基于INCA的純電動汽車VCU標定方法

史劍清，付 攀，趙靜藝，于麗娜

（鄭州日產汽車有限公司，河南鄭州450000）

基于INCA的純電動汽車VCU標定方法

史劍清，付 攀，趙靜藝，于麗娜

（鄭州日產汽車有限公司，河南鄭州450000）

針對電動汽車VCU，利用INCA工具，通過A2L文件將VCU參數映射到標定平臺，實現了數據采集、在線標定、數據存儲和讀取等功能。通過該方法可以在線實時快速修改VCU控制參數，以達到提高整車動力性、舒適性、經濟性及其他附件正常工作的目的。

純電動汽車；VCU；標定；INCA；A2L

新能源汽車具有低污染、低噪聲、節能環保等優點，特別是純電動汽車，能量來源簡單方便、實用性強，零排放等特點，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的核心部件，承擔車輛的驅動控制、通訊管理、故障診斷處理、暖風空調等附件管理等功能[1]。因此，在線實時修改純電動汽車VCU，可以方便快捷地標定純電動汽車的各項功能、性能指標，對電動汽車的研發和發展具有重要的意義。

1 標定

標定是指根據整車的各項性能要求，來調整優化和確定整車上VCU的運行及控制參數。標定系統是指能將VCU中的標定變量數據方便快捷的讀取到標定平臺，并對這些數據進行修改，同時可以將標定后的數據寫入VCU，從而達到優化VCU參數的目的。

以標定驅動系統為例，電機控制器（MCU）將電機的工作狀態轉換為VCU可用的具體數字通過CAN網絡發送。標定是為了電機能夠按照VCU的控制達到希望的特性。VCU使用MCU反饋信息來進行電機的控制，首先通過CAN信息獲得電機的工作狀態，然后通過控制一些執行參數來調整電機工況達到理想狀態。新的狀態不停地被測量和調整直到達到一個穩態。標定就是調整這個過程中的一系列反饋系數，通過這樣的方式使電機達到所需的工作狀態，整個流程如圖1所示。汽車是一個非線性系統，控制算法無法靠某個特定的數學公式來實時計算出反饋系數。因此通常的做法是設定好一個各個執行參數的表，然后根據MCU返回的值作為查找使用該表的依據。標定工作實際就是設置確定這個參數表中的各個值。相同的VCU及驅動系統可以通過不同的有效標定值的設置表現出不同的特性，可以設置成動力性強或者續駛里程遠。

圖1 VCU標定示意圖

2 INCA標定系統實現方案

INCA是德國ETAS公司為測試工程師和標定工程師開發的一種便捷的測量標定工具[2]，由圖形化的計算機操作界面、可以和VCU連接的進行數據交互的硬件兩部分組成，可采集VCU及車輛環境的測量信息，并能實時對參數進行優化。

INCA系統與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備，例如ETAS開發的ETK7.1，利用內部RAM和ROM對參數進行儲存轉換，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準串行協議如KW2000、CCP協議等規范，將協議的驅動程序集成到被標定VCU中，通過CAN、KLINE實現通訊，該種方法成本低、易于開發。

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協議集成在VCU源程序中，利用ETAS開發的ES590 CAN通信設備實現與上位機的通信，然后利用INCA軟件進行標定。

圖3 軟件解決方案

3 標定過程

進行標定之前，需準備配置文件，包括A2L file和HEX file兩部分。A2L file是數據文件，用來表示各標定參數名稱、儲存地址、長度信息等，執行ASAM-MC2標準[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，根據需求按標定變量和監測變量的格式做成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，否則不能標定。

兩個文件準備完成后，即可連接硬件，硬件設備包括安裝有INCA軟件的上位機、ES590通信設備，上位機通過ES590與VCU的CAN接口進行連接。連接后將*.a2l和*.hex文件配置到項目文件，即可建立INCA與VCU的通信。所有標定數據均在實驗環境下進行，可實現測量和標定變量顯示以及數據存儲設定。整個軟硬件模塊構成如圖4.

圖4 INCA軟件模塊功能

標定時，INCA內部分為兩個工作頁，分別是WP（working page）和RP（reference page）。其中WP是儲存在RAM中標定數據的映射，RP是存在VCU的Flash或ROM中需要標定的數據，標定時只需修改WP中參數，然后將WP參數映射到RP即可。

4 標定系統應用

通過上述INCA的標定流程，可以標定和監控VCU中定義的所有全局變量，并能根據需求顯示數據與VCU數據間的便宜與轉換。VCU是純電動汽車控制系統的核心部件，承擔車輛的驅動控制、通訊管理、故障診斷處理、暖風空調等附件管理。根據這些功能需求，需要精確標定電子油門、輸出扭矩曲線、制動力分配、壓縮機轉速等，需要監聽的數據包括車速、電機轉速、控制器溫度、電池電量、鑰匙開關、充電狀態、繼電器狀態等。

VCU參數標定一個重要工作時標定輸出扭矩對應油門踏板開度、電池SOC的關系。在A2L文件中定義這三個參數在VCU中的文職、數據長度、比例因子、偏移量等參數后，可在INCA中將油門開度、SOC值分別于三維MAP圖中X，Y坐標軸關聯，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，進行標定；在參數監聽方面，根據數據實時性要求，設置采集周期后，通過數字窗口和曲線窗口顯示，對狀態參數監聽可使用數字窗口顯示，對數據參數監聽可使用曲線窗口，能直觀顯示參數的變化規律和趨勢。

5 結束語

INCA是汽車電子行業標定領域主流的標定工具，針對電動汽車VCU，只需在VCU中集成CCP協議，編寫合適的A2L文件，即可實現與INCA的無縫連接。利用INCA本身強大的標定功能，對VCU進行快速、可靠的標定，從而大大降低開發成本和時間。

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

[2]蘇萬檣，謝小娟.基于S12XE的嵌入式系統利用INCA實現CCP標定[J].山西電子技術，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，FU 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，現從事電動車研發；付攀（1990-），男，河南安陽人，本科，助理工程師，現從事電動車研發；趙靜藝（1989-），女，河南洛陽人，研究生，助理工程師，現從事電動車研發；于麗娜（1986-），女，黑龍江七臺河人，研究生，工程師，現從事電動車研發。