CN101414188A - 基于ccp协议的汽车abs ecu在线标定***和标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于CCP协议的汽车ABS ECU在线标定***，包括相互连接的上位主机和下位机，所述上位主机包括数据保存模块、数据分析模块、控制参数优化模块、控制参数标定模块和上位机CCP命令处理器；所述下位机为汽车ABS ECU，包括算法模块和数据通讯模块；本发明还提供了一种基于CCP协议的汽车ABS ECU在线标定方法；本发明把CCP协议引入到汽车ABS ECU标定***的设计中，实现了ABS制动***控制参数的在线优化和修改，还利用CCP协议的实时消息处理机制，对控制参数的进行实时监测，克服了现有开发方法中参数修改困难、开发周期长、可操作性差等问题。

Description

基于CCP协议的汽车ABS ECU在线标定***和标定方法

技术领域

本发明涉及汽车制动控制技术领域，具体涉及一种汽车防抱死制动***电子控制单元(ABS ECU)的标定***和标定方法。

背景技术

ABS(Antilock Braking System)制动***，即防抱死制动***，能够在汽车制动过程中自动调节制动力的大小，有效防止车轮抱死、侧滑、甩尾等现象，提高了汽车制动的安全性。在ABS制动***的开发中，控制算法确定的情况下，控制效果的好坏就取决于电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)算法中的控制参数，因此，对控制参数的寻优是整个调试过程中的重要环节。

传统的ABS ECU参数匹配一般采用手工更改控制程序，重新编译下载的方式，这将会使整个调试过程十分繁琐，给ABS控制***的调试带来了很大不便，延长了匹配时间、增加了开发成本，而且试车时还存在很大的风险。

传统的ABS匹配标定***采用SCI串行通讯，该种方法有以下缺陷：

(1)可靠性差。SCI串行通讯容易受外界干扰，标定数据过程中需进行软件校验，且试验中一旦通讯被破坏则不易恢复；

(2)通讯速度慢。SCI串行通讯通常传输速度在10400bps，不能满足大数据量和高实时性的需求；

(3)通用性差。一个标定工具只能实现对一个ECU的标定和监控。

CCP(CAN Calibration Protocol)是一种基于CAN总线的电子控制单元标定协议，具有通信可靠、传输速度快、通用性好等优点，现已在欧美汽车行业的发动机领域得以广泛应用。公开号为CN1747472A的中国发明专利申请公开说明书中公开了一种基于CCP协议的嵌入式通用标定装置及方法，其中粗略地叙述了基于CCP协议的通用标定装置及方法，按照其公开的技术方案，并不能实现对汽车ABS ECU的标定，现有技术中，也还没有基于CCP协议的汽车ABSECU标定方法。

