（车辆工程专业论文）电容式混合动力轿车整车标定系统的研究与开发.pdf

、 虬 _ i f 6 0 0 e a a q t u a o a ( i 8 u u 9 9 u i s u j oa o l s g l a i 2 03 9 疆9 qo t t la o j s l u a t u a a ! n b a l ia q lj o l u a t u l i u i n d 弘! l a l z du ；p o 弭i t u q n s u i i ：暑u a q z8 t r e a3 0 a d j g qp a s ! a p v e ! fn ho t u e n 细 8 u v 9 9 u ! s u ao l a ! q o a u ! s t s o t l lv i b 3p ! a q a h a o l ! a b d n da a d n s b j om a l s 疋su o p , u a q ! l u d ! u f li o a l u o dj ol u a m d o l o a o ( ip u bq a a u a s o h s u u 9 9 u ! s u ga o m o dp u ：b 盔j 9 u 日j o0 8 0 l l o o i o o q a s3 w t a p 它j o3 i i 工 s o t l n e u o a l s gp u es a ! l n e u o a a v j o & ! s a o a ! u f l 暑u ! m n i，j， j 譬。 承诺书 l i i i iii i l l l ”。 y i 。11 本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进 行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致 谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位 或证书而使用过的材料。 本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本承诺书) 作者签名：胡毫日期：矽口年乡月 一 i 叫q 1 南京航空航天大学硕士学位论文 摘要 整车控制器作为混合动力汽车的控制核心，用于能量管理与动力系统控制，其中参数必须 得到优化与标定。标定是根据发动机及整车的动力性、经济性、排放等各项性能要求来调整、 优化和确定电控系统软件的运行参数( 发动机转速、冷却水温度等) 、控制参数和各控制数学模 型的整个过程。随着汽车电子技术的发展，控制器的标定已成为汽车电子控制装置开发的一个 重要环节。 本文介绍了所研发混合动力样车的整乍控制器，在对样车动力系统子网c a n 总线设计的基 础上搭建了整车控制器标定系统。 为了梳理混合动力轿车复杂的工况，本文所提出的控制策略着重就驻车上况、起动t 况和 制动工况三种：【作模式进行精细控制，并在此基础上制定整车标定实验大纲，确定所有参数的 标定范围，以及整车性能指标。 本文还将开发出的基于c c p 协议的标定系统应用到整车控制器的标定试验中，在混合动力 车各一l ：作模式卜在硬件在环实验平台上对控制器的控制参数进行了调整和优化，有效实现了控 制策略的预期目标。 关键词：混合动力车，控制策略，c c p 协议，标定 电容式混合动力轿车整车标定系统的研究与开发 a b s t r a c t v e h i c l ec o n t r o lu n i t ，w h o s em a i nf u n c t i o ni se n e r g ym a n a g e m e n ta n dp o w e r t r a i nc o n t r o l ，i st h e c o n t r o lc e n t e ro fah e v p a r a m e t e r si nt h ec o n t r o lu n i t ，w h i c ha r eo n eo ft h ek e yf a c t o r sf o r r e a l i z i n g t h ep e r f o r m a n c eo