商用車車載ECU電子數(shù)據(jù)標(biāo)定

楊京鴻 ，劉發(fā)麗

（東風(fēng)商用車有限公司，十堰 442001）

1 前言

車載ECU的功用是根據(jù)其內(nèi)存的程序和數(shù)據(jù)對各種傳感器輸入的信號進(jìn)行處理、判斷、運(yùn)算，然后向執(zhí)行器輸出指令。ECU內(nèi)部的控制策略是固定的，數(shù)千個運(yùn)行代碼組成電控功能ECU程序，但其包含的數(shù)千個自由參數(shù)是可調(diào)的，程序運(yùn)行中需要讀取ECU內(nèi)存數(shù)據(jù)，車型配置的不同，對相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)試優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)功能跳轉(zhuǎn)，使得整車通過各種排放法規(guī)并滿足各種駕駛性能指標(biāo)。例如可通過配置發(fā)動機(jī)MAP，調(diào)整和優(yōu)化電控系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)（如發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)）等使發(fā)動機(jī)在最佳狀態(tài)下工作，通過修改駕駛踏板曲線數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動模式和普通模式的切換等等。這一過程設(shè)計被稱之為ECU匹配標(biāo)定。匹配標(biāo)定是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程。

ECU由硬件、軟件、電子數(shù)據(jù)組成，ECU電子數(shù)據(jù)被分類并存放在不同的區(qū)域，分類的方法由用戶和ECU開發(fā)商共同來定義。用戶也可以對不同區(qū)域的數(shù)據(jù)設(shè)置不同的訪問權(quán)限，以提高ECU電子數(shù)據(jù)的安全性。ECU電子數(shù)據(jù)區(qū)包括零部件或車輛信息配置區(qū)域、動力參數(shù)區(qū)、排放參數(shù)區(qū)、故障診斷區(qū)等。通過修改相關(guān)數(shù)據(jù)，即可使得同一型號的ECU滿足不同車型的配置差異需求，減少ECU零件品種，降低ECU的研發(fā)和維護(hù)成本。例如，整車廠只需要配置車輛信息參數(shù)，發(fā)動機(jī)廠則需要調(diào)整ECU動力參數(shù)、排放參數(shù)等數(shù)據(jù)，維修站關(guān)注故障診斷數(shù)據(jù)，汽車改裝多修改噴油、進(jìn)氣等動力參數(shù)。

ECU電子數(shù)據(jù)標(biāo)定基本原理是：EPI通過整車OBD接口或總成線束端口與ECU連接，標(biāo)定程序作為上位機(jī)軟件，基于CAN通信協(xié)議（多為ISO15765）與ECU進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。 ECU內(nèi)部有一小段代碼專門用來對自己進(jìn)行編程，標(biāo)定程序把數(shù)據(jù)傳遞到ECU中，啟動這一小段代碼來標(biāo)定數(shù)據(jù)。ECU電子數(shù)據(jù)標(biāo)定主要有三方面應(yīng)用：一是總成或整車生產(chǎn)下線時進(jìn)行數(shù)據(jù)封裝，二是整車售后服務(wù)環(huán)節(jié)進(jìn)行ECU電子數(shù)據(jù)恢復(fù)或數(shù)據(jù)更新，三是整車適應(yīng)性改裝應(yīng)用。

ECU電子數(shù)據(jù)標(biāo)定工具EPI：電控系統(tǒng)供應(yīng)商都有各自的標(biāo)定工具提供生產(chǎn)廠使用。隨著車輛電子化程度提升，電控系統(tǒng)越來越多，整車廠同一車型搭載多鐘電控系統(tǒng)時的生產(chǎn)系統(tǒng)復(fù)雜，運(yùn)行效率低。EPI是一種通用標(biāo)定工具，可以對車輛上所有需要標(biāo)定的控制系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，是ECU電子數(shù)據(jù)標(biāo)定工藝規(guī)劃的重要部分。

ECU電子數(shù)據(jù)標(biāo)定過程：車型設(shè)計階段根據(jù)市場需求定義車輛配置，同時也定義 ECU電子數(shù)據(jù)。整車生產(chǎn)環(huán)節(jié)依據(jù)設(shè)計定義的 ECU電子數(shù)據(jù)完成車載 ECU的電子數(shù)據(jù)標(biāo)定。車輛售后服務(wù)環(huán)節(jié)依據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行 ECU電 子數(shù)據(jù)恢復(fù)。 ECU電子數(shù)據(jù)標(biāo)定在車輛的設(shè)計、生產(chǎn)、售后 3個環(huán)節(jié)存在相互依存相互制約的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)智能化，是本文闡述的主題。