发明内容

有鉴于此，为了解决上述问题，为此，本文提出了一种基于CCP协议的汽车ABS ECU标定***，可靠、快速地对汽车ABS ECU的控制参数进行标定。

本发明的目的是这样实现的：基于CCP协议的汽车ABS ECU在线标定***，包括相互连接的上位主机和下位机，其特征在于：所述上位主机包括：

数据保存模块，用于保存汽车ABS ECU上传的数据；

数据分析模块，对数据保存模块保存的数据进行分析；

控制参数优化模块，根据数据分析模块的分析结果，对控制参数进行优化；

控制参数标定模块，将控制参数优化模块优化的控制参数传输到汽车ABSECU；以及上位机CCP驱动模块；

所述下位机为汽车ABS ECU，包括算法模块和数据通讯模块，所述数据通讯模块包括CCP命令处理器和DAQ处理器。

进一步，所述上位主机还包括状态监测模块，用以读取汽车ABS ECU上传的数据，并实时显示。

并设计了控制效果分析方法，控制参数优化方法，和自动标定功能。

本发明还提供了一种基于CCP协议的汽车ABS ECU标定方法，具体包括如下步骤：

1)上位主机与汽车ABS ECU建立连接后，上位主机对ABS ECU进行初始化操作，并读取汽车ABS ECU固定存储区存储的控制参数；

2)对汽车ABS ECU进行路试，汽车ABS ECU通过数据通讯模块将路试过程中的状态参数上传至上位主机的临时存储区；

3)路试结束后，上位主机对临时存储区内的数据进行保存；

4)上位主机数据分析模块根据步骤3)保存的数据，对制动效果进行分析；

5)上位主机控制参数优化模块依据步骤4)的分析结果计算出一组优化控制参数；

6)上位主机标定模块用步骤5)所得的优化控制参数，替换汽车ABS ECU临时存储空间中的控制参数数据；

7)循环执行步骤2-6)，直至标定工作完成；

8)将最后一次循环所得的优化控制参数保存到汽车ABS ECU的固定存储区；

进一步，步骤2)中，汽车ABS ECU通过数据通讯模块将路试过程中的状态参数通过DAQ-DTO帧周期性上传至上位主机的临时存储区；

进一步，步骤1)中，对汽车ABS ECU进行初始化操作具体包括如下步骤：

101)执行打开设备指令；

102)初始化指定的CAN；

103)启动CAN；

104)设置内存传输基指针；

105)让ECU传输监测数据到上位主机；

106)初始化标定参数；

107)获取制定DAQ标定的大小；

108)初始化DAQ表指针用于后续写DAQ表；

109)返回实际发送的帧数；

110)在DAQ表里写一个条目的地址；

111)启动DAQ处理机；

进一步，步骤2)中，还包括上位主机对接收的状态参数进行实时显示的步骤，具体包括：

201)上位主机状态监测模块从临时存储区读取DAQ-DTO帧；若不能读取，则显示错误信息；

202)对DAQ-DTO帧进行解包，读取DAQ-DTO帧所载参数的数值，并将其显示在屏幕上；

203)等待下一帧数据；

进一步，步骤4)中，上位主机数据分析模块通过提取提取轮速和车速信息，模拟动态的制动曲线，计算出近似附着系数利用率、滑移率均值和控制门限附近的轮加速度信息，得到制动效果分析结果；

进一步，步骤6)具体包括如下步骤

601)设置内存传输基指针；

602)上位主机标定模块用步骤5)所得的优化控制参数，替换汽车ABS ECU临时存储空间中的控制参数数据。

步骤5)中，上位主机控制参数优化模块依据步骤4)的分析结果，计算出一组门限值作为优化控制参数；

进一步，步骤5)中，上位主机控制参数优化模块采用模糊控制优化法、正交实验优化法或遗传算法来计算优化控制参数。

本发明把CCP协议引入到汽车ABS ECU标定***的设计中，实现了ABS制动***控制参数的在线优化和修改，还利用CCP协议的实时消息处理机制，对控制参数的进行实时监测，克服了现有开发方法中参数修改困难、开发周期长、可操作性差等问题。

本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述：

图1示出了本发明基于CCP协议的汽车ABS ECU标定***结构示意图；

图2示出了基于CCP协议的汽车ABS ECU标定***中上位主机的功能模块结构示意图；

图3示出了基于CCP协议的汽车ABS ECU标定***中下位机的功能模块结构示意图；

图4示出了基于CCP协议的汽车ABS ECU在线标定方法流程示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

本实施例以采用CCP协议2.1版本为例进行说明。

参见图1，本实施例基于CCP协议的汽车ABS ECU在线标定***，包括相互连接的上位主机1和下位机2，其中下位机可以是一个或多个；本实施例中，上位主机1为带有USB(通用串行总线)接口的PC机，作为下位机2的汽车ABS ECU带有CAN端口，上位主机1和下位机2之间由USB～CAN通信卡3进行连接。上位主机遵循CCP协议，根据用户的需求向ABS ECU下达控制命令实现控制门限的标定以及监测参数地址的配置，进而对ABS ECU内轮速、车速等参数进行监视；下位机接收上位主机下达的命令，根据命令完成相关处理，并回送应答。

参见图2，所述上位机1还包括：

数据保存模块101，用于保存汽车ABS ECU上传的数据，具体地，可将图形缓冲区的数据保存在工程文件中，将数据缓存区的数据保存在文本文件中，这些数据包括车速、轮速、电磁阀信号等采集与初步计算的数据，以及试验状态数据，如路面状况、初始车速、电磁阀厂家型号等；

数据分析模块102，对数据保存模块保存的数据进行分析，包括制动曲线分析和数据分析。制动曲线分析依据保存的工程文件，可以再现监测过程的动态监测曲线，并可以在图中逐点分析制动效果，包括轮速、滑移率、电磁阀等信息；数据分析是对原始采集数据的一个简单处理，包括制动时间、滑移率均值、附着系数利用率等多个数值的计算及显示，这些分析方法属于现有技术，在此不再赘述；

