Kvaser Leaf Light v2工具在發動機控制器標定中的應用

摘 要：文章介紹了Kvaser Leaf Light v2工具在某一款乘用車發動機控制器（ECU）標定中的應用。發動機的性能直接影響汽車的動力輸出、燃油效率以及運行是否平穩等，發動機是汽車的核心部件；而發動機控制器（ECU）可以控制發動機在各個工況下的運行狀況，保證汽車在各個工況下達到最佳狀態，實現較好的節油效果以及較好的運行狀態。

關鍵詞：Kvaser 發動機 發動機控制器

隨著中國汽車產業的長期堅持發展，汽車市場逐步擴大，汽車作為消費品已走進千家萬戶中，伴隨對汽車的感知能力增強，人們對汽車的各項性能要求也越來越高，經濟性舒適性也成為大部分用戶關注的要素。同時全球氣候問題以及能源問題的日益緊張，對汽車的節能減排方面也提出更高的要求，通過對發動機控制單元（ECU）的參數進行調試和優化，不僅可以使車輛在不同的道路、環境條件下達到最佳的性能表現，還能有效降低排放物的量級，減少對環境的污染。

調試和優化發動機控制單元（ECU）的參數需要特別的工具實現汽車與軟件的聯系，Kvaser Leaf Light v2是一家瑞典公司推出的將計算機連接到CAN總線網絡的CAN總線分析設備，該產品接口采用了USB2.0兼容接口和D-SUB連接器，相較于其他工具，特點是小巧、輕便，操作簡單。

下文將基于解決某款乘用車在我國西北某地駕評過程中存在駐車狀態開啟空調AC ON和關閉空調AC OFF兩個瞬態工況發動機運行不穩定、車身抖動的問題點，介紹該工具在ECU標定調試中的應用。

1 發動機標定系統的硬件環境建立

發動機標定系統的硬件包括PC機、Kvaser Leaf Light v2以及發動機控制器ECU。PC機和Kvaser通過USB接口建立信號鏈接，Kvaser的D-SUB接口連接至汽車信號接口，實際應用中常通過OBD接口與汽車連接[1]。

2 發動機標定系統的軟件環境建立

發動機標定軟件常用INCA ，INCA是ETAS公司旗下的一款基礎產品，能夠與硬件在環仿真（HIL）系統以及其他實驗平臺進行接口交互。HIL系統通過接入真實的控制器，采用或部分采用實時仿真模型來模擬被控對象和系統運行環境，實現整個系統的仿真測試[2]。

INCA具備完善的標定以及測試功能，支持CCP和XCP等協議，應用范圍廣泛，可以滿足諸多需求。

2.1 軟件環境建立流程

2.1.1 明確標定對象及標定目的

在標定前需明確標定的對象、標定的外界環境（在什么工況下進行標定）、標定過程中需要使用到信號參數以及信號的傳遞方式。

2.1.2 標定前準備

明確測試車輛上ECU現有的軟件狀態，同步確認影響標定的其他系統（如電氣系統、變速箱控制系統、制動系統等）軟硬件狀態，需保障車輛運行安全穩定。通過Kvasers將標定用的軟件以及環境界面先保存在電腦的某個文件中，然后添加到INCA的標定窗口上。

標定窗口建立時，軟件上的硬件通道選擇應與實際應用的標定硬件相匹配，實際標定硬件為Kvaser時，選擇的硬件通道為J2534，J2534中的協議選擇CCP或者XCP。在實際標定時不同的標定公司使用的標定協議可能不同，具體應根據標定公司來選擇使用CCP還是XCP。

2.1.3 開始標定并進行數據采集

進入實驗環境界面，將參考界面切換成工作界面。在環境中添加標定需要用到的參數。

標定結束后點擊數據保存按鈕，記錄下的數據可以對標定進行數據驗證、分析。下面介紹實際應用案例。

3 發動機控制器標定的實際應用

某款乘用車在我國西北某地駕評，當地環境溫度較高，在此環境溫度下駐車狀態開啟空調AC ON和關閉空調AC OFF兩個瞬態工況發動機運行不穩定，影響性能驗收指標。下面以該款乘用車在某企業省重點整車高低溫環境實驗室中駐車狀態下的發動機管理系統與空調匹配標定調試為說明，通過此次標定有效改善了該款乘用車在高溫環境下駐車狀態AC ON和AC OFF兩個瞬態工況發動機運行狀態。

3.1 實驗環境

實驗開始前確定環境溫度、濕度、輻照強度，試驗前的整車狀態確認（試驗前必須保證油水充足），試驗車輛布點、接線、溫度采集器的插線、轉轂設備調試、車輛固定，試驗艙升溫調試等，本次標定設定的模擬戶外環境為：環境溫度40℃/50℃；濕度50%；輻照強度1100w/m2。

3.2 駐車狀態下的空調標定過程

本次標定是對駐車狀態下外界環境溫度為40℃/50℃下開啟空調（AC ON）后的發動機怠速轉速為790rpm、900rpm、1000rpm、1250rpm、1500rpm、2000rpm、3000rpm、4000rpm這幾個工況下進行空調扭矩補償標定。

