隐患。

（3）由于数据文件的灵活性，此方案可以非常快速有效灵活的匹配不同客户需求，非常适用于目前市场上的多元化需求。