电控高压共轨

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二、共轨柴油机电控软硬件平台方案
基于CCP协议的标定组件
CCP协议
ECU内存分配 CCP协议底层驱动 上位机监控界面
在线监控、标定 数据保存、 数据下载等功能
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汇报提纲
一 二 三 四 汽车电子技术发展现状 共轨柴油机电控软硬件平台方案
共轨电控系统关键技术开发 共轨电控系统测试及应用
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一、汽车电子技术发展现状
国内现状： 技术：关键技术领域发展起步较晚，主流跨国公司技 术垄断，发动机控制系统等核心技术仍然掌握在少数发 达国家手中。 研发：国内高效、企业及科研机构开展了系列自主产 品开发工作，但量产应用数量有限，前瞻技术研发投入 不够。 产品：产品性能及质量等方面一定差距，缺乏信心和 信任，规模应用困难。 应用：本土汽车电子的技术、产业规模竞争能力较 弱，自主技术产业化、规模化发展任重而道远。
时钟电路 数字信号处理电路
CAN通信
发动机控制功能
模拟IO
SPC563M64 单片 机
模拟信号处理电路
调压阀、EGR阀 等驱动
PWM输出
整车控制功能 适用于4/6缸柴油机 2路CAN标准通讯接口 标准电气接口
+12V 蓄电池反保护
脉冲量调理
电源管 理模块
喷射使能信号
喷射电流大 小采集
发动机转速采集，相位识别 喷油方式协调控制 喷油量控制 喷油正时控制 轨压控制 扭矩控制 过热保护 各缸平衡控制 EGR控制 辅助起动控制(电机和预热塞) 系统状态管理 电源管理 故障诊断
整车控制：
车速计算及输出 档位计算 起动电机控制 怠速和驱动怠速控制 巡航控制 防抖(ASD)控制 空调控制 风扇控制 燃油水含量超标报警 故障诊断 CAN通讯 SCR协调控制 DPF再生协调控制 19
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二、共轨柴油机电控软硬件平台方案
基于AUTOSAR的底层软件架构组件
基于AUTOSAR的底层软件构架
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二、共轨柴油机电控软硬件平台方案
控制策略及软件总体方案
基于32位微处理器SPC563M64，包括底层驱动软件、扭矩控制、轨压控制、 喷射协调、电动EGR、可变进气涡流、增压调节(PCR)、故障诊断(DSM)等控制 策略及软件开发。主要控制功能如下： 发动机控制：
共轨电控系统设计方案
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二、共轨柴油机电控软硬件平台方案
后处理系统直接控制
共轨电控系统设计方案
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二、共轨柴油机电控软硬件平台方案
后处理系统通讯协同控制
共轨电控系统设计方案
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二、共轨柴油机电控软硬件平台方案
共轨电控系统硬件平台设计方案
采用模块化电路设计，利于系统平台升级及其它系统兼容，主要包 括如下系列模块： 微控制器模块：SPC563M64 电源管理模块：12V、5V、3.3V、48-110V升压 模拟量采集处理模块：温度、压力、位置等
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三、共轨电控系统关键技术开发
故障诊断管理策略设计
输入信号范围检测 输入信号合理性检测
1.状态监测 确认到有故障产 生，并对故障路 径赋值 满足条件， 故障确认 1.开机读取故障 确认到有故障产 生，并对故障路径 赋值
根据故障路径查表三， 确定故障的基本参数
输出信号合理性检测
系统运行状态监控 故障路径搜集 故障信息判断及记录 故障信息处理及应对控制策略 完成与诊断仪等的通信
1000
500 0 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015E
汽车电子产业产值（亿元） 资料来源：公开数据整理
汽车电子引领汽车的性能、安全、节能和环保技术创新，汽车 新技术应用中约有70%依赖于汽车电子技术的贡献，未来车辆将 因“汽车电子革命”而变化，汽车电子技术是汽车技术进步的 制高点，是实现汽车产业由大到强转变中的重要支点。
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三、共轨电控系统关键技术开发
基于扭矩架构的应用控制软件设计
以整车控制为系统控制对
象，以输出扭矩为首要考虑因 素；经济效率、排放控制等性 能要求起约束作用。 通过扭矩为接口协调发动机 内外部请求以及适应环境变 化；稳定性好，适应性强，扩 展性能好
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三、共轨电控系统关键技术开发