fah e v , n e e dt ob eo p t i m i z e da n dc a l i b r a t e d a c c o r d i n gt ot h eo p t i m i z a t i o no f t h ev e h i c l a rp e r f o r m a n c e ss u c ha sp o w e r , e c o n o m i c s ，e m i s s i o n s ， e t c ，c a l i b r a t i o na d j u s t sa n do p t i m i z e st h eo p e r a t i n gp a r a m e t e r sa n dc o n t r o lp a r a m e t e r so ft h e e l e c t r o n i cc o n t r o ls y s t e ms o f t w a r e w i t ht h ed e v e l o p m e n to fa u t o m o t i v ee l e c t r o n i ct e c h n o l o g y , c a l i b r a t i o no fa u t o m o t i v ee l e c t r o n i cc o n t r o ld e v i c e sh a v eb e c o m ea ni m p o r t a n tp a r to ft h e d e v e l o p m e n t t h ep a p e rd e s c r i b e st h ev e h i c l a rc o n t r o lu n i to ft h eh y b r i de l e c t r i cc a r t h ec a l i b r a t i o ns y s t e mo f t h ev e h i c l a rc o n t r o lu n i ti sc o n s t r u c t e di nt h ep a p e r , o i lt h eb a s i so ft h ep r e s e n t a t i o no ft h ec a no ft h e d r i v et r a i no ft h ep r o t o t y p e t oa d a p tt oc o m p l i c a t e do p e r a t i o nc o n d i t i o n ，t h ec o n t r o ls t r a t e g yi sd i v i d e di n t ot h r e em o d e s ：s t a r t m o d e ，i d l em o d e ，d r i v i n gm o d ea n db r a k em o d e ，r e l yo nw h i c h t h ee f f e c t i v ec o n t r o lo fh y b r i ds y s t e mi s s u c c e s s f u l l yr e a l i z e d c c pc a l i b r a t i o ns y s t e mi su t i l i z e di nt h ec a l i b r a t i o no fv e h i c l e c o n t r o lu n i t a f t e rt h ec a l i b r a t i o n o fr e l a t i v ep a r a m e t e r so fd i f f e r e n to p e r a t i o nm o d e s ，t h et a r g e t so fp o w e rp e r f o r m a n c eh a v eb e e nw e l l r e a l i z e d k e y w o r d s ：h y b r i de l e c t r i cv e h i c l e ，c o n t r o ls t r a t e g y , c c p , c a l i b r a t i o n d l i i 南京航空航天大学硕十学位论文 目录 摘 要。