2 車載ECU電子數(shù)據(jù)智能化標(biāo)定的設(shè)計、生產(chǎn)、售后工藝規(guī)劃

2.1 ECU電子數(shù)據(jù)模塊化設(shè)計

ECU 電子數(shù)據(jù)設(shè)計階段對 ECU 原始標(biāo)定數(shù)據(jù)包做數(shù)據(jù)拆分。第一次拆分根據(jù)數(shù)據(jù)是否與車型配置變化相關(guān)區(qū)分為 ECU基礎(chǔ)匹配數(shù)據(jù)和整車配置化數(shù)據(jù)兩塊；第二次拆分根據(jù)整車電子功能劃分，構(gòu)建數(shù)據(jù)模塊，每一個數(shù)據(jù)模塊對應(yīng)一項整車電子功能或者對應(yīng)一個標(biāo)定參數(shù)。一個數(shù)據(jù)模塊包含對應(yīng)電子功能的所有相關(guān)參數(shù)。 ECU基礎(chǔ)匹配數(shù)據(jù)則代表所有車型通用的參數(shù)，這部分?jǐn)?shù)據(jù)可以在總成廠完成標(biāo)定。如圖1所示。

2.2 生產(chǎn)車輛標(biāo)定數(shù)據(jù)配置化設(shè)計

基于整車電子功能數(shù)據(jù)模塊庫，生產(chǎn)環(huán)節(jié)在配置可生產(chǎn)車型BOM數(shù)據(jù)時，根據(jù)車型電子功能配置選項把對應(yīng)的ECU電子數(shù)據(jù)模塊提取出來組裝成完整的可生產(chǎn)車輛標(biāo)定數(shù)據(jù)。如圖2所示。

2.3 設(shè)計、生產(chǎn)、售后智能化ECU電子數(shù)據(jù)平臺

基于商用車企業(yè)內(nèi)部的信息系統(tǒng)平臺，搭建專門用于ECU程序和ECU電子數(shù)據(jù)傳遞的信息系統(tǒng)平臺，把設(shè)計完成的ECU電子數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)，直接傳遞到生產(chǎn)線邊的MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)），減少中間步驟、人工環(huán)節(jié)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與安全。同時也實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)環(huán)節(jié)ECU電子數(shù)據(jù)標(biāo)定結(jié)果即單車實(shí)績從生產(chǎn)線回傳到數(shù)據(jù)平臺、建立車輛電子數(shù)據(jù)檔案庫。車輛售后服務(wù)環(huán)節(jié)，根據(jù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)搭建的單車電子數(shù)據(jù)檔案進(jìn)行ECU電子數(shù)據(jù)服務(wù)。如圖3所示。

2.4 ECU電子數(shù)據(jù)標(biāo)定過程自動化

2.4.1 ECU電子數(shù)據(jù)標(biāo)定工具統(tǒng)一

ECU標(biāo)定的內(nèi)容包括5 類：

1）ECU程序；

2）ECU基礎(chǔ)匹配數(shù)據(jù)；

以上兩部分在ECU搭載的總成生產(chǎn)環(huán)節(jié)使用ECU基礎(chǔ)匹配數(shù)據(jù)標(biāo)定工具完成標(biāo)定。

3）整車數(shù)據(jù)，包括整車電子功能配置數(shù)據(jù)、修正數(shù)據(jù)和車輛信息3種類型，這部分在整車生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行標(biāo)定；標(biāo)定完成后，這部分?jǐn)?shù)據(jù)形成每一臺車輛唯一電子數(shù)據(jù)包作為售后電子數(shù)據(jù)服務(wù)的數(shù)據(jù)源；

整車數(shù)據(jù)在整車生產(chǎn)廠采用專用工具實(shí)現(xiàn)整車搭載的不同ECU的數(shù)據(jù)標(biāo)定，專用工具的核心在統(tǒng)一的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，協(xié)議轉(zhuǎn)換器支持目前主流的汽車ECU通訊接口（CAN、K-LINE），利用同一個物理接口實(shí)現(xiàn)對整車上不同ECU的數(shù)據(jù)標(biāo)定。

