ECU研发流程.ppt

ProposalforYourR D EontronixCo Ltd ZhongguancunPioneerTower Suite315 32626ShangdiInformationRoadHaidian Beijing100085Phone 86 10 8289 8056Fax 86 10 8278 0433 一 发动机电控系统概述 发动机电控系统概述 发动机电控系统概述 发动机电控系统概述 核心控制策略 点火系统的控制策略 基准点火角度基于RPM及MAP 多于25项修正参量以补偿不同的发动机工作状况喷油系统的控制策略 基准油量基于冷却液温度及热值 多于45项修正参量以补偿不同的发动机工作状况排放相关控制策略 汽车工程中的ECU类型 原型ECU 原型阶段 或者叫原型PCM PowertrainControlModule 代表设计产品的早期阶段 主要是用来定义基本结构 设计底层软件以及开发控制策略 硬件配置较为灵活 信号调节和输出信号驱动都是初始设计的 一般来讲 体积比较大 并未考虑产品阶段的要求 换言之 原型ECU是用来设计实现软件功能的 开发ECU 标定阶段 或者叫标定ECU 开发PCM 代表设计产品的优化阶段 需要将原型ECU上开发的软件移植到开发ECU中 在开发ECU中主要用来修改ECU的标定参数 以使得ECU与具体的发动机或者整车能够匹配 已经和产品ECU极为相似 结构相同 很多开发ECU都是基于产品ECU的基础上修改的 在开发ECU中 只可以改标定参数 但不可以改策略 换言之 开发ECU是用来优化软件质量的 产品ECU SOP阶段 或者叫产品PCM 代表设计产品的SOP阶段 经过原型设计 匹配标定 最终的软件以及标定参数被固化到产品ECU的存储器中 需要进一步优化产品的电气性能及电磁兼容性能等等 产品ECU的内容一般情况下是不可修改的 发动机ECU开发流程 Specification FunctionDesign功能设计 整车性能验收 VehicleCalibration整车标定 OfflineSimulation离线仿真 Hardware in the loop硬件在环仿真 FunctionValidation功能验证 RapidPrototyping原型算法开发 ExecutableCodeinECU生成ECU中的可执行代码 TestBenchTesting Calibration台架开发和标定 原型开发阶段 产品化工程阶段 V Cycle 二 原型开发阶段 开发方案A MotoTron MotoTron开发平台 共轨驱动 线圈式喷油器 开发方案A MotoTron MotoTron开发平台 共轨驱动 线圈式喷油器 开发方案A MotoTron MotoTron开发平台 共轨驱动 压电式喷油器 开发方案A MotoTron 特点 适用于4 6 8缸发动机基于MotorolaMPC555 565微处理器 提供各种发动机传感器信号输入接口Matlab Simulink开发环境 自动代码生成产品级硬件两个CAN2 0B数据传输通道CCP实时标定与ATIVISION标定软件无缝连接共轨驱动可根据系统不同要求进行匹配使用该平台的优势 通过使用该平台进行高压共轨发动机电控系统的开发 可以为用户减少大量的开发时间和成本 并且提供成熟稳定的接口 用户可以把精力和时间更加有效的投入到控制策略以及燃烧过程的设计和开发工作中 开发方案A MotoTron MotoHawk是一套基于生产ECU的快速开发平台 从控制策略开发 测试到验证 该平台为研发人员提供了一套完整的解决方案 整个建模过程是以ControlCore底层软件为基础 通过Simulink Stateflow RTW来完成 与dSpace系统或其它平台不同的是 MotoHawk利用生产ECU为硬件平台 已经集成了车上常用的传感器和执行器的接口 无需用户重新开发 从而大大缩短了从开发到生产的周期 而且成本较低 开发方案A MotoTron MotoHawkTM AnArchitecture basedDesignProcessforDeployingControlSoftwareintoProductionusingMathWorksTools DefineRequirements Architecture DefineAlgorithms ProductionCodeGeneration HardwareInLoopTesting EnvironmentInLoopTesting 开发方案A MotoTron 通过使用MotoHawk完成了控制算法的规格定义和功能设计之后 用户需要将软件策略针对相应硬件ECU自动生成可执行性代码 并通过专业的调试工具 将其刷写到ECU中 并能够进行一些底层的调试 MotoTune就是用来完成这一功能的 MotoTune标定工具能够实现各种典型的调试功能 而且其界面直观友好 用户可以很容易地获得ECU中RAM和ROM内的每个相关参数 并对其进行分析 调节或修改 主要特性 所有的ROM和RAM参量均可以工程单位显示能同时连接多个ECU 单个ECU可以连接多个应用程序完善的在线帮助系统 用户可自定义快捷键界面友好 操作简便易用 开发方案B FI2RE dSPAC FI2RE dSPACE发动机快速开发系统 FI2RE 开发方案B