調出空調標定過程需要的參數，包括駐車空調開啟目標怠速MAP圖、駐車瞬態空調補償扭矩MAP圖、怠速扭矩自學習值、怠速扭矩控制i部分以及一些基本參數（發動機轉速、車速、空調系統請求信號和壓縮機信號等）。

標定數據分析，標定前的空調補償扭矩如下圖1所示：

在此標定補償扭矩下可以得到各個駐車空調開啟目標怠速轉速下的發動機運行狀態，圖2是40℃下駐車空調開啟目標怠速為790rpm的測量數據。

標定前，駐車狀態下空調開啟目標怠速轉速維持在790rpm左右，怠速扭矩自學習值為2.563%、怠速扭矩控制i部分值為-0.370%，兩部分之和I=2.193%，滿足怠速扭矩自學習值與怠速扭矩控制i部分之和I≤6%。在關閉空調的瞬間，發動機怠速轉速上沖，上沖值為40-50rpm，開啟空調又出現轉速下跌，有一個20-30rpm的跌坑，發動機運行不平穩，不僅會使車身抖動，影響駕駛員與乘客的乘坐舒適性，還會增大油耗。

由怠速扭矩自學習值為2.563%和怠速扭矩控制i部分值為-0.370%可知，學習值的學習方向是往小的方向學習，可知空調補償扭矩過大，通過適當減小空調補償扭矩，駐車狀態下空調開啟目標怠速轉速依舊在790rpm左右上下波動，在關閉空調瞬間有轉速上沖，上沖值為30-40rpm，開啟空調時有轉速下跌，下跌值為15-20rpm，上沖轉速與下跌轉速較標定前均有明顯衰減，通過繼續適當減小空調補償扭矩，得到圖3數據。

繼續減小空調補償扭矩后，發動機怠速轉速在關閉空調和開啟空調基本上沒有出現轉速上沖和跌坑的現象，此時的怠速扭矩自學習值為0.400%、怠速扭矩控制i部分值為0.031%，兩部分之和I=0.431%，滿足怠速扭矩自學習值與怠速扭矩控制i部分之和I≤6%。說明此工況下的空調補償扭矩合適，滿足要求。

40℃/50℃下的其他工況的標定方法與上述方法一致，經過一系列的標定后得到各個工況下合適的空調補償扭矩，如圖4所示。

3.3 滑行動態驗證

驗證數據分析：滑行動態驗證需要對以下五個工況進行驗證：

（1）在整車高低溫環境試驗室中進行空檔滑行工況驗證，調節環境試驗室的溫度為50℃，將發動機轉速提升至2000rpm左右，開關AC。

如圖5所示，發動機轉速提升至2000rpm左右，松開油門踏板，將檔位切成N檔，使汽車處于滑行狀態，開關AC，發動機轉速出現一個微小突起，該突起在可接受范圍內，對發動機的影響不大，發動機運行比較平穩，狀態良好。

（2）帶檔滑行（1/2/3檔，轉速2000rpm左右，開關AC），可點踩油門。

如圖6所示，在1/2/3檔三個檔位處于滑行工況，開關AC，從整體上看開關AC對發動機的轉速影響不大，發動機轉速曲線比較光滑，發動機的運行狀態良好，不影響駕駛性與乘坐舒適性。

（3）分別在開關空調的情況下帶檔行車踩油門至較高轉速后（2000r左右）滑行，滑行過程掛空擋。

（4）踩剎車滑行時開關AC（發動機轉速2000rpm以下）。

（5）2檔滑行工況，20km/h滑到15km/h，快速踩制動，到5km/h松剎車，立即踩油門，通過數據確認轉速波動情況。

經過上述五個工況對空調補償扭矩的驗證，可以看出本次標定有效改善了空調開啟AC ON與空調關閉AC OFF的兩個瞬態下發動機的運行狀態。標定前發動機的運行狀態不穩定，AC ON與AC OFF發動機會出現轉速上沖與跌坑，駐車空調開啟怠速運行不穩定，會使燃料燃燒不充分，影響燃油經濟性，汽車發生明顯抖動，影響駕駛員的駕駛性與乘客的乘坐舒適性；標定后發動機的運行狀態良好，運行平穩，發動機轉速平緩，改善汽車的燃油經濟性，提高車輛的駕駛性與乘客的乘坐舒適性，順利通過了該款車型的公司級性能指標驗收，保證了車型的按時投產。

4 結論

本文基于Kvaser工具對ECU進行標定，搭建Kvaser與PC機、汽車連接架構模型應用。本次標定的重點是優化空調補償扭矩，標定后汽車運行狀態良好，改善車輛的駕駛性與乘客的乘坐舒適性，同時改善了開空調下汽車的燃油經濟性。

標定過程中應特別注意怠速扭矩自學習值和怠速扭矩控制i部分，這兩部分之和必須滿足標定要求；對于其他的標定內容，i向學習值也都必須滿足標定要求。

隨著科技的進步，對汽車的性能要求越來越高，對ECU的標定也提出了更高要求，更加精確、合理的ECU標定是未來的發展趨勢。

參考文獻：

[1]王邵龍，谷原野，劉德利，等.基于KvaserLeafLightv2的車載控制單元Bootloader測試系統設計[J].汽車電器，2018（05）：48-50.

[2]王文霞，王德軍，畢國棟，等.發動機控制器硬件在環仿真測試研究[J].汽車電器，2024（06）：69-71.