4）升級數(shù)據(jù)包，用于更新ECU程序和數(shù)據(jù)升級，優(yōu)化電控系統(tǒng)的性能，提供市場在用車使用；

5）適應(yīng)性數(shù)據(jù)，針對客戶個性化的需求，滿足車輛改裝后的性能要求；

以上3種數(shù)據(jù)使用售后服務(wù)診斷工具DST完成主機(jī)廠對已售車輛的ECU電子數(shù)據(jù)服務(wù)。

具體數(shù)據(jù)類型如圖4所示。

2.4.2 VEPD自動編程系統(tǒng)

整車EOL編程數(shù)據(jù)依據(jù)整車生產(chǎn)線端操作觸發(fā)，通過“BOM-EOL-MES-工控機(jī)”這一數(shù)據(jù)平臺的一系列運(yùn)作過程，自動完成從車型設(shè)計數(shù)據(jù)到單車生產(chǎn)數(shù)據(jù)的組裝、傳輸和下載，然后由安裝于工控機(jī)上的EWP程序，通過標(biāo)定用硬件設(shè)備傳輸線纜、適配器和整車通訊接口完成對指定ECU的整車EOL編程。標(biāo)定成功后單車標(biāo)定實(shí)績即標(biāo)定數(shù)據(jù)文件和數(shù)據(jù)版本通過數(shù)據(jù)平臺回傳至EOL服務(wù)器，按照單車識別信息存入整車標(biāo)定檔案，支持售后數(shù)據(jù)系統(tǒng)的查詢和下載。

如圖5所示的VEPD自動編程系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，圖6所示的VEPD編程流程

ECU電子數(shù)據(jù)以模塊化的形式發(fā)布到產(chǎn)品研發(fā)的 E-BOM(設(shè)計BOM)中，工藝設(shè)計依據(jù)生產(chǎn)車輛的配置需求在M-BOM(制造BOM)里提取相應(yīng)ECU電子數(shù)據(jù)模塊生成對應(yīng)于車型的 .DCM文件，該數(shù)據(jù)根據(jù)車型型號定義的.TXE文件。在線獲取車輛VIN、生產(chǎn)日期等個性化數(shù)據(jù)形成 .imag 文件。車輛裝配時，MES針對每臺車輛生成一個唯一對應(yīng)的電子數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可通過以下流程檢索。

2.5 ECU電子數(shù)據(jù)交互平臺

為保證獲取的車輛 ECU電子數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和及時性，需要實(shí)現(xiàn) ECU電子數(shù)據(jù)的傳遞獲取通過信息系統(tǒng)自動完成，避免人工因素造成失誤和錯誤。

ECU電子數(shù)據(jù)交互平臺基于企業(yè)網(wǎng)絡(luò)搭建，以保護(hù)企業(yè)內(nèi)部信息和數(shù)據(jù)的安全，平臺構(gòu)成包括BOM、EOL（End of line）、MES（Manufacturing execution system）、CRM（Customer Relationship Management）4部分。如下圖8 所示：

車輛配置參數(shù)模塊庫在M-BOM(制造BOM)中發(fā)布，在P-BOM(工廠BOM)中完成可生產(chǎn)車型配置和ECU電子數(shù)據(jù)文本文件的設(shè)計。

MES服務(wù)于整車生產(chǎn)線，負(fù)責(zé)接收 BOM 發(fā)布的與 ECU標(biāo)定相關(guān)的數(shù)據(jù)并發(fā)送給標(biāo)定執(zhí)行工具EDI，在標(biāo)定完成后接收 EDI 的反饋單車標(biāo)定檔案。

EOL服務(wù)器連接BOM和MES，負(fù)責(zé)BOM中發(fā)布的ECU電子數(shù)據(jù)向MES系統(tǒng)的傳遞，接收MES系統(tǒng)反饋的標(biāo)定檔案并按照單車ID、根據(jù)售后系統(tǒng)的需求建立ECU電子數(shù)據(jù)檔案庫。同時將數(shù)據(jù)標(biāo)定工具EDI接入MES網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計數(shù)據(jù)與生產(chǎn)數(shù)據(jù)的同步。

CRM服務(wù)器接收售后數(shù)據(jù)服務(wù)工具的數(shù)據(jù)請求并從 EOL服務(wù)器下載相應(yīng)的數(shù)據(jù)，完成車輛在售后服務(wù)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)標(biāo)定。

在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計中，可靠性、及時性、穩(wěn)定性將是十分重要的，任何通信的中斷、錯誤、延遲都將導(dǎo)致標(biāo)定程序無法與生產(chǎn)線節(jié)拍同步，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。另外，ECU電子數(shù)據(jù)作為企業(yè)重要的技術(shù)資產(chǎn)，防止泄露，生產(chǎn)系統(tǒng)中應(yīng)用消息中間件MQ作為底層通訊技術(shù)，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽?、高效、安全?/p>

