基于CCP協(xié)議的電動汽車AMT標定方法

張建國 王加雪 張洪才

【摘要】本文基于在線標定協(xié)議CCP（Can Calibration Protocol）設計并開發(fā)了應用于電動汽車自動變速器（AMT）控制單元（TCU）的整車控制在線標定系統(tǒng)。通過該方法實時在線的快速標定整車控制參數(shù)、換檔規(guī)律，以達到快速優(yōu)化換擋品質(zhì)、提升電動車整車動力性、經(jīng)濟性指標的目的。

【關(guān)鍵詞】CCP協(xié)議；電動車；AMT；標定

1引言

電動汽車因具有低污染、低噪聲、能量效率高、能量來源多樣化的特點，使得開發(fā)以電動汽車為代表的各種新能源汽車，成為解決汽車帶來的諸多問題的有效途徑[1]。自動變速技術(shù)在純電動車輛中的引入，能夠大幅提升汽車的動力性能，有效的增大系統(tǒng)的能源利用效率，從而提高對于純電動汽車最為重要的續(xù)航能力。作為電動汽車驅(qū)動技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，自動變速系統(tǒng)控制器（TCU）控制參數(shù)的在線標定對整車性能將產(chǎn)生至關(guān)重要的影響[2]。因此，開發(fā)符合純電動車自動變速系統(tǒng)的標定系統(tǒng)，通過方便快捷的標定技術(shù)提升電動汽車的各項性能，對于電動車實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。本文以純電動汽車為基礎車型，以AMT自動變速系統(tǒng)為研究對象，通過開發(fā)的基于CCP協(xié)議的在線標定系統(tǒng)，對其TCU控制參數(shù)、換擋規(guī)律等進行在線標定，并在整車道路試驗中進行了驗證。

2 CCP協(xié)議及工作原理

2.1 CCP通信方式

基于CCP協(xié)議的ECU標定采用主-從通信方式。主設備通過CAN總線與從設備相連，其中主設備是測量標定系統(tǒng)，從設備是需要標定的ECU。根據(jù)CCP協(xié)議，主設備首先與從設備建立邏輯鏈接，然后通過主設備向從設備發(fā)送命令來起始兩者間的數(shù)據(jù)通信。

2.2 CCP報文幀結(jié)構(gòu)

基于CCP協(xié)議的標定只占用兩幀CAN報文，分別是命令接收對象CRO和數(shù)據(jù)傳輸對象DTO。CRO由主設備發(fā)給從設備，DTO是從設備反饋的報文。兩者分別通過一個自己的ID標識符進行標識。CRO與DTO的ID標識符由通信協(xié)議自行定義，CCP協(xié)議只對CRO及DTO的數(shù)據(jù)場做了詳細定義。

3 基于CCP協(xié)議的CANape標定

CANape是一款基于ASAP標準的ECU測試和標定工具。它通過一個控制器硬件接口與ECU相連，兩者之間常用的物理連接是基于CCP協(xié)議的CAN總線[3]。

3.1 ASAP2控制器描述文件及ASAP2編輯器

CANape與控制器間的通信需要.a2l文件支持。CANape對控制器的參數(shù)標定和數(shù)據(jù)測量都是基于這個文件，該文件記錄了控制器中各參數(shù)的詳細信息，如標定參數(shù)和測量變量在控制器中的存儲地址、存儲結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)類型和轉(zhuǎn)換公式等。在CANape中，每個標定參數(shù)和測量數(shù)據(jù)都會有一個變量名，如電機轉(zhuǎn)速、檔位位置、油門等。當CANape需要訪問某個變量，就在ASAP2描述文件中根據(jù)變量名，找到該變量在控制器中的存儲地址、數(shù)據(jù)長度等信息，然后進行操作。

3.2 CANape使用配置

每個需要標定的TCU都要在CANape中進行配置。CANape共定義了28條命令，用以實現(xiàn)不同的功能，在配置頁面里均有復選框與其對應。控制器的配置必須與CCP Driver在TCU底層程序的具體實現(xiàn)相匹配，只有對某個功能的程序接口已經(jīng)開放，才能在CANape中選擇使用該項功能。

3.3 CANape中的參數(shù)標定

當標定參數(shù)需要存放在FLASH或ROM中時，在TCU上電初始化后，程序首先將標定參數(shù)的初始值復制到RAM中，在CANape中該段用來存放標定參數(shù)的RAM稱為Calibration RAM。標定過程中，CANape修改Calibration RAM中的參數(shù)值。標定全部結(jié)束后，再將該段RAM中的內(nèi)容復制回FLASH或ROM中。

當標定參數(shù)存放在EEPROM中，有兩種標定方法。第一種與上述方法相同，首先將標定參數(shù)復制到RAM中，標定結(jié)束后再將RAM中的數(shù)據(jù)覆蓋到EEPROM。此外，也可對EEPROM中的參數(shù)直接進行改寫，實現(xiàn)這種方法需要對EEPROM進行頻繁擦寫操作，但不占用額外的RAM空間。

采用CANape進行基于CCP的匹配標定，實現(xiàn)了標定工具和內(nèi)容的統(tǒng)一。根據(jù)這種方法能夠快速有效地進行TCU的匹配標定，在實際開發(fā)應用中取得了良好的效果。

3.4整車標定試驗驗證

本文以純電動汽車為基礎車型，以AMT自動變速系統(tǒng)為研究對象，通過開發(fā)的基于CCP協(xié)議的在線標定系統(tǒng)，對其TCU控制參數(shù)、換擋規(guī)律等進行在線標定，并在整車道路試驗中進行了驗證。為進一步提高該車的換擋品質(zhì)，需要對電機降扭、摘擋、調(diào)速、掛擋、恢復扭矩過程中的大量參數(shù)進行標定。圖1和圖2分別為本標定系統(tǒng)針對換擋過程中摘擋前電機降扭時間進行的標定前后的換擋過程曲線，由圖1和圖2的對比可知，降扭時間標為30ms時，換擋有頓挫感，換擋不夠平順；降扭時間標為60ms時，換擋品質(zhì)良好，且主觀評價較好。通過標定試驗，驗證了本標定系統(tǒng)可靠性好，標定效率較高。

4.結(jié)論

在線標定是電控機械式自動變速器式電動車開發(fā)過程比較關(guān)鍵的一項技術(shù)。本文基于CCP協(xié)議開發(fā)完成的TCU標定系統(tǒng)，經(jīng)過多次實車調(diào)試，此系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，能夠?qū)CU 進行在線標定，滿足實車控制參數(shù)的快速匹配和優(yōu)化，從而快速提升整車性能。標定工程師可以根據(jù)研發(fā)工程師提供的標定手冊針對不同實車進行出廠參數(shù)標定，因此具有較好的開發(fā)應用前景。

參考文獻：

[1]楊華，孫振東，劉光玉.純電動汽車關(guān)鍵技術(shù)研究[J].北京汽車，2007，（6）.

[2]丁圣彥，羅峰，孫澤昌.基于CCP協(xié)議利用CANape進行電控單元標定[J].電子技術(shù)應用，2005，12：5-7.

[3]趙子亮，李俊，劉明輝，劉吉順.并聯(lián)混合動力客車控制參數(shù)標定系統(tǒng)開發(fā)[C].2010中國汽車工程學會年會論文集SAE-C2010P179，2010.