商用车车载ECU电子数据标定

商用车车载ECU电子数据标定
杨京鸿;刘发丽
【摘要】本文从ECU电子数据的构成、ECU电子数据匹配标定的原理着手,阐述了一种针对商用车车载ECU电子数据标定的设计、生产、售后智能化集成以及一套在生产线上实现工业化的方法.对ECU电子数据进行模块化拆分,对模块化数据与整车配置建立关联关系的从而配置化车辆ECU电子数据文件;采用EPI标定硬件完成总成及整车在生产环节ECU电子数据标定的过程自动化;搭建企业内部的车辆EOL电子数据平台实现ECU电子数据的智能化管理,具有条码扫描、输入和测试等功能确保ECU电子数据批量标定过程准确无误.
【期刊名称】《汽车科技》
【年(卷),期】2015(000)006
【总页数】6页(P22-27)
【关键词】车载ECU;数据标定;模块化;自动化;智能化
【作者】杨京鸿;刘发丽
【作者单位】东风商用车有限公司,十堰442001;东风商用车有限公司,十堰442001
【正文语种】中文
【中图分类】U469.05
1 前言
车载ECU的功用是根据其内存的程序和数据对各种传感器输入的信号进行处理、
判断、运算，然后向执行器输出指令。

ECU内部的控制策略是固定的，数千个运
行代码组成电控功能ECU程序，但其包含的数千个自由参数是可调的，程序运行
中需要读取ECU内存数据，车型配置的不同，对相应的参数进行调试优化，实现
功能跳转，使得整车通过各种排放法规并满足各种驾驶性能指标。

例如可通过配置发动机MAP，调整和优化电控系统的运行参数（如发动机转数）等使发动机在最佳状态下工作，通过修改驾驶踏板曲线数据实现运动模式和普通模式的切换等等。

这一过程设计被称之为ECU匹配标定。

匹配标定是一个复杂的系统工程。

ECU由硬件、软件、电子数据组成，ECU电子数据被分类并存放在不同的区域，
分类的方法由用户和ECU开发商共同来定义。

用户也可以对不同区域的数据设置
不同的访问权限，以提高ECU电子数据的安全性。

ECU电子数据区包括零部件或车辆信息配置区域、动力参数区、排放参数区、故障诊断区等。

通过修改相关数据，即可使得同一型号的ECU满足不同车型的配置差异需求，减少ECU零件品种，降低ECU的研发和维护成本。

例如，整车厂只需要配置车辆信息参数，发动机厂则
需要调整ECU动力参数、排放参数等数据，维修站关注故障诊断数据，汽车改装
多修改喷油、进气等动力参数。

ECU电子数据标定基本原理是：EPI通过整车OBD接口或总成线束端口与ECU
连接，标定程序作为上位机软件，基于CAN通信协议（多为ISO15765）与ECU 进行数据交互。

ECU内部有一小段代码专门用来对自己进行编程，标定程序把数
据传递到ECU中，启动这一小段代码来标定数据。

ECU电子数据标定主要有三方面应用：一是总成或整车生产下线时进行数据封装，二是整车售后服务环节进行ECU电子数据恢复或数据更新，三是整车适应性改装应用。

ECU电子数据标定工具EPI：电控系统供应商都有各自的标定工具提供生产厂使用。

随着车辆电子化程度提升，电控系统越来越多，整车厂同一车型搭载多钟电控系统
时的生产系统复杂，运行效率低。

EPI是一种通用标定工具，可以对车辆上所有需要标定的控制系统进行标定，是ECU电子数据标定工艺规划的重要部分。

ECU电子数据标定过程：车型设计阶段根据市场需求定义车辆配置，同时也定义ECU电子数据。

整车生产环节依据设计定义的 ECU电子数据完成车载 ECU的电子数据标定。

车辆售后服务环节依据生产数据进行 ECU电子数据恢复。

ECU电子数据标定在车辆的设计、生产、售后 3个环节存在相互依存相互制约的关系，实现智能化，是本文阐述的主题。

2 车载ECU电子数据智能化标定的设计、生产、售后工艺规划
2.1 ECU电子数据模块化设计
ECU 电子数据设计阶段对 ECU 原始标定数据包做数据拆分。

第一次拆分根据数据是否与车型配置变化相关区分为 ECU基础匹配数据和整车配置化数据两块；第二次拆分根据整车电子功能划分，构建数据模块，每一个数据模块对应一项整车电子功能或者对应一个标定参数。

一个数据模块包含对应电子功能的所有相关参数。

ECU基础匹配数据则代表所有车型通用的参数，这部分数据可以在总成厂完成标定。

如图1所示。

图1 ECU 电子数据模块化
2.2 生产车辆标定数据配置化设计
基于整车电子功能数据模块库，生产环节在配置可生产车型BOM数据时，根据车型电子功能配置选项把对应的ECU电子数据模块提取出来组装成完整的可生产车辆标定数据。

如图2所示。

图2 ECU 标定数据配置化
2.3 设计、生产、售后智能化ECU电子数据平台
基于商用车企业内部的信息系统平台，搭建专门用于ECU程序和ECU电子数据传递的信息系统平台，把设计完成的ECU电子数据通过网络，直接传递到生产线边
的MES（制造执行系统），减少中间步骤、人工环节，确保数据的准确与安全。

同时也实现了生产环节ECU电子数据标定结果即单车实绩从生产线回传到数据平台、建立车辆电子数据档案库。

车辆售后服务环节，根据生产环节搭建的单车电子数据档案进行ECU电子数据服务。

如图3所示。

图3 ECU电子数据智能化交互平台
2.4 ECU电子数据标定过程自动化
2.4.1 ECU电子数据标定工具统一
ECU标定的内容包括5 类：
1）ECU程序；
2）ECU基础匹配数据；
以上两部分在ECU搭载的总成生产环节使用ECU基础匹配数据标定工具完成标定。

3）整车数据，包括整车电子功能配置数据、修正数据和车辆信息3种类型，这部分在整车生产环节进行标定；标定完成后，这部分数据形成每一台车辆唯一电子数据包作为售后电子数据服务的数据源；
整车数据在整车生产厂采用专用工具实现整车搭载的不同ECU的数据标定，专用
工具的核心在统一的协议转换器，协议转换器支持目前主流的汽车ECU通讯接口（CAN、K-LINE），利用同一个物理接口实现对整车上不同ECU的数据标定。

4）升级数据包，用于更新ECU程序和数据升级，优化电控系统的性能，提供市
场在用车使用；
5）适应性数据，针对客户个性化的需求，满足车辆改装后的性能要求；
以上3种数据使用售后服务诊断工具DST完成主机厂对已售车辆的ECU电子数据服务。

具体数据类型如图4所示。

图4 ECU 电子数据类型和标定工具
2.4.2 VEPD自动编程系统
整车EOL编程数据依据整车生产线端操作触发，通过“BOM-EOL-MES-工控机”这一数据平台的一系列运作过程，自动完成从车型设计数据到单车生产数据的组装、传输和下载，然后由安装于工控机上的EWP程序，通过标定用硬件设备传输线缆、适配器和整车通讯接口完成对指定ECU的整车EOL编程。

标定成功后单车标定实绩即标定数据文件和数据版本通过数据平台回传至EOL服务器，按照单车识别信
息存入整车标定档案，支持售后数据系统的查询和下载。

如图5所示的VEPD自动编程系统的结构图，图6所示的VEPD编程流程
图5 VEPD自动编程系统的结构图
图6 VEPD 编程流程
ECU电子数据以模块化的形式发布到产品研发的 E-BOM(设计BOM)中，工艺设
计依据生产车辆的配置需求在M-BOM(制造BOM)里提取相应ECU电子数据模块生成对应于车型的 .DCM文件，该数据根据车型型号定义的.TXE文件。

在线获取
车辆VIN、生产日期等个性化数据形成 .imag 文件。

车辆装配时，MES针对每台车辆生成一个唯一对应的电子数据文件数据，数据可通过以下流程检索。

图7 ECU 电子数据检索流程
2.5 ECU电子数据交互平台
为保证获取的车辆 ECU电子数据的准确性和及时性，需要实现 ECU电子数据的
传递获取通过信息系统自动完成，避免人工因素造成失误和错误。

