史劍清，付 攀，趙靜藝，于麗娜

（鄭州日產(chǎn)汽車有限公司，河南鄭州450000）

基于INCA的純電動汽車VCU標(biāo)定方法

史劍清，付 攀，趙靜藝，于麗娜

（鄭州日產(chǎn)汽車有限公司，河南鄭州450000）

針對電動汽車VCU，利用INCA工具，通過A2L文件將VCU參數(shù)映射到標(biāo)定平臺，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、在線標(biāo)定、數(shù)據(jù)存儲和讀取等功能。通過該方法可以在線實(shí)時(shí)快速修改VCU控制參數(shù)，以達(dá)到提高整車動力性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性及其他附件正常工作的目的。

純電動汽車；VCU；標(biāo)定；INCA；A2L

新能源汽車具有低污染、低噪聲、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，特別是純電動汽車，能量來源簡單方便、實(shí)用性強(qiáng)，零排放等特點(diǎn)，近年來得到國家大力推廣。VCU（整車控制器）是純電動汽車控制系統(tǒng)的核心部件，承擔(dān)車輛的驅(qū)動控制、通訊管理、故障診斷處理、暖風(fēng)空調(diào)等附件管理等功能[1]。因此，在線實(shí)時(shí)修改純電動汽車VCU，可以方便快捷地標(biāo)定純電動汽車的各項(xiàng)功能、性能指標(biāo)，對電動汽車的研發(fā)和發(fā)展具有重要的意義。

1 標(biāo)定

標(biāo)定是指根據(jù)整車的各項(xiàng)性能要求，來調(diào)整優(yōu)化和確定整車上VCU的運(yùn)行及控制參數(shù)。標(biāo)定系統(tǒng)是指能將VCU中的標(biāo)定變量數(shù)據(jù)方便快捷的讀取到標(biāo)定平臺，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，同時(shí)可以將標(biāo)定后的數(shù)據(jù)寫入VCU，從而達(dá)到優(yōu)化VCU參數(shù)的目的。

以標(biāo)定驅(qū)動系統(tǒng)為例，電機(jī)控制器（MCU）將電機(jī)的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換為VCU可用的具體數(shù)字通過CAN網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。標(biāo)定是為了電機(jī)能夠按照VCU的控制達(dá)到希望的特性。VCU使用MCU反饋信息來進(jìn)行電機(jī)的控制，首先通過CAN信息獲得電機(jī)的工作狀態(tài)，然后通過控制一些執(zhí)行參數(shù)來調(diào)整電機(jī)工況達(dá)到理想狀態(tài)。新的狀態(tài)不停地被測量和調(diào)整直到達(dá)到一個(gè)穩(wěn)態(tài)。標(biāo)定就是調(diào)整這個(gè)過程中的一系列反饋系數(shù)，通過這樣的方式使電機(jī)達(dá)到所需的工作狀態(tài)，整個(gè)流程如圖1所示。汽車是一個(gè)非線性系統(tǒng)，控制算法無法靠某個(gè)特定的數(shù)學(xué)公式來實(shí)時(shí)計(jì)算出反饋系數(shù)。因此通常的做法是設(shè)定好一個(gè)各個(gè)執(zhí)行參數(shù)的表，然后根據(jù)MCU返回的值作為查找使用該表的依據(jù)。標(biāo)定工作實(shí)際就是設(shè)置確定這個(gè)參數(shù)表中的各個(gè)值。相同的VCU及驅(qū)動系統(tǒng)可以通過不同的有效標(biāo)定值的設(shè)置表現(xiàn)出不同的特性，可以設(shè)置成動力性強(qiáng)或者續(xù)駛里程遠(yuǎn)。

圖1 VCU標(biāo)定示意圖

2 INCA標(biāo)定系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案

INCA是德國ETAS公司為測試工程師和標(biāo)定工程師開發(fā)的一種便捷的測量標(biāo)定工具[2]，由圖形化的計(jì)算機(jī)操作界面、可以和VCU連接的進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的硬件兩部分組成，可采集VCU及車輛環(huán)境的測量信息，并能實(shí)時(shí)對參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

INCA系統(tǒng)與VCU連接方式有硬件解決方案和軟件解決方案兩種，如圖2所示：硬件解決方案需要專用的硬件設(shè)備，例如ETAS開發(fā)的ETK7.1，利用內(nèi)部RAM和ROM對參數(shù)進(jìn)行儲存轉(zhuǎn)換，ETK尺寸小巧，可直接RAM訪問，不影響μ-controller，不需要VCU額外資源，可使用多種車輛VCU，但是其成本較高；軟件解決方案是按照標(biāo)準(zhǔn)串行協(xié)議如KW2000、CCP協(xié)議等規(guī)范，將協(xié)議的驅(qū)動程序集成到被標(biāo)定VCU中，通過CAN、KLINE實(shí)現(xiàn)通訊，該種方法成本低、易于開發(fā)。

圖2 兩種連接解決方案

本文采用軟件解決方案（如圖3），將CCP協(xié)議集成在VCU源程序中，利用ETAS開發(fā)的ES590 CAN通信設(shè)備實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信，然后利用INCA軟件進(jìn)行標(biāo)定。

圖3 軟件解決方案

3 標(biāo)定過程

進(jìn)行標(biāo)定之前，需準(zhǔn)備配置文件，包括A2L file和HEX file兩部分。A2L file是數(shù)據(jù)文件，用來表示各標(biāo)定參數(shù)名稱、儲存地址、長度信息等，執(zhí)行ASAM-MC2標(biāo)準(zhǔn)[3]，一般的編譯方式是通過文本格式UltraEdit-32打開CodeWarrior編譯器中的MAP文件，將程序中各種變量的名稱、儲存地址等信息，根據(jù)需求按標(biāo)定變量和監(jiān)測變量的格式做成A2L文件。HEX file是使用CodeWarrior編譯器生成的*.hex文件，該文件是VCU源程序生成的代碼文件。需要注意的是*.a2l和*.hex文件必須和VCU源程序一致，否則不能標(biāo)定。

