CN101067402A - 实时的电控发动机在线标定监测*** - Google Patents
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Abstract
一种机械控制技术领域的实时的电控发动机在线标定监测***,其中:PC机监测标定平台通过CAN通信网络模块将标定或监测指令传送到控制器的监测***模块和标定***模块;CAN通信网络模块实现监测数据和标定数据的在PC机和ECU之间的传递;监测***模块通过CAN通信网络模块接受PC机标定监测平台的指令,定时处理监测数据帧,然后在PC机标定监测平台上进行实时显示;标定***模块通过CAN通信网络模块接受PC机标定监测平台的标定指令,实现对标定数据进行实时的在线更改。本发明可以对电控发动机进行实时的监测,且具有国际标准通讯协议,可以现场在线标定,并能实现电控发动机的快速标定。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种机械控制技术领域的发动机监测***,具体是一种基于CCP协议(CAN通信协议)的实时的电控发动机在线标定监测***。
背景技术
电控柴油机是一种复杂的控制***,燃油喷射***与进排气***、动力***等相互关联,同时作用于燃烧***,进而影响着柴油机的动力性、经济性和排放;为了保证发动机在各种工况下达到最优,必须对电控发动机的各种控制参数进行综合调节。控制参数的调节可通过更改控制程序来实现,但控制程序非常长,所以工作强度非常大,且容易出错。且对于非程序设计人员来说,通过这种方法进行参数调节基本上是不可能的。可供调节的那些控制参数称为标定变量,通过调节控制参数对电控发动机的优化过程称为匹配标定,它包括根据动力性、经济性和排放等指标进行调整的整个过程。
因此,必须利用专用的存储器访问工具(标定工具)对ECU(电子控制单元)内部的标定数据进行优化标定,其具体数值由匹配标定过程确定后,还需通过标定工具将数据写入到内存。没有标定工具时,匹配标定的过程是这样的:在试验过程中发现某个控制参数不适应当前工况时,必须停止试验,对该参数进行修改;然后通过编译开发工具进行编译生成机器代码;利用专用的存储器擦写装置将机器码重新固化到存储器;重新开始新一轮的试验。每做一次修改都需要在试验台-编译开发器-内存擦写工具-试验台之间奔波,发动机需在开机-停机-开机之间切换;同时,还要求ECU的硬件必须是方便拆卸的。简单的电控***只需数百个标定数据,而功能齐全的***则需要数千个乃至上万个标定数据,很多控制参数之间存在关联,要综合考虑才能选择出最佳值,因此工作量非常大,工作精度也难以保证。
为了评估控制参数的更改对***控制的影响,需要显示相关传感器、执行器的数据和一些与控制***有关的中间变量。虽然传感器和执行器数据可以通过测量仪器获得,但是,测量结果是不直观的物理信号,而且测量信号较多时,各线束间相互干扰增加,空间布局也比较困难;控制***的中间变量能真实反映当前控制***的运行状态,是ECU开发评估控制***运行状况的重要参考依据,以数值的形式存储在内存里,传统的测量仪器是无法测量的。
经对现有技术的文献检索发现,中国实用新型专利(公开号CN2353909)提出了一种标定式汽车油耗测量仪,该测量仪适用于汽车的油耗测量或油耗监测,不能对其它控制参数进行监测,并且不具有标定功能,也不适用于电控发动机;中国发明专利(公开号CN1030315)提出了一种电-液自动标定的伺服驱动器,该***包括一个微控制器,监测***的运行变量,并在这些运行变量偏离预期值时,报告变量的偏差,并具有自动标定的能力,将一个被驱动装置移向希望被驱动装置达到的位置的能力,但此***没有和其它控制器通信的能力,也只有有限的标定监测功能。由此可以看出,这些***都局限于某项特殊的小范围的电控参数的台架试验标定,所采用的通信协议均为自行扩展的串行通信协议,不具有通用性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有***中的不足,提供一种界面友好的实时的电控发动机在线标定监测***,使其可以对电控发动机进行实时的监测,且具有国际标准通讯协议,当电控发动机的某些性能需要改进,需对ECU的控制参数进行修改时,可以现场在线标定,并将实时标定的参数用于电控发动机,进而通过监测,实时评估电控发动机的运行情况,从而实现电控发动机的快速标定。