多次喷射协调控制
智能汽车：车辆网、物联网、ADAS及测试评价等。
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汇报提纲
一 二 三 四 汽车电子技术发展现状 共轨柴油机电控软硬件平台方案
共轨电控系统关键技术开发 共轨电控系统测试及应用
总结及讨论
五
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二、共轨柴油机电控软硬件平台方案
共轨电控系统设计方案
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二、共轨柴油机电控软硬件平台方案
自动变速器协同控制
CPFra Baidu bibliotekD时序调理模块 喷油器 升压电路
ECU硬件总体逻辑框图
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二、共轨柴油机电控软硬件平台方案
共轨电控系统软件平台设计方案
基于AUTOSAR架构，采用模块化设计，开发系列软件组件及工具主 要包括：
基于AUTOSAR的底层软件架构组件 基于CANape的标定组件及工具 CAN、CCP协议通信组件及应用 基于CAN、KWP2000的诊断组件及工具 基于CAN和RS-232的Boot Loader组件及工具
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一、汽车电子技术发展现状
动力总成控制 发动机 变速器 后处理系统 电驱动 电池管理系统 音响及信息娱乐系统 仪表 GPS/导航系统 卫星/数字广播 电影/游戏 扩展接口-USB，MP3，IPOD
底盘与安全控制 刹车/牵引/动力制动 悬挂/转向/稳定性 辅助安全（胎压监测 系统、雷达防撞、防盗 器） 无钥匙进入 ……….
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一、汽车电子技术发展现状
中国汽研在汽车电子技术领域坚持自主研发，主要在如下领 域开展技术及产品开发 发动机电控：柴油机高压共轨控制系统，柴油双燃料 控制系统，增程器控制系统等。 燃气汽车：乘用车单一燃料燃气控制系统，商用车单 一燃料燃气电控系统，双燃料电控系统，燃气电控系统 关键零部件。
电动汽车：电动汽车整车控制器、乘用纯电动汽车动 力总成及控制系统、电机驱动控制系统等。
总结及讨论
五
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四、共轨电控系统测试及应用
采用扭矩架构、集成OBD诊断、EGR控制、SCR喷射控制等功能，可根据 用户需求定制软硬件相关参数，单缸每循环最大喷射次数5次。
版本1（CAERI-EDC-V1.0）:
应用电压：12V/24V; 应用机型：4-6缸轻、中、重型柴油机； 排放水平：满足国3、国4排放；
二、共轨柴油机电控软硬件平台方案
基于CAN通讯的Boot Loader组件
下位机(ECU) Bootloader USBCAN 上位机(PC) API for USBCAN
内存分配 下位机校验与代码控制策略 上位机监控软件开发 通过CAN总线实现ECU自检、数据管 理、权限管理、软件更新维护
2、故障路径处理方式 查表得出故障的分类处 理参数，进行分类，根 据分类确定处理方式
4、故障状态控制器 比对当前故障，是否 已经存储；是否故障 恢复，在停机后删除 未存储 已存储 8、抑制 故障 处理程序 恢复 查表四， 进行FID 抑制 9、动态优 先级计算 根据 FID 的 优先级参 数计算
5、冻结数据帧 获取当前发动 机参数
3、判断故障触发条件 根据分类处理参数与当前 发动机状态对比，计算故 障触发是否满足条件 比对故障条件
6、故障内存 管理 组织存储数 据，停机后存 储
7、外部接口
退出
满足删除条件后，停 机删除故障
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汇报提纲
一 二 三 四 汽车电子技术发展现状 共轨柴油机电控软硬件平台方案
共轨电控系统关键技术开发 共轨电控系统测试及应用
总结及讨论
五
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一、汽车电子技术发展现状
我国汽车产销量持续增长---量的变化
2015年我国汽车产销分别完成2450.33万辆和2459.76万辆，创 历史新高，比上年分别增长3.3%和4.7%，总体呈现平稳增长态 势。我国汽车工业已成为国民经济快速增长中的重要组成部分。
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一、汽车电子技术发展现状
汽车技术水平及要求不断提高---质的变化 现代的汽车不仅仅是一种交通工具，而是一种高科技产品。 汽车产品需求 • 节能、环保 • 安全、舒适 推动技术变革 技术发展趋势 • 电动化 • 智能化 • 网联化 汽车电子技术应用呈几何级数地增加，占整车成本比重达 到25％～40％。汽车电子产品向着功能多元化、控制集成 化、开发平台化、系统网络化和技术一体化方向发展。