兩個(gè)文件準(zhǔn)備完成后，即可連接硬件，硬件設(shè)備包括安裝有INCA軟件的上位機(jī)、ES590通信設(shè)備，上位機(jī)通過ES590與VCU的CAN接口進(jìn)行連接。連接后將*.a2l和*.hex文件配置到項(xiàng)目文件，即可建立INCA與VCU的通信。所有標(biāo)定數(shù)據(jù)均在實(shí)驗(yàn)環(huán)境下進(jìn)行，可實(shí)現(xiàn)測量和標(biāo)定變量顯示以及數(shù)據(jù)存儲設(shè)定。整個(gè)軟硬件模塊構(gòu)成如圖4.

圖4 INCA軟件模塊功能

標(biāo)定時(shí)，INCA內(nèi)部分為兩個(gè)工作頁，分別是WP（working page）和RP（reference page）。其中WP是儲存在RAM中標(biāo)定數(shù)據(jù)的映射，RP是存在VCU的Flash或ROM中需要標(biāo)定的數(shù)據(jù)，標(biāo)定時(shí)只需修改WP中參數(shù)，然后將WP參數(shù)映射到RP即可。

4 標(biāo)定系統(tǒng)應(yīng)用

通過上述INCA的標(biāo)定流程，可以標(biāo)定和監(jiān)控VCU中定義的所有全局變量，并能根據(jù)需求顯示數(shù)據(jù)與VCU數(shù)據(jù)間的便宜與轉(zhuǎn)換。VCU是純電動汽車控制系統(tǒng)的核心部件，承擔(dān)車輛的驅(qū)動控制、通訊管理、故障診斷處理、暖風(fēng)空調(diào)等附件管理。根據(jù)這些功能需求，需要精確標(biāo)定電子油門、輸出扭矩曲線、制動力分配、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速等，需要監(jiān)聽的數(shù)據(jù)包括車速、電機(jī)轉(zhuǎn)速、控制器溫度、電池電量、鑰匙開關(guān)、充電狀態(tài)、繼電器狀態(tài)等。

VCU參數(shù)標(biāo)定一個(gè)重要工作時(shí)標(biāo)定輸出扭矩對應(yīng)油門踏板開度、電池SOC的關(guān)系。在A2L文件中定義這三個(gè)參數(shù)在VCU中的文職、數(shù)據(jù)長度、比例因子、偏移量等參數(shù)后，可在INCA中將油門開度、SOC值分別于三維MAP圖中X，Y坐標(biāo)軸關(guān)聯(lián)，將Z軸定義為扭矩輸出值，就可以直觀繪制出扭矩輸出曲線，進(jìn)行標(biāo)定；在參數(shù)監(jiān)聽方面，根據(jù)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性要求，設(shè)置采集周期后，通過數(shù)字窗口和曲線窗口顯示，對狀態(tài)參數(shù)監(jiān)聽可使用數(shù)字窗口顯示，對數(shù)據(jù)參數(shù)監(jiān)聽可使用曲線窗口，能直觀顯示參數(shù)的變化規(guī)律和趨勢。

5 結(jié)束語

INCA是汽車電子行業(yè)標(biāo)定領(lǐng)域主流的標(biāo)定工具，針對電動汽車VCU，只需在VCU中集成CCP協(xié)議，編寫合適的A2L文件，即可實(shí)現(xiàn)與INCA的無縫連接。利用INCA本身強(qiáng)大的標(biāo)定功能，對VCU進(jìn)行快速、可靠的標(biāo)定，從而大大降低開發(fā)成本和時(shí)間。

[1]劉成.搭載兩檔AMT的純電動汽車整車控制器研究[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2013.

[2]蘇萬檣，謝小娟.基于S12XE的嵌入式系統(tǒng)利用INCA實(shí)現(xiàn)CCP標(biāo)定[J].山西電子技術(shù)，2014（3）：3-5.

[3]ASAM MCD-2MC Measurement and Calibration Data Speci fication Version 1.6：ASAM e.V.[Z].2009-2-1.

The Calibration Method of VCU for BEV Based on INCA

SHIJian-qing，F(xiàn)U Pan，ZHAO Jing-yi，YU Li-na
（Zhengzhou Nissan Automobile Co.，Ltd.，Zhengzhou Henan 450000，China）

In view of the electric vehicle VCU，using the INCA tool，the VCU parameter is mapped to the calibration platform through the A2L file，and realizes the functions of data acquisition，on-line calibration，data storage and reading.By thismethod，the VCU control parameters can be modified online and quickly，so as to improve the vehicle's dynamic performance，comfort，economy and other accessories.

BEV；VCU；calibration method；INCA；A2L

TP206

A

1672-545X（2017）04-0126-03

2017-01-05

史劍清（1989-），男，河南鄭州人，研究生，助理工程師，現(xiàn)從事電動車研發(fā)；付攀（1990-），男，河南安陽人，本科，助理工程師，現(xiàn)從事電動車研發(fā)；趙靜藝（1989-），女，河南洛陽人，研究生，助理工程師，現(xiàn)從事電動車研發(fā)；于麗娜（1986-），女，黑龍江七臺河人，研究生，工程師，現(xiàn)從事電動車研發(fā)。