ECU电子数据交互平台基于企业网络搭建，以保护企业内部信息和数据的安全，
平台构成包括BOM、EOL（End of line）、MES（Manufacturing execution system）、CRM（Customer Relationship Management）4部分。

如下图8
所示：
图8 ECU 电子数据交互平台架构
车辆配置参数模块库在M-BOM(制造BOM)中发布，在P-BOM(工厂BOM)中完成可生产车型配置和ECU电子数据文本文件的设计。

MES服务于整车生产线，负责接收 BOM 发布的与 ECU标定相关的数据并发送给标定执行工具EDI，在标定完成后接收 EDI 的反馈单车标定档案。

EOL服务器连接BOM和MES，负责BOM中发布的ECU电子数据向MES系统的传递，接收MES系统反馈的标定档案并按照单车ID、根据售后系统的需求建立ECU电子数据档案库。

同时将数据标定工具EDI接入MES网络，实现设计数据与生产数据的同步。

CRM服务器接收售后数据服务工具的数据请求并从 EOL服务器下载相应的数据，完成车辆在售后服务环节的数据标定。

在网络系统架构设计中，可靠性、及时性、稳定性将是十分重要的，任何通信的中断、错误、延迟都将导致标定程序无法与生产线节拍同步，严重影响生产。

另外，ECU电子数据作为企业重要的技术资产，防止泄露，生产系统中应用消息中间件MQ作为底层通讯技术，保证数据传输的可靠、高效、安全。

同时为了保证系统稳定性，采用了服务器双机热备的方式，即当一台服务器发生故障之后，将自动切换到另外一台服务器上进行工作。

2.6 车辆ECU电子数据档案
基础车型和实例化车型配置差异和不同车辆属性差异，每台车在制造过程中，其车载ECU中存储的数据都是唯一的，售后车辆ECU电子数据的匹配服务依据车辆制造时的ECU电子数据，因此生产现场实时向数据库回传每台车下线时的标定数据版本和相关信息并在集成的信息系统平台里存储和传递单车的车辆ECU电子数据档案。

该档案可用于车辆售后中的ECU电子数据恢复，也可以从售后回传车辆ECU电子数据，如改装日志、变更记录、适应性配置标定数据等信息，这样形成一个车辆ECU电子数据的完整档案，实现每台车配置标定过程的监控和追溯，每
一车辆ECU电子数据从生产直至最终报废的全生命周期管理。

单台车ECU标定数据示例如图9所示。

图9 ECU电子数据标定流档案
3 Xxx车辆ECU电子数据标定实例
以某商用车企业代表车型xxx车辆为例，阐述车载ECU电子数据标定的设计、生产、售后一体化实例。

xxx车辆搭载的车载ECU中需要进行生产环节数据标定的包括：
1）EECU（发动机ECU），用于控制发动机电控系统；
2）DCU（定量给料控制单元），用于控制SCR后处理系统尿素喷射功能；
3）总线仪表，它通过 CAN总线与其他车载ECU进行连接，实现信息共享；4）行驶记录仪。

3.1 ECU电子数据模块库构建
以EECU为例，EECU对发动机电控系统的控制按照功能项分类会包括很多，但是其中一部分是在所有车型上配置都一样的，不存在配置差异。

这部分参数在ECU 基础匹配数据标定环节完成标定，在整车生产环节仅负责存在整车配置差异的数据标定。

数据内容按照功能项区分并分别定义不同的代码表征，xxx车辆模块化的EECU电子数据示例如下，为了直观起见，以下用中文表述：
P，最高车速限值，110，
P，风扇控制开闭，Y，
P，风扇控制逻辑，2，
P，巡航控制开闭，Y，
P，发动机制动开闭，Y，
P，发动机制动类型，1，
P，PTO功能开闭，N，
P，远程油门功能开闭，N，
P，轮胎尺寸，503，
P，进气预热开闭，Y，
P，变速箱类型，6，
P，车速传感器类型，3，
示例中的每一行代表一个参数的内容，字母P表示参数，用来作为每一行的索引
字符，文字描述表征一个参数名称，参数名称后面是该参数需要标定的值，参数名称和参数值之间通过逗号隔开以便于标定程序识别。