控制参数优化模块103，根据数据分析模块的分析结果，对控制参数进行优化。具体地，结合《GB-T 13594-2003机动车和挂车防抱制动性能和试验方法》，通过对制动时间、加速度均值、附着系数利用率、附着系数利用率方差、滑移率均值、滑移率方差和稳定系数的计算，由优化算法分析出控制参数的优化趋势，以语言描述的方式输出参数修改建议，并给出修改后的参考控制参数，采用的优化算法有①模糊控制法：利用CAN总线通讯将路试时车辆的4个车轮参考滑移率、ECU对4个电磁阀的控制信号上传到上位机，对电磁阀处于增压、保压和减压阶段的车轮参考滑移率进行分析，然后利用已有的模糊规则实现滑移率门限的制动优化。②正交实验法：依正交实验原则设计多次实验，并由优化***中的正交实验方法对实验结果进行分析，得出修改结论；③遗传算法智能参数寻优：是针对软件仿真设计的寻优方案；优化算法可选用上述三种算法中的任一种，亦可采用现有技术中的其他优化算法。

控制参数标定模块104，将控制参数优化模块优化的控制参数传输到汽车ABS ECU，可采用手动标定或自动标定，手动标定适合有经验的开发人员，参考制动曲线、数据以及参数优化模块的分析结果，决定是否采用优化后的加速度及滑移率进行标定，还可以对优化结果进人工修定后再进行标定；自动标定实现了参数寻优的自动化，不需要有经验开发人员进行标定前的分析，只需要在启动自动标定功能并按规定给出一组加速度及滑移率门限后，连续做多组试验即可对门限之进行优化，优化程度受试验次数的影响，越多越接近该控制算法下的最优门限。

上位机CCP命令处理器105、以及状态监测模块106。

参见图3，所述下位机2包括算法模块、数据通讯模块、作为固定存储区的FLASH存储器和作为临时存储区的RAM存储器，其中算法模块是标定控制的对象，它根据轮速传感器输入的脉冲信号进行轮速、车速、滑移率、轮加减速度等相关参数计算，并进行车体运行路面的辨识及电磁阀控制程序段的选择，进而控制电磁阀的状态，对每个轮子的制动分缸的压力进行增加、保持或减少，从而控制车轮速度，使滑移率较长时间维持在20％附近，达到最优制动的目的；所述数据通讯模块包括下位机CCP命令处理器221、DAQ处理器222和CAN总线接口驱动223；下位机CCP命令处理器221接收上位机发送的命令，完成相应动作后返回应答，DAQ处理模块根据上位机的设置，周期性的发送需要监视的状态参数。

所述CCP命令处理器含28个常规子模块，还包含了依功能需求所编写的参数初始化命令解析处理模块和参数Flash烧写命令解析处理模块，每个子模块实现一个CCP命令，通过调用CAN驱动程序接收接口函数GetMsg实现CRM(命令返回信息)帧的接收，通过调用CAN驱动程序的发送接口函数PutMsg实现CRO(命令接收对象，用于传递指令代码和内部功能码或主、从机之间交换的存储区数据的报文)帧的发送；

上位机通过通信接口实现与下位机ABS ECU的通信，实现CCP协议的控制命令和数据获取命令，从而完成ABS ECU控制门限的更改和数据的监测。消息对象从一个CAN节点发送到其他的CAN节点。上位机通过发送CCP定义的命令(CRO)，实现ABS ECU中数据的上传和下载，成功后会返回确认消息DTO。监测量的获取是利用CCP中数据获取命令来实现的。CCP创建了一系列的数据获取列表DAQ List，每一个列表里面有数个ODT(对象描述符表，用于存储数据单元)，每个ODT最多有7个数据元素的定义。通过组织DAQ-DTO，启动CCP的上传命令，这样就实现了对ECU中数据的监测。在上位机的通信模块中使用的接口硬件是USB-CAN通信卡，与其配套使用的驱动软件是Visual CAN Interface(VCI)，它是为PC/CAN接口提供的一个功能强大的软件包，该软件包专为那些想要在PC机上开发与硬件无关的高质量CAN应用程序的开发者开发设计的。