高压共轨柴油机电控系统开发
---中国汽车工程研究院股份有限公司 王洪荣
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汇报提纲
一 二 三 四 汽车电子技术发展现状 共轨柴油机电控软硬件平台方案
共轨电控系统关键技术开发 共轨电控系统测试及应用
总结及讨论
五
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汇报提纲
一 二 三 四 汽车电子技术发展现状 共轨柴油机电控软硬件平台方案
共轨电控系统关键技术开发 共轨电控系统测试及应用
第1代共轨ECU
版本2（CAERI-EDC-V2.0）:
应用电压：12V; 应用机型：4-6缸轻、中型柴油机； 排放水平：满足国3、国4、国5排放；
第2代共轨ECU
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四、共轨电控系统测试及应用
EMC及环境及可靠性测试
ECU环境测试： 高低温及温变测试 温湿度测试 耐腐蚀(盐雾)实验 机械振动实验
总结及讨论
五
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三、共轨电控系统关键技术开发
喷油器高速电磁阀驱动电路设计
喷 油 脉 宽 信 号
12V +100
喷 油 驱 动 信 号 Q3 喷 油 驱 动 信 号 Q2 喷 油 驱 动 信 号 Q1
D1 D2 Q1 Q2
喷 油 驱 动 信 号 Q2 喷 油 驱 动 信 号 Q1 喷 油 驱 动 信 号 Q3 喷 油 脉 宽 信 号
ECU电磁兼容测试： 静电放电测试 ESD静电放电产生的电骚扰 沿电源线的电瞬态传导测试 传导发射和辐射骚扰
数字量采集：开关信号、转速、相位
特殊信号处理：氧传感器 输出驱动：继电器、开关、故障灯、电磁阀 H桥驱动：直流电机 复杂驱动：喷油器高速电磁阀快速响应驱动
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二、共轨柴油机电控软硬件平台方案
共轨电控系统硬件平台设计方案
32位高性能微处理器ST公司的SPC563M64
数字IO JTAG调试接口电路 BOOTLOADER更新 标定接口
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RAIL_CTL_MEUN (5) closed loop (MeUn) plausibility check
2
4
1 4
9 11
RAIL_STRT (0) open loop no plausibility check
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15
RAIL_SHUTOFF_SYS (7) open loop no plausibility check
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RAIL_DEFLATE (11) open loop no plausibility check
ADC 传感器输入
轨压采集
轨压
转速 油量 电池电压
轨压设定值 计算
轨压设定值
控制状态协 流量设定值 燃油计量阀 控制占空比 调管理及闭 控制 环PID调节
预控制流量值 转速 油量 设定值修正 及限制值计 算 预控制值计 算 PID参数及 限制值计算
车载网络 CAN LIN FlexRay MOST ……….
车身及舒适系统 空调控制 智能中央电气盒 座椅、后视镜、方向盘 智能灯光系统 电动门、窗、雨刮 ………
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一、汽车电子技术发展现状
我国汽车电子技术产品需求巨大，汽车电子产业规模增长态 势持续强劲 4500
4000 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1739 2198 2407 2672 3120 3605
喷射特征状态字 7 6 预喷3 5 预喷2 4 预喷1 3 2 主喷 1 后喷2 0 后喷1
喷射释放及优先级处理
喷射特征状态字
最终喷射特征状态 喷射优先级特征字
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三、共轨电控系统关键技术开发
共轨压力协调控制
RAIL_PRECTL_MEUN(3) closed loop (MeUn) no plausibility check
CPLD EPM7128STI100 R6 12V
喷 油 器 线 圈
D3
蓄 能 电 容
Q3
C1
比 较 器
R5
运 算 放 大 器
R2 R3 R1
电 流 取 样 电 阻
R4
高低压组合分时驱动
可编程逻辑器件生成组合驱动波形 电流反馈闭环控制 提升电压UBoost = 75V 提升电流Iboost = 20-22A 保持电流Ihold = 10～12A 达峰值电流20A时间<0.1m