i a b s t r a c t i i 目录i i i 图表清单v 镰一章锩论1 1 1 引言l 1 2 混合动力技术与整车控制单元。1 1 2 1 混合动力技术l 1 2 2 混合动力整车控制单元3 1 3 控制单元标定技术5 1 3 1 标定技术简介5 1 3 2 普通标定流程一7 1 4 课题来源8 1 5 本文内容安排9 第二章整车控制器标定系统总体设计1 0 2 1 混合动力整车c a n 网络与c c p 协议l o 2 1 1 整车c a n 网络1 0 2 1 2c c p 协议1 4 2 2 控制器标定系统构建1 6 2 2 1 通讯主端l7 2 2 2 通讯从端1 7 2 2 3 接入c a n 总线节点1 8 2 3 本章小结1 8 第三章标定系统软件开发1 9 3 1p c 端软件开发1 9 3 1 1 标定系统配置文件1 9 3 1 2p c 端标定界面2 l 3 2 控制器端软件开发2 6 电容式混合动力轿车整车标定系统的研究与开发 3 2 1c c pd r i v e r 2 8 3 2 2c a n 通讯程序3 0 3 2 3f l a s h 读写程序3 3 3 3 本章小结3 5 第四章海峰电容式i s g 混合动力整车控制策略3 6 4 1 样车整车基本结构3 6 4 2 整车控制系统构架。3 7 4 3 整车控制策略3 9 4 3 1 驻车工况3 9 4 3 2 起动工况。4 0 4 3 3 扭矩控制4 2 4 3 4 制动r t 况4 3 4 4 本章小结4 7 第五章整车标定实验4 8 5 1 硬件在环标定实验4 8 5 1 1 硬件在环平台搭建4 8 5 1 2 能量平衡标定实验5l 5 2 转鼓标定实验。5 5 5 2 1 起动j 二况5 5 5 2 2 制动工况5 8 5 2 3 助力工况5 8 5 3 本章小结5 9 第六章全文总结和展望6 0 6 1 总结6 0 6 2 存在问题与展望i 6 0 参考文献。6 2 致谢6 5 在学期间的研究成果及发表的学术论文6 6 一 i 一 南京航空航天大学硕士学位论文 图表清单 图1 1 发动机燃油消耗率2 图1 2 控制器基本结构一7 图1 3 标准标定流程7 图1 4 台架标定过程8 图1 5 整车标定过程8 图2 1 混合动力汽车整乍控制策略总图1 l 图2 2 混合动力汽车c a n 网络通信系统的拓扑结构图1 l 图2 3 混合动力汽车c a n 网络布局一1 2 图2 4 两种报文在标定过程中的使用1 5 图2 5 标定系统硬件构架1 7 图2 6c a n 收发器电路17 图3 ia s a p 2 控制器描述文件2 0 图3 2a s a p 2e d i t o r 2 1 图3 3p c 机界面结构图2 2 图3 4p c 机标定软件主界面2 3 图3 5 标定控制界面各个模块2 4 图3 6 通讯控制界面2 5 图3 7 存储数据2 5 图3 8m 9 c s l 2 d p 5 1 2 存储空间及其扩展2 6 图3 9 底层标定框架2 7 图3 1 0 程序主要流程2 8 图3 1 1c c p c o m m a n d ( ) 函数流程图一3 0 图3 1 2m s c a n 模块框图3 1 图3 1 3r n s c a n l 2 模块初始化流程3 2 图3 1 4c a n 数据接收发送流程3 3 图3 1 5f l a s h 擦除与写入流科3 4 图3 1 6 标定数据写入f l a s h 流程3 5 图4 1 海峰混合动力轿午基本结构3 6 图4 2 整车控制系统构架3 8 电容式混合动力轿车整车标定系统的研究与开发 图4 3 驻车工况主程序流程图3 9 图4 4 起动过程状态判断流程4 l 图4 5 扭矩控制过程分析4 2 图4 6 紧急制动模式4 4 图4 7 非紧急制动模式4 5 图4 8 滑行工况主程序4 6 图5 1n e d c 行驶循环4 9 图5 2 控制模型4 9 图5 3d s p a c e 模型中的j 1 9 3 9 c a n 接口5 0 图5 4 硬件信号箱5l 图5 5 硬件在环平台设备51 图5 61 5 n 、2 0 n 、2 5 n 最大助力扭矩m a p 5 2 图5 7m i c r o a u t o b o x 控制界面5 3 图5 81 5 n 最大助力电容电压随工况变化曲线5 4 图5 92 5 n 最大助力电容电压随工况变化曲线5 4 图5 1 02 0 n 最大助力电容电压随工况变化曲线5 4 图5 1 1 转鼓实验台5 5 图5 1 2 起动成功延迟时间标定前后m a p 。