在初始化PC/CAN接口和CAN控制器时要调用VCI中相应的PC/CAN接口的控制和配置函数和对CAN控制器的监测和配置函数，初始化定时器寄存器，设置传输波特率，标识符位数，接收掩码，发送、接收队列，接收缓冲区，可接收信息的标识符等。通信过程中上位机发送标定和监测命令CRO，并给出命令代码，命令处理子程序根据命令代码判读是哪种命令，若是标定命令，则转到相应的命令处理器，命令处理器根据命令代码配置相应的发送报文，然后调用VCI的相关函数启动发送，若下位机有确认消息，则完成标定数据的上传和下载；若是监测命令则直接进行要发送命令报文的配置，然后启动发送，并实时接收从下位机发送过来的监测数据。

参见图4，基于CCP协议的汽车ABS ECU在线标定方法包括如下步骤：

1)上位主机与汽车ABS ECU建立连接后，上位主机对ABS ECU进行初始化操作，并读取汽车ABS ECU固定存储区存储的控制参数；其中的初始化操作，具体包括如下步骤：

101)调用接口函数库中的VCI_OpenDevice打开设备；

102)调用接口函数库中的VCI_InitCAN初始化制定的CAN；

103)调用接口函数库中的VCI_StartCAN来启动CAN；

104)调用CCP命令模块中的SET_MTA子命令设置内存传输基指针，包括加速度门限、滑移率门限、路面辨识所用的门限变量指针；

105)调用CCP命令模块中的UPLOAD子命令让ECU传输104中配置的门限参数地址对应得数据到上层；

106)调用CCP命令模块中的INITDATA子命令让ABS ECU中Flash存储区中的门限参数替换掉RAM空间中的相应参数进行初始化标定参数；

107)调用CCP命令模块中的GET_DAQ_SIZE子命令获得制定DAQ标定的大小；

108)调用CCP命令模块中的SET_DAQ_PTR子命令初始化DAQ表指针用于后续写DAQ表；

109)调用接口函数库中的VCI_Transmit返回实际发送的帧数；

110)调用CCP命令模块中的WRITE_DAQ子命令在DAQ表里写一个条目的地址；

111)调用CCP命令模块中的START_STOP子命令启动DAQ处理机。

2)对汽车ABS ECU进行路试，汽车ABS ECU的DAQ处理器通过DAQ-DTO帧，将路试过程中的状态参数周期性上传至上位主机的临时存储区；上位主机对接收的状态参数进行实时显示，具体包括：

201)上位主机状态监测模块调用接口函数库中的VCI_Receive命令，从临时存储区读取DAQ-DTO帧；若不能读取，则调用接口函数库中的VCI_ReadErrInfo用以装载VCI库运行时产生的错误信息；

202)对DAQ-DTO帧进行解包，读取DAQ-DTO帧所载参数的数值，并将其显示在屏幕上；

203)等待下一帧数据；

3)路试结束后，上位主机对临时存储区内的数据进行保存，其中标定数据保存为文本文件和状态监控数据保存为工程文件；

4)上位主机数据分析模块对根据步骤3)保存的数据进行分析，提取轮速、车速信息，模拟动态的制动曲线，计算出近似附着系数利用率、滑移率均值、控制门限附近的轮加速度信息，对比《GB-T 13594-2003机动车和挂车防抱制动性能和试验方法》和经验数据标准，得到制动效果分析结果；

5)上位主机控制参数优化模块依据步骤4)的分析结果通过查找所制定的模糊控制规则表，得到各门限控制参数变化趋势的一个加成值，根据数值的大小将原控制参数扩大或减小相应的数值，计算出一组优化控制参数，如三个加速度门限和两个滑移率门限构成的一组控制参数；前述方法中采用的是模糊控制优化方法，除此之外，可采用的优化方法还包括正交实验的方法、针对仿真平台采用的遗传算法或其他现有技术中的算法寻找最优的控制门限。

6)上位主机标定模块用步骤5)所得的优化控制参数，替换汽车ABS ECU临时存储空间中的控制参数数据；具体包括：

601)调用CCP命令模块中的SET_MTA子命令设置内存传输基指针；

602)上位主机标定模块调用CCP命令模块中的DNLOAD子命令，用步骤5)所得的优化控制参数替换汽车ABS ECU临时存储空间中的控制参数数据。

7)循环执行步骤2-6)，直至标定工作完成；

8)将最后一次循环所得的优化控制参数保存到汽车ABS ECU的FLASH存储区。

采用本实施例的标定***和方法，使用者可预先设置好初始参数，然后只需不断执行启动、刹车的路试，标定***即可自动执行分析、优化和标定，实现ECU在线标定的自动化、智能化。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.基于CCP协议的汽车ABS ECU在线标定***，包括相互连接的上位主机和下位机，其特征在于：所述上位主机包括：