本发明是通过以下技术方案实现的,本发明包括:PC机标定监测平台、CAN(控制器局域网)通信网络模块、监测***模块和标定***模块。所述PC机监测标定平台是整个***的司令部,任何标定或监测指令都是由它发出,通过CAN通信网络模块将这些指令传达到ECU的监测***模块和标定***模块,从而实现标定监测功能;所述CAN通信网络模块是标定监测***的基础,它实现CAN通信驱动,它是标定数据帧和监测数据帧的载体,通过这个模块实现监测数据和标定数据的在PC机和ECU之间的传递和转换;所述监测***模块通过CAN通信网络模块接受PC机标定监测平台的指令,定时处理监测数据帧,然后在PC机标定监测平台上进行实时显示,根据需要还可以对监测到的数据进行保存,以备分析;所述标定***模块实现标定功能,通过CAN通信网络模块接受PC机标定监测平台的标定指令,通过对CCP指令进行设计实现标定数据帧的传递,并通过标定平台实现对标定数据进行实时的在线更改。
所述PC机标定监测平台是整个标定监测***的指挥核心,它包括标定监测界面模块和数据库模块两部分。标定监测界面模块由图形化编程软件Labview完成,界面灵活友好,所有的标定监测指令都是由它发出,监测标定的数据也通过它来显示;数据库模块描述所有与控制器相关的信息,包括变量的地址信息、数据格式、物理单位、转换关系、上下限值等等;数据库模块向标定监测***提供监测标定变量在ECU存储区的地址定位信息,实现PC机标定监测平台与底层ECU存储区的数据映射,同时,数据库模块提供标定监测变量的详细说明,用户可以通过标定监测界面对标定监测数据进行相关操作。
所述的CAN通信网络模块包括CAN通信节点硬件子模块和压缩帧格式的CAN通信信息码子模块。所述CAN通信节点硬件子模块是CAN通信信息码的载体,所有的标定监测功能都是通过它来实现;所述CAN通信信息码子模块承担整个***通信数据的具体组织和实现,所有监测数据和标定数据都是通过这个模块打包成数据帧的。
所述的CAN通信节点硬件子模块包括ECU部分和PC机部分,PC机部分和ECU部分的连接通过周立功公司的USB信号到CAN信号的USBCAN智能转化卡来实现。
所述的CAN通信信息码子模块采用CAN2.0B 29位扩展ID码格式和SAE J1939仲裁场的编码格式,由CAN通信的数据帧格式可知,数据场是数据帧进行数据传送的实际空间,其最多可传送的数据字节长度为8,为了节约数据帧空间,减小总线负载,本***采用压缩的紧凑格式设计数据场。
所述的监测***模块,为了避免对控制器中其它功能模块产生影响,确保其它功能处理的实时性,本模块按定时的方式进行调度,但是监测功能的起动和停止由中断产生的事件来决定。本发明将监测数据帧的发送设计为由PC机每20ms请求一次,因为发动机每转的运行时间大多在20ms以下,这就确保PC机标定监测平台接收到的监测数据为发动机的实时运行参数,保证监测数据的同步性。由于采用压缩的帧格式,PC机标定监测平台接收到监测***模块的数据帧后,要通过相应的数据库对压缩帧进行解压处理,然后在PC机标定监测平台的界面上显示。