5 6 图5 1 3 发动机起动成功转速标定前后m a p 5 6 图5 1 4 发动机喷油转速标定前、后m a p 5 7 图5 1 5 起动时i s g 扭矩标定前后m a p 5 7 图5 1 62 5 s 制动曲线5 8 图5 1 7 制动转矩标定前后5 8 图5 1 82 0 n 助力曲线标定。5 9 表2 1 混合动力汽车c a n 网络各节点地址分配1 3 表2 2c r o 功能。1 6 表2 3 报文中的参数定义1 6 表2 4c r o 报文结构1 6 表2 5d t o 报文结构1 6 表2 6c r m 报文结构1 6 表2 7d a q 报文结构1 6 表2 8c a n 连接器d b 9 针型插座1 8 南京航空航天大学硕士学位论文 表3 1c c pd r i v e r 的函数一2 9 电容式混合动力轿车整车标定系统的研究与开发 r a m f l a s h c a n m s c a n c r o m c u h c u 随机存储器 非易失性存储器 控制器局域网 摩托罗拉可控c a n 命令接收对象 微型控制单元 混合动力整车控制器 注释表 e e p r o m p i d e c t s o c d t o i s g e c u 可擦写只读存储器 数据身份标识 发动机冷却水温 剩余电量 数据传输对象 集成式启动发电机 电控单元 ， 南京航空航天大学硕十学位论文 第一章绪论 1 1 引言 混合动力的概念可以追溯到1 8 9 9 年巴黎没数展览馆上，当时由比利时l i e g e 的p i e p e r 研究 院和法国的v e n d o v e l l i 与p r i e s t l y 电动车公司分别制造的p i e p e r 是一辆并联式混合动力汽车，它 装有一台由电动机和铅酸蓄电池组辅助的小型空冷汽油发动机。在随后的十几年中也出现了建 有并联和串联模式的其他型式混合动力电动汽车，虽然这些早期的作品在设计中体现了很多的 创造性，然而在第一次世界大战后，早期的混合动力电动汽车不可能与已获重大改进的内燃机 汽车相竞争。就功率密度而言，汽油发动机取得了惊人的进步，发动机变得更小、更有效，并 且不再需要电动机予以辅助。使用电动机的附加成本，以及与酸性蓄电池组相伴随的公害性， 是第一次世界大战后混合动力电动汽乍从市场中消失的关键因素i l l 。 然而现今，汽车在给人类带来便利和巨大经济利益的同时，也带来了非常严重的能源危机 和环境污染问题。以美国为例，它被称之为“车轮上的国家”，是全世界第一能源消费大国。自 1 9 5 0 年以来，美国的石油消费量一直人丁其石油产量，且差距逐渐扩大。7 0 年代的石油危机以 后有短暂的缩小，但以后差距变得越来越大，石油消费量持续上升，而石油产量却逐渐下降。 美国面临着严重的能源问题，几次中东战争实质就是为了争夺石油资源。 由丁汽车排放物中含有氮氧化合物、一氧化碳、未燃碳氢化合物和颗粒排放物等有害物质， 对人类的生态环境产生不利的影响，汽车排放问题早已是城市空气的最大污染源，降低汽车有 害排放物已成为迫在眉睫需要解决的问题。世界各国不断推出越来越严格的排放法规，在一定 程度上减轻了大气污染，但问题在全世界汽车的保有量还在持续增长。由于世界能源和环境 双重危机的作用，混合动力电动汽车义一次进入我们的视野。 1 2 混合动力技术与整车控制单元 1 2 1 混合动力技术 电动汽车( e l e c t r i cv e h i c l e s e v ) 是取代传统内燃机汽车、满足零排放的最终选择，但由于电 池的能量密度、充电时间、价格、寿命筲问题限制了电动汽车的发展，纯电动汽车单次充电的 续驶里程还未取得突破性进展，很难为市场所接受。目前纯电动汽乍在续驶里程和初始成本方 面都不能和传统汽车相抗衡。