数据保存模块，用于保存汽车ABS ECU上传的数据；

数据分析模块，对数据保存模块保存的数据进行分析；

控制参数优化模块，根据数据分析模块的分析结果，对控制参数进行优化；

控制参数标定模块，将控制参数优化模块优化的控制参数传输到汽车ABSECU；以及上位机CCP驱动模块；

所述下位机为汽车ABS ECU，包括算法模块和数据通讯模块，所述数据通讯模块包括CCP命令处理器和DAQ处理器。

2.根据权利要求1基于CCP协议的汽车ABS ECU在线标定***，其特征在于：所述上位主机还包括状态监测模块，用以读取汽车ABS ECU上传的数据，并实时显示。

3.基于CCP协议的汽车ABS ECU在线标定方法，其特征在于包括如下步骤：

1)上位主机与汽车ABS ECU建立连接后，上位主机对ABS ECU进行初始化操作，并读取汽车ABS ECU固定存储区存储的控制参数；

2)对汽车ABS ECU进行路试，汽车ABS ECU通过数据通讯模块将路试过程中的状态参数上传至上位主机的临时存储区；

3)路试结束后，上位主机对临时存储区内的数据进行保存；

4)上位主机数据分析模块根据步骤3)保存的数据，对制动效果进行分析；

5)上位主机控制参数优化模块依据步骤4)的分析结果计算出一组优化控制参数；

6)上位主机标定模块用步骤5)所得的优化控制参数，替换汽车ABS ECU临时存储空间中的控制参数数据；

7)循环执行步骤2-6)，直至标定工作完成；

8)将最后一次循环所得的优化控制参数保存到汽车ABS ECU的固定存储区。

4.根据权利要求3所述的基于CCP协议的汽车ABS ECU在线标定方法，其特征在于：步骤2)中，汽车ABS ECU通过数据通讯模块将路试过程中的状态参数通过DAQ-DTO帧周期性上传至上位主机的临时存储区。

5.根据权利要求4所述的基于CCP协议的汽车ABS ECU在线标定方法，其特征在于：步骤1)中，对汽车ABS ECU进行初始化操作具体包括如下步骤：

101)执行打开设备指令；

102)初始化指定的CAN；

103)启动CAN；

104)设置内存传输基指针；

105)让ECU传输初始化控制参数到上层；

106)初始化标定参数；

107)获取制定DAQ标定的大小；

108)初始化DAQ表指针用于后续写DAQ表；

109)返回实际发送的帧数；

110)在DAQ表里写一个条目的地址；

111)启动DAQ处理机。

6.根据权利要求4或5所述的基于CCP协议的汽车ABS ECU在线标定方法，其特征在于：步骤2)中，还包括上位主机对接收的状态参数进行实时显示的步骤，具体包括：

201)上位主机状态监测模块从临时存储区读取DAQ-DTO帧；若不能读取，则显示错误信息；

202)对DAQ-DTO帧进行解包，读取DAQ-DTO帧所载参数的数值，并将其显示在屏幕上；

203)等待下一帧数据。

7.根据权利要求3所述的基于CCP协议的汽车ABS ECU在线标定方法，其特征在于：进一步，步骤4)中，上位主机数据分析模块通过提取提取轮速和车速信息，模拟动态的制动曲线，计算出近似附着系数利用率、滑移率均值和控制门限附近的轮加速度信息，得到制动效果分析结果。

8.根据权利要求3所述的基于CCP协议的汽车ABS ECU在线标定方法，其特征在于：步骤6)具体包括如下步骤：

601)设置内存传输基指针；

602)上位主机标定模块用步骤5)所得的优化控制参数，替换汽车ABS ECU临时存储空间中的控制参数数据。

9.根据权利要求3所述的基于CCP协议的汽车ABS ECU在线标定方法，其特征在于：步骤5)中，上位主机控制参数优化模块依据步骤4)的分析结果，计算出一组门限值作为优化控制参数。

10.根据权利要求3至9中任一项所述的基于CCP协议的汽车ABS ECU在线标定方法，其特征在于：步骤5)中，上位主机控制参数优化模块采用模糊控制优化法、正交实验优化法或遗传算法来计算优化控制参数。

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