所述的标定***模块包括标定***子模块、在线标定存储区子模块。标定***子模块将相应的标定功能软件设计为一个独立的模块,采用中断方式实现CAN数据帧的接收驱动,在中断处理过程中起动标定***子模块,在标定***子模块中实现具体的标定功能。PC机标定监测平台通过CAN通信网络模块向ECU发布具体的标定命令,标定命令直接指示控制器执行相应的标定操作;一项具体标定功能并不一定通过一个CCP命令模块就可实现,可能需要多个CCP命令模块按照特定顺序组成一个功能模块,才能实现具体的标定功能;标定后的数据可以在PC机标定监测平台的标定界面显示,相应的标定效果可以通过监测界面得到实时的体现。
所述的在线标定存储区子模块,利用RAM(Random Access Memory)存储器的随机读写特性,在指定RAM区划分出特定一块内存(称为标定RAM),它与FLASH内存中标定数据存储段一一对应。标定过程中,将控制***所用的需标定参数直接定位于RAM区,标定RAM区的标定参数供ECU调用,该标定变量将直接应用于控制***的计算。每次通电后***进入正常运行前,将FLASH内存中标定参数的数值映射到指定的标定RAM区,FLASH中相应的标定参数存储区只作为标定参数的存储空间,存储标定变量的具体数值,不参与***的运行;标定RAM中存储的参数对应相应标定变量,这样可以对标定RAM中的标定参数进行在线修改标定,修改后的标定数值将直接应用于控制程序的下一循环运行,实现真正意义上的在线标定。所有的参数标定完成后,将标定RAM区中的数据写入相应的FLASH存储区中,以永久地保存这些标定参数。
本发明的***基于CCP协议,通过CAN通信网络实现了PC机和电控发动机控制***的互连,实现了电控发动机监控参数的实时监测、控制参数的实时在线标定和***的即插即用;在标定监测***的启动、标定和停止等过程中,未出现任何跳变或异常现象,在线标定时,保持电控发动机的正常运行状态,更改标定监测界面的任意标定数据时,未对柴油机车的正常运行产生任何影响,更改结果实时反应在电控发动机的实际运行中。本发明提供了灵活友好的标定界面,实现了在线标定,为用户提供了重要的参考依据,大大提高了生产效率,提高了匹配标定的精度,从而降低了生产成本,提高了企业竞争力。
附图说明
图1为本发明的结构原理图
图2为本发明CAN通信节点硬件子模块电路图
图3为实施例的主界面
图4为实施例的标定界面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示,本实施例是遵循CCP协议的,包括主机设备(PC机标定监测平台)和从机设备(控制器),实现起来需要两个CAN数据帧对象,每个对象对应一个数据流向,具有唯一的ID标识码:命令接收对象CRO(Command ReceiveObject)(主机->从机);数据传输对象DTO(Data Transmission Object)(从机->主机)。CRO数据帧用于传递标定监测命令或主从机之间交换的存储区数据,从机接收到命令后,通过监测***模块和标定***模块,按要求执行相应的操作,并以DTO形式的数据帧返回,此种DTO称为命令返回数据帧(简称CRM)和数据采集数据帧(DAQ),CRM数据帧中的响应代码反映了对应命令执行情况,DAQ数据帧中的相应代码包括从机返回的监测数据,从而实现相应的监测和标定。
PC机监测平台通过PC机的USB口,与CAN通信网络模块连接,进而通过与监测***模块和标定***模块连接;PC机与CAN通信节点硬件子模块的USB接口连接,ECU与CAN通信节点硬件子模块的CAN通信接口连接;监测***模块和标定***模块在ECU中处于并列的同等位置,根据从PC机标定监测平台接收到的指令,执行相应的标定或监测功能;标定和监测指令都是从标定监测平台发出的,经由CAN通信网络模块,传送到监测***模块或标定***模块;监测***模块将监测数据经由CAN通信网络模块传递到PC机标定监测平台;标定***模块将标定后的结果通过CAN通信网络传递到PC机标定监测平台。