同時為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定性，采用了服務(wù)器雙機(jī)熱備的方式，即當(dāng)一臺服務(wù)器發(fā)生故障之后，將自動切換到另外一臺服務(wù)器上進(jìn)行工作。

2.6 車輛ECU電子數(shù)據(jù)檔案

基礎(chǔ)車型和實(shí)例化車型配置差異和不同車輛屬性差異，每臺車在制造過程中，其車載ECU中存儲的數(shù)據(jù)都是唯一的，售后車輛ECU電子數(shù)據(jù)的匹配服務(wù)依據(jù)車輛制造時的ECU電子數(shù)據(jù)，因此生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)時向數(shù)據(jù)庫回傳每臺車下線時的標(biāo)定數(shù)據(jù)版本和相關(guān)信息并在集成的信息系統(tǒng)平臺里存儲和傳遞單車的車輛ECU電子數(shù)據(jù)檔案。該檔案可用于車輛售后中的ECU電子數(shù)據(jù)恢復(fù)，也可以從售后回傳車輛ECU電子數(shù)據(jù)，如改裝日志、變更記錄、適應(yīng)性配置標(biāo)定數(shù)據(jù)等信息，這樣形成一個車輛ECU電子數(shù)據(jù)的完整檔案，實(shí)現(xiàn)每臺車配置標(biāo)定過程的監(jiān)控和追溯，每一車輛ECU電子數(shù)據(jù)從生產(chǎn)直至最終報廢的全生命周期管理。單臺車ECU標(biāo)定數(shù)據(jù)示例如圖9所示。

3 Xxx車輛ECU電子數(shù)據(jù)標(biāo)定實(shí)例

以某商用車企業(yè)代表車型xxx車輛為例，闡述車載ECU電子數(shù)據(jù)標(biāo)定的設(shè)計、生產(chǎn)、售后一體化實(shí)例。

xxx車輛搭載的車載ECU中需要進(jìn)行生產(chǎn)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)標(biāo)定的包括：

1）EECU（發(fā)動機(jī)ECU），用于控制發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)；

2）DCU（定量給料控制單元），用于控制SCR后處理系統(tǒng)尿素噴射功能；

3）總線儀表，它通過 CAN總線與其他車載ECU進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)信息共享；

4）行駛記錄儀。

3.1 ECU電子數(shù)據(jù)模塊庫構(gòu)建

以EECU為例，EECU對發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的控制按照功能項分類會包括很多，但是其中一部分是在所有車型上配置都一樣的，不存在配置差異。這部分參數(shù)在ECU基礎(chǔ)匹配數(shù)據(jù)標(biāo)定環(huán)節(jié)完成標(biāo)定，在整車生產(chǎn)環(huán)節(jié)僅負(fù)責(zé)存在整車配置差異的數(shù)據(jù)標(biāo)定。數(shù)據(jù)內(nèi)容按照功能項區(qū)分并分別定義不同的代碼表征，xxx車輛模塊化的EECU電子數(shù)據(jù)示例如下，為了直觀起見，以下用中文表述：

P，最高車速限值，110，

P，風(fēng)扇控制開閉，Y，

P，風(fēng)扇控制邏輯，2，

P，巡航控制開閉，Y，

P，發(fā)動機(jī)制動開閉，Y，

P，發(fā)動機(jī)制動類型，1，

P，PTO功能開閉，N，

P，遠(yuǎn)程油門功能開閉，N，

P，輪胎尺寸，503，

P，進(jìn)氣預(yù)熱開閉，Y，

P，變速箱類型，6，

P，車速傳感器類型，3，

示例中的每一行代表一個參數(shù)的內(nèi)容，字母P表示參數(shù)，用來作為每一行的索引字符，文字描述表征一個參數(shù)名稱，參數(shù)名稱后面是該參數(shù)需要標(biāo)定的值，參數(shù)名稱和參數(shù)值之間通過逗號隔開以便于標(biāo)定程序識別。通過這種方式就實(shí)現(xiàn)了xxx車輛ECU電子數(shù)據(jù)的模塊化，每個模塊對應(yīng)一個電控功能項或者參數(shù)。其他車載ECU，包括DCU、儀表、行駛記錄儀，他們需要標(biāo)定的參數(shù)都按照這個規(guī)則實(shí)現(xiàn)模塊化。

