纯电动汽车整车控制器标定系统的研究

贾道明

摘要：随着环保和能源问题的日益严峻，新能源汽车得到了广阔的发展空间。与此同时，新能源汽车的车载电控系统之间的通信变得更加复杂，众多的整车控制参数需要标定和改善，以实现各个电控单元的相互协调，使整车性能品质得到更高级的发展。

1.背景及意义

如今，汽车的智能化程度不断加深。与传统汽车的控制系统对比而言，纯电动汽车的电控系统的数量更多并且控制策略更为复杂。这就需要开发工程师持续的监控实时运行过程中电子控制单元的控制参数，并对这些参数进行持续的优化及修改，以实现整车性能的满足。

2.测量与标定系统PC端软件开发

2.1测量与标定系统总体设计

在整车控制器中实现标定功能，可以全程监测各个电子控制单元的运行参数，然后利用这些参数对整车的性能进行优化和调整。本节首先分析整车控制器的标定需求，然后分析了电机驱动系统中优化电机性能需要的参数，最后确定测量与标定系统的框架结构。

2.1.1纯电动汽车整车控制器标定需求分析

纯电动汽车的整车系统架构包括整车控制器、电机控制器、电池系统、组合仪表以及一些信号传感器等。整车控制器通过CAN总线获取电机系统和电池系统的相关信息，比如电机转速、电机电流、电池剩余容量、电池温度等，并且根据驾驶员的操作指令如档位信息、钥匙信息及加速、制动踏板位置等综合分析后做出判断，发出相应的控制指令给电机控制器、电池控制器和组合仪表等电子控制单元，从而保证整车在平稳、可靠及高效的情况下运行。

2.1.2整车控制器电机驱动模式

纯电动汽车整车控制器的驱动模式是驾驶者踩下加迷踏板后，整车控制器通过模拟信号输入电路采集加迷踏板的电压值，并且将此电压值换算：0-100区间内的加迷踏板开度。然后根据此加迷踏板开度和当前车迷输出电机转矩。

对加速踏板的电压值采取不同的控制策略都会生成不同的电机转矩，进而对整车的驱动也不相同。

整车控制器中通常保存有所有状况下电机的口标转矩曲线，都是根据以往经验值并且结合车辆当前车迷和加迷踏板开度实时标定而成的。一般情况下，整车控制器对电机发出的口标转矩都不能超过此电机在当前转迷下输出的最大力矩踢AP （n）极限值。

2.1.3测量与标定系统整体架构

整车控制器测量与标定系统的整体架构是以ASAP標准为基础而组建的。

PC端标定软件的主要任务有界面设计、标定测量模块的实现、CCP协议的解析以及A2L文件信息提取。PC端标定软件是基于VB. net软件来实现的，各个参数信息可通过列表、波形图的方式简单明了的呈现出来。CCP协议的解析模块能够实现CAN报文与CCP命令、ECU参数信息之间的相互转换。A2L文件提取测量与标定参数的地址、大小、数据类型等相关信息。

ECU端标定软件是在整车控制器中集成了CAN驱动程序和CCP协议栈。CAN驱动程序包含了CAN报文的发送与接收。CCP协议栈主要由CCP消息的命令解析与执行、反馈DTO消息给PC端标定软件等任务组成的。

USB-CAN设备采用的是现有的CAN设备，主要实现两个任务，也就是接收来自从设备反馈的消息传输给PC端标定软件系统和将PC端标定软件的命令消息发送到CAN总线中。

基于ASAP2标准的A2L文件是对ECU详细描述的文件，它包括了ECU内部参数的地址、大小以及数据类型等信息，它独立于PC端标定系统和从设备ECU，是这两者之间交换信息的基础。