通过这种方式就实现了xxx
车辆ECU电子数据的模块化，每个模块对应一个电控功能项或者参数。

其他车载ECU，包括DCU、仪表、行驶记录仪，他们需要标定的参数都按照这个规则实现
模块化。

3.2 标定电子数据设计
xxx车辆在基础车型设计阶段将这些ECU电子数据模块在E-BOM中进行发布，
形成ECU电子数据模块库。

每一个数据模块和基础车型配置标志建立一一对应关系，按照xxx车辆的实例化车型的配置与ECU电子数据模块之间的特定对应关系，映射到xxx车辆需要使用的ECU电子数据模块，并将这些数据模块通过M-BOM 完成数据编程，自动编辑成一个可以被标定程序识别的 ECU参数文件，数据文件
采用文本文件格式，有利于减少系统存储空间占用和提高数据传输速度。

ECU电子数据文本文件对应到xxx 车辆，然后在MES里根据车辆信息在文本文件中插入该车辆特有的VIN、喷油器修正码等特有信息，通过设计、生产两次编程
完成xxx车辆的ECU电子数据。

图10为xxx车辆标定参数编程过程。

图10 xxx 车辆标定参数编程
3.3 ECU电子数据传递和标定
xxx车辆ECU电子数据标定相关数据类型包括以下5种：
1）ECU基础匹配数据
2）车型配置数据
3）修正数据
4）车辆信息
5）单车标定档案
ECU电子数据传递和标定流程如下图11所示：
图11 ECU 电子数据传递和标定流程
1）E-BOM自动编程xxx车辆控制系统ECU（如发动机控制单元）基础匹配数据，通过系统网络传递到EOL和MES，完成发动机总成标定。

2）M-BOM自动编程xxx车辆车型匹配标定数据，通过系统网络传递到EOL；3）总成厂上传xxx 车辆修正数据（如发动机喷油泵修正码）到EOL系统；
4）MES在线采集xxx车辆的ID号如（A2021017），根据生产计划和可生产车
型库，自动获取包括车辆和数据的投产日期、车辆型号、投产状态等信息，与车型匹配标定数据、修正数据在工控机上进行二次编程完成该车型完整的ECU电子文
件标定，该标定参数文件与车辆唯一对应。

图12 A2021017车辆ECU标定流程
5）xxx车辆标定档案是制造过程中该车辆的所有标定数据，包括基础匹配标定数据、匹配标定数据、修正数据、特有信息。

MES回传xxx车辆标定档案给 EOL并在EOL中以数据库的形式保存入ECU电子数据档案库。

车辆售后服务时，服务站请求 xxx车辆标定或进行适应性改进，系统自动将xxx车辆标定档案以及升级包
发送给CRM，服务站连接售后数据服务工具完成标定，同时将变更信息上传。

4 结论
随着商用车电子化程度越来越高，整车搭载的ECU品种快速增长，ECU电子数据的开发设计、标定匹配和服务优化在整车设计、生产、销售领域都会存在更多更完
善的需求。

商用车车载ECU匹配标定和电子数据标定的设计、生产、售后各环节智能化集成为这种需求满足提供了一套系统的解决方案，该方案在某商用车厂已得到应用，满足主机厂对整车成本、质量、服务效率的要求。

【相关文献】
[1]陶恒燕,田江学,屈卫东. 基于MC68736 的CCP 软件程序设计. 测控技术,2005,3:49-52.
[2]宋雪桦,潘波.汽车电控制单元CAN-RS232-USB 诊断与通讯模块研制.微计算机信息, 2006, 2-2226-228.
[3]李雅博,张俊智,甘海云.基于CCP协议的HEV用ECU标定系统设计.汽车工程, 2004, 4:375-378.。