燃料电池汽车( f u e lc e l le l e c t r i cv e h i c l e ，f c e v ) 的研究也在持 续升温，但目前生产成本过高，技术也不是很成熟，很难实现产业化。对于燃料电池技术，美 国非常看好这一新技术，他们对其进 r 了非常深入的研究，期待在这方面有所突破，国内很多 高校也已经在近年涉足燃料电池汽车领域并有一定突破，但基本都处丁研究阶段。 电容式混合动力轿车整车标定系统的研究与开发 既然电动汽车与燃料电池汽车在现阶段都难以普及，利用现有汽车内燃机的优点的混合电 动汽车就成为一个现实的选择。混合动力汽车留用了内燃机，但它比单纯采用内燃机的传统汽 车显著降低了排放且提高了经济性。 目前所广泛采用的车用内燃机具有如下的特点： 1 )内燃机的热效率已经接近于理论上的最大值，进一步提升其效率的空间比较有限。 2 )汽车的排放通过各种处理措施已经达到了比较好的效果。 3 )内燃机所同有的转速一一扭矩特性，使其需要复杂的变速器，由此导致了能量的损失 和车辆的不灵活【2 l 。 人们做了大量的工作来改进现有的发动机，例如通过燃烧室形状的设计来改善燃烧过程， 一 低负荷时关闭部分气缸等，但是单纯依靠对目前的发动机的改造，已经不会有很大的进步。另 外为了满足加速和爬坡的需要，使车辆具有良好的动力性，目前使用的车用内燃机都具有比较 、 大的后备功率。后备功率大的内燃机在正常运行中更多的时候是处于部分负荷区域，导致了内 燃机的实际工作效率远远低于理论上的最大热效率。由图1 1 可知，发动机最佳经济性区域是 十分狭窄的，因此发动机经常工作在比油耗较高的区域，并由于热效率的问题，导致发动机的 能量损耗是相当大的。 燃油消耗率g k w h 功；簪k w e z 、 露 新 计 较 。 转述，r m i n 图1 1 发动机燃油消耗率 采用混合动力技术，在同一辆汽车中同时采用内燃机和电动机作为其动力装置，通过整车 控制单元使电机和发动机两种动力源的扭矩的合理配合，将发动机的i ：作点较稳定地维持在比 油耗较低的i ：作区域，避免发动机工作在过低负荷和过高负荷这两个i ：作效率不高的区域；而 且因为有人功率电机的配合，还可以采用a t k i n s o n 循环，在不提高实际压缩比的情况下提高膨 2 南京航空航天大学硕士学位论文 胀比，实现热效的最人化。在汽车起动和低速运行时，控制系统可选择由电池通过电动机提供 动力，发挥电动机的低速大扭矩特性，从而使内燃机避开低速大扭矩的恶劣。r 况。在高速大负 荷运行时，使用内燃机提供动力，并使用电动机进行扭矩配合，可以使其保持运行在比油耗较 低的区域。 混合动力汽车主要通过以下一些方法来获得较高的效率： ( 1 ) 怠速时，发动机熄火。传统的车辆即使在怠速时依然要消耗能量。在日本城区工况中， 怠速时的能量消耗大概占到总能量消耗的l o 一1 5 。当遇到堵车时这种状况就显得更加严重。 因此，混合动力汽车在怠速时熄灭发动机，这样就克服了发动机在怠速时油耗较大和排放很差 的缺点。 ( 2 ) 回收减速时的刹车能量。混合动力汽车可以利用电机部分回收减速时的刹车能量，将 其储存在电池中以供将来的使用。 ( 3 ) 减少发动机在低热效率区的工作机会，而尽可能在高热效率区。混合动力汽车在匀速 行驶时可以通过电机对电池组进行充电，以提高发动机的负荷率来保证发动机在最佳燃油经济 区工作。 混合动力汽车的性能提高主要表现在以下几个方面： ( 1 ) 经济性得剑明显改善。主要通过优化发动机的运行范围，采用发动机自动关机系统及 制动能量回收系统米实现。 ( 2 ) 排放性能有所提高。主要是因为怠速时关闭了发动机减少其至消除了发动机在低热效 率区工作的机会。 ( 3 ) 加速性能有所提高。主要是通过全力加速时电机的辅助上作米实现的。 我国政府对h e v 的发展给予了足够的重视，国家科技部在“十五”规划中制定的战略目标 是：争取在发展e v 、h e v 的电池、能量管理系统、驱动控制等关键技术上基本保持与t 日= 界同 步，并且目前已将h e v 的开发列为国家高技术研究发展计划( 8 6 3 计划) 的重大研究课题之一。 1 9 9 8 年，清华大学与厦门金龙公司合作研制了混合动力电动客车。在2 0 0 1 年4 月1 9 日闭幕的 第3 届北京国际清沾车展上推出一款混合动力电动轿车一红旗c a 7 1 8 0 a e ，属串联式结构的中 高档车型。