2.2设备管理

设备管理界面从四个方面来设计，包括USB CAN设备的初始化、CCP参数配置、从设备ECU连接与断开、通信报文显示。

实现测量与标定功能需要在PC端标定软件与从设备ECU之间建立起通信，它是通过USB-CAN设备来连接的。本设计中先是添加了4个ComboBox控件，用于显示用户可以从中选择的项的列表，分别是设备名称、设备索引号、波特率以及CAN通道号。然后设置了2个Button控件，用于连接USB-CAN设备和启动USB-CAN设备。

PC端标定软件通过调用USB-CAN设备的基本标准库函数来初始化USB-CAN设备，先通过设备名称的ComboBox控件选择设备的型号为USB-CAN-2E-U。其次，通过同样的方法在设备索引号的ComboBox控件中选择设备的索引号为0，波特率的ComboBox控件中选择波特率为SOOkb/s，以及CAN通道号为0。在设置完这些初始化数据后，就可以按下“连接USBCAN" Button控件进入USB-CAN设备的初始化。

2.3数据标定

标定数据本质上来说就是通过不断地调整从设备ECU中的标定参数，来获得ECU最佳的控制性能。和监测数据相同，添加“导入标定信号”Button控件导入文件，并将文件的地址显示在TextBox文本框内。

当按下“导入标定信号”Button后，打开文件对话框，选择A2L文件。以CHARACTERISTIC为关键词，逐行读取A2L文件，直到文件的最后一行，当匹配到关键词CHARACTERISTIC时，就解析该CHARACTERISTIC模块中的信息，即标定数据的相关信息。设置一个DataGridView控件，将这些标定数据的信息显示在该控件中。

3功能测试

3.1底层驱动测试

底层驱动测试总共有两个方面：CAN驱动测试和CCP Driver测试。CAN驱动测试的部分是CAN报文发送和CAN报文接收。CCP Driver测试的是从设备ECU能否正确地解析PC端标定软件发送的CCP命令并且做出正确的反馈给PC端标定软件。这两个方面的测试都可以使用CANTest上位机来模拟CCP命令发送，并且接收从设备ECU反馈的报文，观测从设备ECU能否正确的完成PC端标定系统发送的命令。这些对底层驱动的测试仅仅只能表示ECU端软件的准确性，不能代表整个标定系统的准确性，因此仍然需要在实车上使用上PC端标定软件系统来进行一一验证。

CANTest上位机来模拟了3个CCP命令发送给从设备ECU，对比CCP协议，从设备ECU均做出了正确的反馈。这3个命令分别是：CONNECT， EXCHANGE ID， GET CCP VERSION。这里只是对CCP命令中一部分做了测试，其他的命令在实车试验中可验证。

3.2标定系统连接测试

标定系统连接测试包括USB CAN设备的初始化和从设备ECU连接与断开。PC端标定软件通过USB-CAN设备与从设备ECU相连之后，给ECU供电，先进行USB-CAN设备的初始化，然后点击“连接ECU'’按钮连接从设备ECU。

在成功连接到从设备ECU后，可点击“断开ECU'’按钮断开与从设备ECU的逻辑连接。

3.3监测功能测试

在实车试验中，当驾驶者踩下加迷踏板后，整车控制器通过模拟信号输入电路，获取加速踏板的电压值，并且将此电压值换算成0-100区间内的加迷踏板开度。然后依据此加迷踏板开度和当前车迷输出电机转矩。与此同时，整车控制器还采集电机的转速等信息。

4总结

标定工作是纯电动汽车研发进程中很重要的一环，有着极其重要的作用。本文设计并实现了一个用于整车控制器的测量与标定系统，它可以实时监测各电子控制单元及传感器的信息，并且通过修改整车控制器内的参数来优化控制算法，同时还可以检测整车控制器在极限环境下可能存在的功能漏洞。

参考文献

[1]董伟.纯电动汽车整车控制策略研究[J].现代制造技术与装备，2018（07）：51-53.

[2]周能辉，杜森，李磊，赵春明.电动汽车通用型监控及标定系统的研发[J]汽车技术，2013（02）：46-50.