PC机监测标定平台是整个***的司令部,标定或监测指令都是由它发出,通过CAN通信网络模块将这些指令传送到ECU的监测***模块和标定***模块;CAN通信网络模块是标定监测***的基础,它是标定数据帧和监测数据帧的载体,通过它实现监测数据和标定数据的在PC机和ECU之间的传递;监测***模块通过CAN通信网络模块接受PC机标定监测平台的指令,定时处理监测数据帧,然后在PC机标定监测平台上进行实时显示;标定***模块通过CAN通信网络模块接受PC机标定监测平台的标定指令,实现对标定数据进行实时的在线更改。
所述PC机标定监测平台包括标定监测界面模块和数据库模块两部分,数据库模块是PC机标定监测平台与ECU之间的纽带,通过它实现PC机标定监测平台与ECU的数据映射,使得用户通过标定监测界面对标定监测数据进行相关操作;标定监测指令都是由标定监测界面模块发出,通过数据库模块的转换,从监测***模块返回的监测数据才可通过标定监测平台显示。
所述的CAN通信网络模块包括CAN通信节点硬件子模块和CAN通信信息码子模块,CAN通信节点硬件子模块实现PC机标定监测平台与ECU的物理连接,它是CAN通信信息码的载体;CAN通信信息码子模块承担整个***通信数据的具体组织和实现,所有监测数据和标定数据都是通过这个模块打包成数据帧,然后再通过CAN通信节点硬件子模块传输的。
所述的监测***模块,按定时的方式进行调度,设计为由PC机每20ms请求一次,监测功能的起动和停止由中断产生的事件来决定,PC机标定监测平台接收到监测***模块的数据帧后,要通过相应的数据库对压缩帧进行解压处理,然后在标定监测平台的界面上显示。
所述的标定***模块包括标定***子模块和在线标定存储区子模块,标定***子模块采用中断方式接收标定监测平台的指令,实现具体的标定操作;在线标定存储区是所有标定数据的逻辑载体,所有标定过程操作的数据都是通过在线标定存储区子模块,进行组织的,进而才实现了真正的在线标定。
所述的在线标定存储区子模块,在RAM区划分出标定RAM区,将FLASH内存中标定参数的数值映射到指定的标定RAM区,标定RAM区中的数值对应相应的标定变量,对这些参数进行在线修改标定,修改后的标定数值将直接应用于控制器的运行,实现真正意义上的在线标定,标定过程结束后,将标定RAM区中的数据写入相应的FLASH存储区中,以永久地保存这些标定参数。
所述在线标定监测***,基于CCP协议,通过CAN通信网络实现了PC机和电控发动机控制***的互连。
所述CAN通信节点硬件子模块的ECU部分,如图2所示,其CAN控制器为MC68376的TouCAN模块,其中DCP5S5-100为光电隔离电源,用于隔离CPU电源与CAN***所需电源,避免CAN***的电压波动影响CPU的正常工作电压。两个6N137为高速隔离器件,用于隔离电流扰动,提高***的抗干扰能力。PCA82C250为PHILIPS公司生产的CAN控制器接口,它是连接CAN控制器和物理总线间的接口,提供对总线的差动发送能力和对CAN控制器的差动接收能力。采用PCA82C250可以增加通信距离,提高***的瞬间抗干扰能力,保护总线,降低干扰。
如图3所示,为本实施例的主界面,界面的左部分为监测界面,依次包括变量名称、变量中文描述、变量值和变量单位;界面右部分为标定监测***的功能按钮,依次包括状态检测、开始状态采集(保存状态参数)、修改标定数据、烧写FLASH(将标定好的数据写到控制器)、用户脉谱(特定参数的标定)和关闭。
如图4所示,为本实施例的标定界面,界面左上部为三个功能按钮,分别为数据导出(备份标定数据)、数据导入(导入标定数据)和关闭(关闭标定界面);界面上部两个文本分别为脉谱名称和脉谱横坐标名称;界面左部文本为脉谱纵坐标;界面的中部为脉谱数据。
Claims (9)