清华大学和广州电车公司已分别开发了混合动力中巴和大巴的试验车，均为串联式 布置，仍处于初步改装阶段；北京理工人学、吉林i ：业大学、重庆大学等单位也从不同角度对 并联式混合动力系统进行了分析研究；东风汽车公司承接“8 6 3 ”混合动力研制项目现已完成， 并已经推出混合动力电动客车，整车性能良好；一汽丰田混合动力合作项目也得剑了国家相关 部门的大力支持。 1 2 2 混合动力整车控制单元 无论是电动汽车还是混合动力汽车的发展，都需要解决两大关键部分，即能量存储系统和 3 电容式混合动力轿车整车标定系统的研究与开发 动力驱动系统，由丁_ 能量的配比和管理关系到车辆的燃油经济性、动力性等重要问题，使整车 控制技术成为电动汽车发展的重要部分，能量存储系统主要是蓄电池f ”。蓄电池中包含了薪能 源和新材料技术，商品化的蓄电池有铅酸电池、镍镉电池和镍氢电池等，当前的技术研究热点 是金属锂离子电池和质子交换膜燃料电池。因此电池的问题体现在两个方面：其一是动力电池 比能量不高，影响电动汽车续驶里程的要求，价格太高直接影响电动汽车的初始成本；其二是 电池的性能差，使用寿命低影响电动汽车的使用成本。电池在使用中其性能发挥得如何，除与 电池模块自身性能有关外，与其应用的整车控制系统的功能有着密切的关系，尤其是电池模块 质量不太理想的条件下，整车控制系统对电池组下作的科学管理会使电池模块的性能得以充分 发挥，减少电池模块故障，延长电池模块的使用寿命。而动力驱动系统是否能发挥其最大的作 用，也是整车控制器的控制范围。 混合动力汽车上普遍采用以计算机为核心的现代计算机技术和自动控帛4 技术，各种职能控 制系统包括自适应控制技术、模糊控制技术( f u z z y ) 、专家控制系统( e x p e r ts y s t e m ) 、神经网络 控制系统( n e u r a ln e t w o r k s ) 等也逐渐应用到混合动力汽车上，使混合动力汽车更加安全、节能、 环保和舒适。 混合动力汽车控制系统应该具备以下几个功能： ( 1 ) 对汽车行驶控制的功能：混合动力汽车的动力电机必须按照驾驶员意图输出驱动或制动 扭矩。当驾驶员踩下加速踏板或制动踏板，动力电机要输出一定的驱动转矩或再生制动转矩。 踏板开度越大，动力电机的输出转矩越大。因此，整车控制器要接收踏板开度信号并将其转换 为对动力电机、发动机的扭矩输出要求。这一功能是整车控制器的基本功能。 ( 2 ) 整车的网络化管理：在现代汽车中，有众多电子控制单元和传感器，它们之间存在着数 据交换。为了让众多的数据交换快捷、有效、无故障地传输，德国b o s c h 公司于2 0 世纪8 0 年代研制出了控制器局域网( c a n ) 。在混合动力汽车中，电子控制单元比传统燃油车更多更复 杂，因此，c a n 总线的廊用势在必行。整车控制器是电动汽车众多控制器中的一个，是c a n 总线中的一个：| i 了点。在整车的网络管理中，整车控制器是信息控制的中心，负责信息的组织与 传输，网络状态的监控，网络节点的管理以及网络故障的诊断与处理。 ( 3 ) 制动能量回馈控制：混合动力汽车包含了以电动机作为驱动转矩的输出机构。电动机具 有回馈制动的性能，此时电动机作为发电机，利用电动汽车的制动能量发电，同时将此能量存 储在储能装置中，当满足充电条件时，将反馈能量充入动力电池组。在这一过程中。整车控制 器根据加速踏板和制动踏板的开度以及动力电池的s o c 值来判断某一时刻能否进行制动能量 回馈，如果可以进行，整车控制器向电机控制器发出制动指令，回收能部分能量。 ( 4 ) 整车能量优化管理：在混合动力汽车中，电池除了给动力电机供电以外，还要给电动空 调等一些电动附件供电。因此，为了获得最大的续驶里程，整车控制器将负责整车的能量管理， 以提高能量的利用率。在电池的s o c 值比较低的时候，整车控制器将对空调发出指令，限制空 4 南京航空航天人学硕十学位论文 调的输出功率，来增加续驶里程【4 l 。 ( 5 ) 发动机工况优化：电机除了制动能量回馈的作用以外，还要对发动机的工作点进行优化， 使发动机可以工作在最优的：r = 况下，另其更经济、并保有较好的动力性。 ( 6 ) 车辆状态的监测和显示：整车控制器应该对车辆的状态进行实时检测，并且将务个子系 统的信息发送给车载信息显示系统，其过程是通过传感器和c a n 总线，检测车辆状态及其各 子系统状态信息，驱动显示仪表，将状态信息和故障诊断信息经过显示仪表显示出来。显示内 容包括：电机的转速、温度，电池的电量、电压、电流，故障信息等。 ( 7 ) 故障诊断与处理：连续监视整车电控系统，进行故障诊断。存储故障码，供维修时查看。 故障指示灯指示出故障类别和部分故障码。根据故障内容，及时进行相应安全保护处理。对于 不太严重的故障，能做到低速行驶到附近维修站进行检修。 整车控制器的技术要求： ( 1 ) 整车控制器必须根据踏板开度信号和动力元件的反馈信号，按照编制的控制软件，计算 动力电机及动力电池的丁作状态和动力输出要求，输出控制指令给驱动元件的控制单元。 ( 2 ) 整车控制器要具有很好的计算能力，所以控制器在完成一系列的乘、除、积分、微分等 运算时，要尽可能提高运算速度，节省运算时间。 ( 3 ) 整车控制器要具有良好的电磁兼容性，满足国家相关的电磁兼容性标准。能适应任何路 况下，车辆的震动与冲击。并且在混合动力汽车中，采用了大功率电机驱动，相当于引入了一 个强干扰源，会对整车电子设备产生强烈的电磁干扰，所以这就要求整车总成控制器有较强的 抗干扰能力。 ( 4 ) 控制器电压工作范围：o v 0 5 v ；温度t 作范围：一2 0 6 5 。c ：承受1 分钟的电源极性 反接试验( 电压2 8 v + 0 2 v ) 不损坏；电磁场高强度骚扰下，低频段( 2 0 m i - i z 8 0m h z ) 和高频段( 8 0 m h z 1 g h z ) 试验中和试验后系统性能正常。经8 小时耐久性振动试验后，性能符合要求。总 体技术指标满足q c t 4 1 3 - - 2 0 0 2 汽车电气设备基本技术条件要求。 1 3 控制单元标定技术 1 3 1 标定技术简介 标定是根据发动机、电机性能，以及整车的动力性、经济性、排放等各项性能要求米调整、 优化和确定电控系统软件的运行参数( 发动机转速、冷却水温度等) 、控制参数和各控制数学模 型的整个过程。随着汽车电子技术的发展，电子控制单元( 控制器) 的标定已成为汽车l 也子控制 装置开发的一个重要环1 y 。人多数控制器都需要经过匹配标定的过程，从而确定其运i j ：参数和 控制参数。标定是根据控制器的性能要求或者整车的性能要求，修改调整或者优化控制器内部 参数的过程【5 】o 5 电容式混合动力轿车整乍标定系统的研究与开发 车用电控单元标定是一个十分复杂的过程，一方面是由于被控系统工作状况的复杂性；另 一方面是许多控制参数之间并不是互相解耦的，相互之间存在着影响。电控单元的运行参数和 控制参数的优化需要使用专门的工具进行分析和修改，于是诞生了电控单元的标定系统。电控 单元标定系统，关系到电控系统的标定时间长短、标定质量好坏以及标定成本的高低。因此， 选用一个完善、适用的电控单元标定系统是电控系统开发成功的关键因素之一。 目前，国外一些大公司已有成熟商品，如a t iv i s i o n 测试标定系统、d s p a c e 公司的 c a l d e s k1 1 ，v e c t o r 公司的c a n a p e 等等。a t iv i s i o n 测试标定系统是一套通用的控制器测试、 开发、标定系统平台。该系统可用于：a b s 、发动机控制器、自动变速箱t c u 、及其它工程机 械控制系统等。该系统由硬件和软件v i s i o nv 2 组成。v i s i o nv 2 是基于p c 和u s b 接口的f l 高端软件。它通过下列接口和其他硬件通讯连接p c m c i a 卡、u s b c a n 、v i s i o n 网络门户接 口或内存模仿器。其中，v i s i o n 的串行口数据通讯支持x c p 协议、c c p 协议和k w p 2 0 0 0 协 议。整个系统可用于车内标定测试或台架标定试验。其他硬件包括温度数据采集和多种模拟信 号数据采集系统。这些硬件可直接与v i s i o n 网络门户接口连接。可以支持多种控制器，有完 善的控制器数据库管理系统、数据采集和后处理功能、c a n 信息监控、控制器控制软件闪存安 装、各种标定界面设计，使用方便，和其他数据采集系统兼容。 