FI2RE dSPAC FI2RE FlexibleInjectionandIgnitionforRapidEngineering 控制所有电磁阀式和压电晶体式喷油嘴可在曲轴每转720度范围内 为每一缸提供多达5次喷油和3次点火最多可控制12个喷油嘴可处理任意类型速度 角度传感器信号集成了轨压控制器同时可实现节气门和EGR阀位置控制简单易用的基于Windows的控制软件 开发方案B FI2RE dSPAC 一般特性 每周期实现5次喷射和3次点火角度分辨度 0 1 曲轴角度 时基 1 s 曲轴和凸轮轴任意传感器类型 模拟传感器 霍尔 数字式传感器 任意正时类型 e g 60 2 36 1 120 1 开发方案B FI2RE dSPACE 通过新的处理模块实时检测 处理发动机缸内压力及角度信号 计算过程可根据基于Matlab Simulink设计的模型进行处理 8通道角度信号同步采样输入 16位分辨率 0 1度曲轴转角采样转速达8000rpm 强大的FPGA过滤 数字信号处理 30MByte sUSB2 0 10MBit sSSI 2xCAN RS232 TRA ThermodynamicRealtimeAnalysis 实时热动力分析 开发方案B FI2RE dSPACE 共轨喷油器电流控制曲线 开发方案B FI2RE dSPACE FI2RE 控制策略 喷油器 燃烧过程的开发平台 开发方案B FI2RE dSPACE 闭环运行产品级ECU或者开发ECU给出了目标值通过FI2RE 可以添加或修改喷油和点火方式 或者控制新的元器件 开环运行用户可手动设置目标值可用于元器件的稳态测试和发动机台架测试 FI2RE通信接口CAN USB2 0 RS232 TTL analogPackageincludesGUIforWindows viaCANopen通过CCP集成第三方标定软件 e g INCA Vision CANape 开发方案B FI2RE dSPACE 单缸发动机FI2RE可控制带有3个电磁阀的喷油嘴 每一个都由一个单独的电流曲线控制FI2RE可实现每个周期最多20次喷油 10缸汽油机通过CAN从产品ECU中获得setpoint通过FI2RE可以添加非常晚的后喷射FI2RE可以添加二次喷射 8缸柴油机 32l排量 1 2MW能通过连续的对ECU按制信号的监测来设置参数值FI2RE能将一次喷油量分成三次按制 三喷 带有双共轨的4缸柴油机FI2RE控制3个不同的轨压controls3differentrailpressures3个缸采用标准的电磁阀式喷油嘴1个缸采用带有3个压电晶体阀的喷油嘴 andmanymore 开发方案B FI2RE dSPACE PC控制开发模式 开发方案B FI2RE dSPACE 旁路控制开发模式 三 产品化工程阶段 电控系统标定概述 ECU内部的控制算法软件对于某个具体的受控发动机是固定的发动机控制策略与OBD策略包含了约7000至10000个自由参数 单值参数 二维表格 和三维图表等 对于不同的发动机 不同的车型这些参数都需要进行调整优化 使得发动机和整车达到各种驾驶性能指标并符合国家排放法规发动机匹配标定是一个重复并且投入比较大的一个过程 标定过程 传感器与执行器MAP标定 Injectionduration temp andpressuresens HFM accelerator 台架标定 基本MAP标定 EGR boostpressure railpressure injectioninitiation pilotquantity 控制器调整 EGR boostpressure railpressure Cylinderbalancing 扭矩MAP 耐久性测试与验证 整车标定 标定系统 一般情况下 发动机标定系统是由4部分组成 标定软件 VISION INCA CANape接口硬件 KvaserCANcard VISIONHub ES1000 ES590 ES591 ES580 CANcardXLetc 外部数据采集 温度数据采集模块 Thermo Scan EDAQT模拟数据采集模块 AD Scan EDAQAI混合数据采集模块 Dual Scan压力数据采集模块 Baro Scan宽域氧传感器 NTKLambdaMeter ECMLambdaMeter LA4A F标定ECU存储器模拟器 M5 M6 ETKEmulatoretc 并行标定 ME MemoryEmulation并行标定方式 背包通过修改硬件来实现 使用外部一个大的存储器来仿真PCM内部的FlashEPROM 连接到微处理器的外部数据总线上需根据外部总线类型定制两个功能 标定 即及时修改ECU中的参数数据采集 即测量 ECU中的数据采集标定的时候 标定参数被Shadow映射到ME的仿真器RAM里面可以只仿真 标定数据 或者同时仿真 应用程序 标定数据 并行标定 MemoryEmulator CCP串行标定 CCP CANCalibrationProtocol串行标定方式 通过软件途径来实现主要采用ECU本身的RAM或额外的RAM空间两个功能 标定 即ECU中的参数修改数据采集 即测量 ECU中的数据采集标定的时候 标定参数被存储到ECU本身扩展的RAM内可以只操作 标定数据 或者应用 程序代码 标定数据 CCP串行标定 3 1标定软件ATIVISION 支持多方硬件 ATIVISION ECU CAN CAN IpetronikSIMModules CSM IMCCANSAS ATIEDAQs SupportedMeasurementModules KvaserUSBcanII KvaserUSBcanRugged VectorCAN card ATIVISIONHubwithVNI2 USB M5 M6 USB ECU Campbell A6 设备管理功能 三维MAP标定 变速器二维标定 数据实时显示 标注 AddnotestothetracepageandXYplot 数据光标 indicategraphvaluesfoundinstatisticsdatagridanddatagrid 书据统计显示 displaysallrecordedandcalculatedchannelsintheactiveRecorderfile 缩放 Increaseordecreasethesizeofobjectsonthewindow 时间窗口 displaysthecursors sampletimeinformation T1 T2andDeltaT1 T2 数据分格 displaysdatadefinedbydatalistintabularform 灵活的标定界面 View2 D 3 DandscalarcalibrationchangesbasedontimeviaT1orT2datacursors Rightclickoncalibrationtoopen2D 3DTable 共享作标轴标定 标定锁止功能 定义完成的标定工作并阻止对表格中的标定变量值进行编辑 目标标定值模式 通过该模式 用户可以同时编辑多个标定变量 并且所有的修改可以同时进行 标定数据报告 包含了标定工程师名字 标定值和创建日期等等的完整的清单 过滤器文件定义了需要包含在标定文件中的具体的数据项 标定数据对比报告 多个标定文件被比较 区别被列于该报告中 CANMonitor abilitytomonitor sendandrecordCANmessagesonthevehiclebus SupportVectorCANdbcandGMUEFdatabasefiles Dials displaysandcalibratesscalarRAM ROMparameters outputvaluesfromtablesandROMtext Gages displaysdataacquisitionparametervaluesinanalogform 实用的显示方式 3 2数据采集设备 数据采集系统 Applicationsoftware GREGORYFLOWTRONIC KvaserUSBcanII KvaserUSBcanRugged KvaserLAPcan ATIVISIONHubwithVNI2 M5 M6 标定ECU A6 IAVopacitymeter IAVinjectionanalyzer IAVDriveRecorder AD Scan Thermo ScanMiniModul AD ScanMiniModule Dual Scan Thermo Scan ECMLambdaCAN ECMEGRAnalyzer ECMNOXAnalyzer Software HardwaretoPC TestEquipments VectorCANCard CSM数据采集模块 CSM公司介绍 CSMGmbH始创于1982年总部位于德国斯图加特市世界知名的数据采集系统提供商CSM产品技术已被许多国际汽车厂商广泛采用2003年前 ETAS数据采集设备贴牌供应商通过DINENISO9001 2000质量管理体系认证通过DINENISO14001环境管理体系认证权威的DKD标定实验室 注册号 DKD K 36201 具有直流电压和热电偶热电电压标定资格 CSM数据采集模块 CSM数据采集模块 CSM数据采集模块 分布式安装 测量模块可以尽量的接近测量点 灵活实用节省安装空间 放置位置任意 驾驶室内 副驾驶放脚位置 发动机舱内 后备箱 根据需求灵活进行测量通道设置导线设计能有效减少电磁干扰 系统只需一端供电 5 60V 每个通道都具有冷结补偿功能强大的传感器驱动能力 15V 30mA 根据需求灵活进行测量通道设置模块支持配置文件的读写支持高速CAN ControllerAreaNetwork 传输速率 1Mbit s 分布式测量模块优点 CSM数据采集模块 AD Scan Baro Scan Thermo Scan Thermo ScanMiniModules Dual Scan AD ScanMiniModules Thermo ScanMiniModulMC PT ScanMiniModul TTL Freq ScanMiniModul CSM数据采集模块 小型温度数据采集模块8个K型热电偶输入通道支持CAN通信协议测量范围 100 到1372 精度 1 工作环境 40 到125 采样率 1 2 5 10Hz兼容于所有标定系统 ETAS ATI Vector dSPACE etc 防水 防尘 防油设计 小型模拟电压数据采集模块4个差分电压输入通道支持CAN通信协议测量范围 0 1V 0 5V 10V 20V 60V 可配置 精度 0 05 工作环境 40 到125 采样率 1 2 5 10 50 100 500 1000 2000Hz 可配置 兼容于所有标定系统 ETAS ATI Vector dSPACE etc 防水 防尘 防油设计 模拟与温度混合数据采集模块4个PT 100或者PT 1000热电阻输入通道温度测量范围 50 到500 模拟电压测量范围 3 5V到16V支持CAN通信协议精度与采样率与Thermo Scan和AD Scan一致工作环境 40 到85 兼容于所有标定系统 ETAS ATI Vector dSPACE etc 防水 防尘 防油设计 AD ScanMinimodul PT ScanMinimodul Thermo ScanMinimodul CSM数据采集模块 AD Scan Dual Scan Thermo Scan 温度数据采集模块14个K型热电偶输入通道 100 到1372 支持CAN和SMB通信协议精度 1 采样率 100ms兼容于所有标定系统 ETAS ATI Vector dSPACE etc 模拟电压数据采集模块14个差分电压输入通道 3 5V到16V支持CAN和SMB通信协议精度 5mV采样率 10ms兼容于所有标定系统 ETAS ATI Vector dSPACE etc 模拟与温度混合数据采集模块7个K型热电偶输入通道7个差分电压输入通道温度测量范围 100 到1372 模拟电压测量范围 3 5V到16V支持CAN和SMB通信协议精度与采样率与Thermo Scan和AD Scan一致兼容于所有标定系统 ETAS ATI Vector dSPACE etc ECM空然比测量设备 ECM为北美一家专门从事发动机排放监测设备的公司 其设备市场的占有率在北美达到了90 左右 在欧洲市场由于其灵活的配置 高精度的测试结果以及总线传输方式等优点 已逐渐被大众 宝马 奔驰 IAV等公司所认同 ECM空然比测量设备 ECMLambdaCANModule 该产品是一款体积小 精度高且经济实惠的空燃比测试仪 它操作简单 使用方便 被广泛用于多家汽车公司的发动机标定工作过程中 如GM FORD DC Bosch等 测量范围 Lambda 0 40to25 AFR6 0to364 O2 0 25测量精度 空燃比误差 0 5支持压力补偿 0 517kPaCAN或者Analog输出与主流标定系统ETASINCA ATIVISION VectorCANape兼容适用于BoschLSU4 2 4 7 4 9或NTKUEGO宽域氧传感器ECMLambda5220LambdaAnalyzer 该产品是一款强大的空燃比测试分析仪 它操作简单 使用方便 被广泛用于多家汽车公司的发动机开发工作过程中 如GM FORD DC Bosch等 测量范围 Lambda 0 40to25 AFR6 0to364 O2 0 25AFR FAR 相关比值支持压力补偿 0 517kPaCAN或者Analog输出与主流标定系统ETASINCA ATIVISION VectorCANape兼容适用于BoschLSU4 2 4 7 4 9或NTKUEGO宽域氧传感器 ECM空然比测量设备 ECMNOx5210 该产品是一款强大的排气NOx分析测试仪器 它操作简单 使用方便 被广泛用于多家汽车公司的发动机开发 标定工作过程中 如GM FORD DC Bosch等 测量范围 0 8000ppm Lambda 0 40to25 AFR6 0to364 O2 0 25支持压力补偿 0 517kPaCAN或者Analog输出与主流标定系统ETASINCA ATIVISION VectorCANape兼容ECMEGR5230EGRAnalyzer 该产品是一款强大的EGR测试分析仪器 它操作简单 使用方便 被广泛用于多家汽车公司的发动机开发工作过程中 如GM FORD DC Bosch等 测量范围 EGR0 100 Lambda 0 40to25 AFR6 0to364 O2 0 25支持压力补偿 0 517kPa响应快速 结实耐用 体积小巧 世界上唯一一款车载EGR分析仪CAN或者Analog输出与主流标定系统ETASINCA ATIVISION VectorCANape兼容适用于BoschLSU4 2 4 7 4 9或NTKUEGO宽域氧传感器 ECM空然比测量设备 NOxCAN测量模块是一款高集成度的集NOx Lambda和O含量测量于一身的的仪器 该模块采用一个陶瓷传感器 安装在发动机排气管中 同时 还可以通过它的CAN端口 将测量获得的数据传输给标定软件或数据采集软件中进行检测和分析 特点 NOx测量范围 0 3000ppmLambda测量范围 0 4 25O含量测量范围 0 25 CAN通信传感器带有记忆芯片 用来存储NOx传感器的标定信息可选的显示屏工作环境温度 40 到80 供电电压 11V 28V IAVEOM烟度分析仪 随着国家排放法规对柴油机排放中的颗粒排放的要求日趋严格 这就要求在柴油机开发阶段对烟度的标定需要稳定而精确的测量工具 IAV公司的EOM200可以提供快速且稳定的尾气烟度检测 该仪器易于操作 且可以集成到通用的标定系统中 对于其他排放组分可以被忽略 通过仪器的自标定 也可最大限度的降低背景噪声特点 精度 1 加热时间 5min工