1、一种实时的电控发动机在线标定监测***,其特征在于包括四个模块:PC机标定监测平台、CAN通信网络模块、监测***模块和标定***模块;PC机监测标定平台是整个***的司令部,标定或监测指令都是由它发出,通过CAN通信网络模块将这些指令传送到ECU的监测***模块和标定***模块;CAN通信网络模块是标定监测***的基础,它是标定数据帧和监测数据帧的载体,通过它实现监测数据和标定数据的在PC机和ECU之间的传递;监测***模块通过CAN通信网络模块接受PC机标定监测平台的指令,定时处理监测数据帧,然后在PC机标定监测平台上进行实时显示;标定***模块通过CAN通信网络模块接受PC机标定监测平台的标定指令,实现对标定数据进行实时的在线更改。
2、如权利要求1所述的实时的电控发动机在线标定监测***,其特征是,所述PC机标定监测平台包括标定监测界面模块和数据库模块两部分,数据库模块是PC机标定监测平台与ECU之间的纽带,通过它实现PC机标定监测平台与ECU的数据映射,使得用户通过标定监测界面对标定监测数据进行相关操作;标定监测指令都是由标定监测界面模块发出,通过数据库模块的转换,从监测***模块返回的监测数据才可通过标定监测平台显示。
3、如权利要求1所述的实时的电控发动机在线标定监测***,其特征是,所述的CAN通信网络模块包括CAN通信节点硬件子模块和CAN通信信息码子模块,CAN通信节点硬件子模块实现PC机标定监测平台与ECU的物理连接,它是CAN通信信息码的载体;CAN通信信息码子模块承担整个***通信数据的具体组织和实现,所有监测数据和标定数据都是通过这个模块打包成数据帧,然后再通过CAN通信节点硬件子模块传输的。
4、如权利要求3所述的实时的电控发动机在线标定监测***,其特征是,所述CAN通信节点硬件子模块包括ECU部分和PC机部分,PC机和ECU的连接通过周立功公司的智能转化卡USBCAN来实现。
5、如权利要求3所述的实时的电控发动机在线标定监测***,其特征是,所述CAN通信信息码子模块采用CAN2.0B 29位扩展ID码格式和SAE J1939仲裁场的编码格式,采用压缩的紧凑格式设计数据场。
6、如权利要求1所述的实时的电控发动机在线标定监测***,其特征是,所述的监测***模块,按定时的方式进行调度,设计为由PC机每20ms请求一次,监测功能的起动和停止由中断产生的事件来决定,PC机标定监测平台接收到监测***模块的数据帧后,要通过相应的数据库对压缩帧进行解压处理,然后在标定监测平台的界面上显示。
7、如权利要求1所述的实时的电控发动机在线标定监测***,其特征是,所述的标定***模块包括标定***子模块和在线标定存储区子模块,标定***子模块采用中断方式接收标定监测平台的指令,实现具体的标定操作;在线标定存储区是所有标定数据的逻辑载体,所有标定过程操作的数据都是通过在线标定存储区子模块,进行组织的,进而才实现了真正的在线标定。
8、如权利要求7中所述的实时的电控发动机在线标定监测***,其特征是,所述的在线标定存储区子模块,在RAM区划分出标定RAM区,将FLASH内存中标定参数的数值映射到指定的标定RAM区,标定RAM区中的数值对应相应的标定变量,对这些参数进行在线修改标定,修改后的标定数值将直接应用于控制器的运行,实现真正意义上的在线标定,标定过程结束后,将标定RAM区中的数据写入相应的FLASH存储区中,以永久地保存这些标定参数。
9、如权利要求1中所述的电控发动机在线标定监测***,其特征是,所述在线标定监测***,基于CCP协议,通过CAN通信网络实现了PC机和电控发动机控制***的互连。
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Legal Events
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---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |