Kvaser Leaf Light v2工具在发动机控制器标定中的应用

摘 要：文章介绍了Kvaser Leaf Light v2工具在某一款乘用车发动机控制器（ECU）标定中的应用。发动机的性能直接影响汽车的动力输出、燃油效率以及运行是否平稳等，发动机是汽车的核心部件；而发动机控制器（ECU）可以控制发动机在各个工况下的运行状况，保证汽车在各个工况下达到最佳状态，实现较好的节油效果以及较好的运行状态。

关键词：Kvaser 发动机 发动机控制器

随着中国汽车产业的长期坚持发展，汽车市场逐步扩大，汽车作为消费品已走进千家万户中，伴随对汽车的感知能力增强，人们对汽车的各项性能要求也越来越高，经济性舒适性也成为大部分用户关注的要素。同时全球气候问题以及能源问题的日益紧张，对汽车的节能减排方面也提出更高的要求，通过对发动机控制单元（ECU）的参数进行调试和优化，不仅可以使车辆在不同的道路、环境条件下达到最佳的性能表现，还能有效降低排放物的量级，减少对环境的污染。

调试和优化发动机控制单元（ECU）的参数需要特别的工具实现汽车与软件的联系，Kvaser Leaf Light v2是一家瑞典公司推出的将计算机连接到CAN总线网络的CAN总线分析设备，该产品接口采用了USB2.0兼容接口和D-SUB连接器，相较于其他工具，特点是小巧、轻便，操作简单。

下文将基于解决某款乘用车在我国西北某地驾评过程中存在驻车状态开启空调AC ON和关闭空调AC OFF两个瞬态工况发动机运行不稳定、车身抖动的问题点，介绍该工具在ECU标定调试中的应用。

1 发动机标定系统的硬件环境建立

发动机标定系统的硬件包括PC机、Kvaser Leaf Light v2以及发动机控制器ECU。PC机和Kvaser通过USB接口建立信号链接，Kvaser的D-SUB接口连接至汽车信号接口，实际应用中常通过OBD接口与汽车连接[1]。

2 发动机标定系统的软件环境建立

发动机标定软件常用INCA ，INCA是ETAS公司旗下的一款基础产品，能够与硬件在环仿真（HIL）系统以及其他实验平台进行接口交互。HIL系统通过接入真实的控制器，采用或部分采用实时仿真模型来模拟被控对象和系统运行环境，实现整个系统的仿真测试[2]。

INCA具备完善的标定以及测试功能，支持CCP和XCP等协议，应用范围广泛，可以满足诸多需求。

2.1 软件环境建立流程

2.1.1 明确标定对象及标定目的

在标定前需明确标定的对象、标定的外界环境（在什么工况下进行标定）、标定过程中需要使用到信号参数以及信号的传递方式。

2.1.2 标定前准备

明确测试车辆上ECU现有的软件状态，同步确认影响标定的其他系统（如电气系统、变速箱控制系统、制动系统等）软硬件状态，需保障车辆运行安全稳定。通过Kvasers将标定用的软件以及环境界面先保存在电脑的某个文件中，然后添加到INCA的标定窗口上。

标定窗口建立时，软件上的硬件通道选择应与实际应用的标定硬件相匹配，实际标定硬件为Kvaser时，选择的硬件通道为J2534，J2534中的协议选择CCP或者XCP。在实际标定时不同的标定公司使用的标定协议可能不同，具体应根据标定公司来选择使用CCP还是XCP。

2.1.3 开始标定并进行数据采集

进入实验环境界面，将参考界面切换成工作界面。在环境中添加标定需要用到的参数。

标定结束后点击数据保存按钮，记录下的数据可以对标定进行数据验证、分析。下面介绍实际应用案例。

3 发动机控制器标定的实际应用

某款乘用车在我国西北某地驾评，当地环境温度较高，在此环境温度下驻车状态开启空调AC ON和关闭空调AC OFF两个瞬态工况发动机运行不稳定，影响性能验收指标。下面以该款乘用车在某企业省重点整车高低温环境实验室中驻车状态下的发动机管理系统与空调匹配标定调试为说明，通过此次标定有效改善了该款乘用车在高温环境下驻车状态AC ON和AC OFF两个瞬态工况发动机运行状态。

3.1 实验环境

实验开始前确定环境温度、湿度、辐照强度，试验前的整车状态确认（试验前必须保证油水充足），试验车辆布点、接线、温度采集器的插线、转毂设备调试、车辆固定，试验舱升温调试等，本次标定设定的模拟户外环境为：环境温度40℃/50℃；湿度50%；辐照强度1100w/m2。

3.2 驻车状态下的空调标定过程

本次标定是对驻车状态下外界环境温度为40℃/50℃下开启空调（AC ON）后的发动机怠速转速为790rpm、900rpm、1000rpm、1250rpm、1500rpm、2000rpm、3000rpm、4000rpm这几个工况下进行空调扭矩补偿标定。

调出空调标定过程需要的参数，包括驻车空调开启目标怠速MAP图、驻车瞬态空调补偿扭矩MAP图、怠速扭矩自学习值、怠速扭矩控制i部分以及一些基本参数（发动机转速、车速、空调系统请求信号和压缩机信号等）。

标定数据分析，标定前的空调补偿扭矩如下图1所示：

在此标定补偿扭矩下可以得到各个驻车空调开启目标怠速转速下的发动机运行状态，图2是40℃下驻车空调开启目标怠速为790rpm的测量数据。

标定前，驻车状态下空调开启目标怠速转速维持在790rpm左右，怠速扭矩自学习值为2.563%、怠速扭矩控制i部分值为-0.370%，两部分之和I=2.193%，满足怠速扭矩自学习值与怠速扭矩控制i部分之和I≤6%。在关闭空调的瞬间，发动机怠速转速上冲，上冲值为40-50rpm，开启空调又出现转速下跌，有一个20-30rpm的跌坑，发动机运行不平稳，不仅会使车身抖动，影响驾驶员与乘客的乘坐舒适性，还会增大油耗。

由怠速扭矩自学习值为2.563%和怠速扭矩控制i部分值为-0.370%可知，学习值的学习方向是往小的方向学习，可知空调补偿扭矩过大，通过适当减小空调补偿扭矩，驻车状态下空调开启目标怠速转速依旧在790rpm左右上下波动，在关闭空调瞬间有转速上冲，上冲值为30-40rpm，开启空调时有转速下跌，下跌值为15-20rpm，上冲转速与下跌转速较标定前均有明显衰减，通过继续适当减小空调补偿扭矩，得到图3数据。

继续减小空调补偿扭矩后，发动机怠速转速在关闭空调和开启空调基本上没有出现转速上冲和跌坑的现象，此时的怠速扭矩自学习值为0.400%、怠速扭矩控制i部分值为0.031%，两部分之和I=0.431%，满足怠速扭矩自学习值与怠速扭矩控制i部分之和I≤6%。说明此工况下的空调补偿扭矩合适，满足要求。

40℃/50℃下的其他工况的标定方法与上述方法一致，经过一系列的标定后得到各个工况下合适的空调补偿扭矩，如图4所示。

3.3 滑行动态验证

验证数据分析：滑行动态验证需要对以下五个工况进行验证：

（1）在整车高低温环境试验室中进行空档滑行工况验证，调节环境试验室的温度为50℃，将发动机转速提升至2000rpm左右，开关AC。

如图5所示，发动机转速提升至2000rpm左右，松开油门踏板，将档位切成N档，使汽车处于滑行状态，开关AC，发动机转速出现一个微小突起，该突起在可接受范围内，对发动机的影响不大，发动机运行比较平稳，状态良好。

（2）带档滑行（1/2/3档，转速2000rpm左右，开关AC），可点踩油门。

如图6所示，在1/2/3档三个档位处于滑行工况，开关AC，从整体上看开关AC对发动机的转速影响不大，发动机转速曲线比较光滑，发动机的运行状态良好，不影响驾驶性与乘坐舒适性。

（3）分别在开关空调的情况下带档行车踩油门至较高转速后（2000r左右）滑行，滑行过程挂空挡。

（4）踩刹车滑行时开关AC（发动机转速2000rpm以下）。

（5）2档滑行工况，20km/h滑到15km/h，快速踩制动，到5km/h松刹车，立即踩油门，通过数据确认转速波动情况。

经过上述五个工况对空调补偿扭矩的验证，可以看出本次标定有效改善了空调开启AC ON与空调关闭AC OFF的两个瞬态下发动机的运行状态。标定前发动机的运行状态不稳定，AC ON与AC OFF发动机会出现转速上冲与跌坑，驻车空调开启怠速运行不稳定，会使燃料燃烧不充分，影响燃油经济性，汽车发生明显抖动，影响驾驶员的驾驶性与乘客的乘坐舒适性；标定后发动机的运行状态良好，运行平稳，发动机转速平缓，改善汽车的燃油经济性，提高车辆的驾驶性与乘客的乘坐舒适性，顺利通过了该款车型的公司级性能指标验收，保证了车型的按时投产。

4 结论

本文基于Kvaser工具对ECU进行标定，搭建Kvaser与PC机、汽车连接架构模型应用。本次标定的重点是优化空调补偿扭矩，标定后汽车运行状态良好，改善车辆的驾驶性与乘客的乘坐舒适性，同时改善了开空调下汽车的燃油经济性。

标定过程中应特别注意怠速扭矩自学习值和怠速扭矩控制i部分，这两部分之和必须满足标定要求；对于其他的标定内容，i向学习值也都必须满足标定要求。

随着科技的进步，对汽车的性能要求越来越高，对ECU的标定也提出了更高要求，更加精确、合理的ECU标定是未来的发展趋势。

参考文献：

[1]王邵龙，谷原野，刘德利，等.基于KvaserLeafLightv2的车载控制单元Bootloader测试系统设计[J].汽车电器，2018（05）：48-50.

[2]王文霞，王德军，毕国栋，等.发动机控制器硬件在环仿真测试研究[J].汽车电器，2024（06）：69-71.