3.2 標(biāo)定電子數(shù)據(jù)設(shè)計

xxx車輛在基礎(chǔ)車型設(shè)計階段將這些ECU電子數(shù)據(jù)模塊在E-BOM中進(jìn)行發(fā)布，形成ECU電子數(shù)據(jù)模塊庫。每一個數(shù)據(jù)模塊和基礎(chǔ)車型配置標(biāo)志建立一一對應(yīng)關(guān)系，按照xxx車輛的實(shí)例化車型的配置與ECU電子數(shù)據(jù)模塊之間的特定對應(yīng)關(guān)系，映射到xxx車輛需要使用的ECU電子數(shù)據(jù)模塊，并將這些數(shù)據(jù)模塊通過M-BOM完成數(shù)據(jù)編程，自動編輯成一個可以被標(biāo)定程序識別的 ECU參數(shù)文件，數(shù)據(jù)文件采用文本文件格式，有利于減少系統(tǒng)存儲空間占用和提高數(shù)據(jù)傳輸速度。

ECU電子數(shù)據(jù)文本文件對應(yīng)到xxx 車輛，然后在MES里根據(jù)車輛信息在文本文件中插入該車輛特有的VIN、噴油器修正碼等特有信息，通過設(shè)計、生產(chǎn)兩次編程完成xxx車輛的ECU電子數(shù)據(jù)。圖10為xxx車輛標(biāo)定參數(shù)編程過程。

3.3 ECU電子數(shù)據(jù)傳遞和標(biāo)定

xxx車輛ECU電子數(shù)據(jù)標(biāo)定相關(guān)數(shù)據(jù)類型包括以下5種：

1）ECU基礎(chǔ)匹配數(shù)據(jù)

2）車型配置數(shù)據(jù)

3）修正數(shù)據(jù)

4）車輛信息

5）單車標(biāo)定檔案

ECU電子數(shù)據(jù)傳遞和標(biāo)定流程如下圖11所示：

1）E-BOM自動編程xxx車輛控制系統(tǒng)ECU（如發(fā)動機(jī)控制單元）基礎(chǔ)匹配數(shù)據(jù)，通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳遞到EOL和MES，完成發(fā)動機(jī)總成標(biāo)定。

2）M-BOM自動編程xxx車輛車型匹配標(biāo)定數(shù)據(jù)，通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳遞到EOL；

3）總成廠上傳xxx 車輛修正數(shù)據(jù)（如發(fā)動機(jī)噴油泵修正碼）到EOL系統(tǒng)；

4）MES在線采集xxx車輛的ID號如（A2021017），根據(jù)生產(chǎn)計劃和可生產(chǎn)車型庫，自動獲取包括車輛和數(shù)據(jù)的投產(chǎn)日期、車輛型號、投產(chǎn)狀態(tài)等信息，與車型匹配標(biāo)定數(shù)據(jù)、修正數(shù)據(jù)在工控機(jī)上進(jìn)行二次編程完成該車型完整的ECU電子文件標(biāo)定，該標(biāo)定參數(shù)文件與車輛唯一對應(yīng)。

5）xxx車輛標(biāo)定檔案是制造過程中該車輛的所有標(biāo)定數(shù)據(jù)，包括基礎(chǔ)匹配標(biāo)定數(shù)據(jù)、匹配標(biāo)定數(shù)據(jù)、修正數(shù)據(jù)、特有信息。MES回傳xxx車輛標(biāo)定檔案給 EOL并在EOL中以數(shù)據(jù)庫的形式保存入ECU電子數(shù)據(jù)檔案庫。車輛售后服務(wù)時，服務(wù)站請求 xxx車輛標(biāo)定或進(jìn)行適應(yīng)性改進(jìn)，系統(tǒng)自動將xxx車輛標(biāo)定檔案以及升級包發(fā)送給CRM，服務(wù)站連接售后數(shù)據(jù)服務(wù)工具完成標(biāo)定，同時將變更信息上傳。

4 結(jié)論

隨著商用車電子化程度越來越高，整車搭載的ECU品種快速增長，ECU電子數(shù)據(jù)的開發(fā)設(shè)計、標(biāo)定匹配和服務(wù)優(yōu)化在整車設(shè)計、生產(chǎn)、銷售領(lǐng)域都會存在更多更完善的需求。商用車車載ECU匹配標(biāo)定和電子數(shù)據(jù)標(biāo)定的設(shè)計、生產(chǎn)、售后各環(huán)節(jié)智能化集成為這種需求滿足提供了一套系統(tǒng)的解決方案，該方案在某商用車廠已得到應(yīng)用，滿足主機(jī)廠對整車成本、質(zhì)量、服務(wù)效率的要求。

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