c a l d e s k1 1 是d s p a c e 公司i n n 发布的最新版本的标定软件，能够便捷和直观地完成标定 和测量任务。它支持更多的接口，更多的平台和语言。它所支持的标定接口包括c c p 、n e x u s 、 n b d a u d 、d s p a c e 的通用内存模拟器和基于c a n 的x c p ，而且提供了一个新的通用硬件接 口，它通过n e x u s 和n b d a u d 来进行标定，并且支持许多片 - _ ( o n - c h i p ) 用于标定和旁路调试 的端口。c a l d e s k 是d s p a c e 公司标定系统的一部分。d s p a c e 公司的标定系统包括很多组件硬 件和软件，它们的有机组合能够完成与标定和测量相关的任务。c a l d e s k 使用向导和模板来指 导用户，从而减少_ t 作步骤。x m l 模板可用丁文件夹结构和项目基本设置的自动生成。在进行 实际的标定任务时，所有的标定文件被自动存储在对应的文件夹中。用户可以根据需要来调整 c a l d e s k 的图形用户界面。d s p a c e 的标定系统允许用户对控制器进行所有的标定和测试。利用 这个系统，可以在最便利的情况_ 卜以及在最短的时间内对控制器进行参数调整。d s p a c e 的标 定系统是专为汽车客户没计和优化的，所以它能很好满足汽车用户所有的需求。 v e c t o r 公司的c a n a p e 是进行控制器标定的综合1 二具。该领域内的所有l ：作都可使用 f c a n a p e 方便而可靠地完成【6 】：从快速原型方案到控制器生产前的软件功能开发，使用a s a m m c d 3 接口的台架测试应用，整车试验的测试驱动器，数据记录，控制器和车辆诊断，以及使 。 用高级多媒体选项进行的目标识别算法验证。通过c c p 和x c p 测量与标定协议，c a n a p e 能 同步地获取控制器内部的测量参数。同步的意思是测量数据采样点的分配可以精确到控制器的 一个任务周期。控制器的测量数据与其它测餐数据( 来自c a n 、l i n 或f l e x r a y 总线，g p s ，音 频，视频或其它测量设备) 被同步存储并通过多种途径显示。c a n a p e 的测量数据采集特性包括： 6 南京航空航天大学硕士学位论文 可以使用多种窗口类璎和用户自定义面板进行图形化显示 在跟踪窗口中分析总线通信 结合不同来源的真实变鲑并借助内置的脚本语言或m a t l a b s i m u l i n k 模型可以在线 计算出虚拟信号 使用多种触发器进行数据记录，包括p r e - t r i g g e r 和p o s t t r i g g e r 时间( 包含音频和视频) 同步采集标量值和数组 可配置数据记录仪c a n i o g 和c a n c a s e x ll o g 进行c c p 和x c p 测量 数据测量速率可超过1 m b i t s ( 取决于使用的接口) 1 3 2 普通标定流程 通过图1 2 ，我们可以知道控制器基本由片内f l a s h 、r a m ，片外f l a s h 、r a m ，以及 一些通用接1 2 1 ，例如c c p ，u s b ，x c p ，诊断口( c a n 或者kl i n e ) 构成。在标定过程中，在计 算机中使用特定的软件通过c a n 和控制器的各个模块进行通讯、标定。 图1 2 控制器基本结构 图1 3 标准标定流程 具体标定流程含有：台架基本标定、车辆标定、故障诊断标定、三高标定实验、排放实验、 整车实验、投放生产川。如图1 3 所示： 7 电容式混合动力轿车整车标定系统的研究与开发 ( 1 ) 台架标定过程：3 0 5 0 的参数在台架上完成，台架标定实验包含了基本标定、车辆 标定( 这里主要是动力总成中和整车相关的主要参数确定) ，并且在台架标定实验之前需要首先 在硬件在环平台上粗略确定各个重要参数。流程如图1 4 所示： 冒一隰，一 整车控制器h c u 混合动力总成 o 台絮测试掭定 图1 4 台架标定过程 ( 2 ) 整车标定：5 0 , - - 7 0 的参数需要在整车上完成，整车标定实验主