汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輛參數(shù)配置設(shè)計與實現(xiàn)

【摘 要】隨著汽車智能化與個性化需求的日益增長，如何在保證車輛功能多樣化的同時，實現(xiàn)軟件的高效復(fù)用與統(tǒng)一維護，成為汽車行業(yè)面臨的重要挑戰(zhàn)。文章提出汽車配置參數(shù)（Car Config Parameter，CCP）的概念，詳細(xì)介紹CCP在軟件開發(fā)中的實現(xiàn)過程，包括配置參數(shù)的定義、報文的接收與檢驗、診斷報碼的實現(xiàn)以及高級功能和轉(zhuǎn)向手感的選擇。最后，通過CANoe對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)送CCP配置參數(shù)來進行仿真和驗證。結(jié)果表明該設(shè)計能夠有效地實現(xiàn)配置參數(shù)的動態(tài)加載與功能切換，并且能夠按照預(yù)期報出診斷故障碼（DTC）。

【關(guān)鍵詞】汽車配置參數(shù);DTC;高級功能;Tuning參數(shù)

中圖分類號：U463.654 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-8639（ 2024 ）11-0047-04

Design and Implementation of Vehicle Parameter Configuration of Automobile Steering System

【Abstract】With the increasing demand for automotive intelligence and personalization，how to realize efficient software reuse and unified maintenance while ensuring the diversification of vehicle functions has become an important challenge for the automotive industry. In this paper，the concept of Car Config Parameter（CCP）is proposed，and the implementation process of CCP in software development is introduced in detail，including the definition of configuration parameters，the receiving and checking of messages，the implementation of diagnostic codes，and the selection of advanced functions and steering feel. Finally，CCP configuration parameters were sent to the steering system by CANoe for simulation and verification. The results show that the design can realize dynamic loading of configuration parameters and function switching effectively，and can report the diagnostic fault code as expected.

【Key words】vehicle configuration parameters;DTC;advanced functions;tuning parameter

汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為車輛操控性的核心組成部分，無疑是連接駕駛員意圖與車輛行駛方向的橋梁，更是確保行車安全、提升駕駛體驗的關(guān)鍵[1]。隨著汽車技術(shù)的不斷進步，現(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還融入駕駛輔助功能的集成，進一步提升了駕駛的便捷性和舒適性。在快速發(fā)展的汽車行業(yè)中，隨著消費者對車輛功能多樣化與個性化需求的日益增長，汽車制造商面臨著如何在保持成本效益的同時，提供高度定制化產(chǎn)品的挑戰(zhàn)[2]。本文提出CCP設(shè)計，作為EPS與上位機高級功能交互實現(xiàn)的橋梁，通過預(yù)設(shè)一系列配置參數(shù)，允許制造商在不改變軟件主體架構(gòu)的前提下，靈活調(diào)整車輛的功能配置，使得同一版本的軟件能夠適配不同配置級別的車型。這種設(shè)計策略不僅提高了軟件的復(fù)用度，降低了開發(fā)成本，還加速了新產(chǎn)品的上市速度，滿足了市場快速變化的需求。

1 CCP的功能設(shè)計

1.1 概述

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輛配置參數(shù)CCP（Car Config Parameter）是連接車輛中央控制單元與電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Electric Power Steering，EPS）的橋梁，該軟件通過接收整車中央控制模塊發(fā)送的車輛參數(shù)信號，通過高效解析并響應(yīng)來自整車控制系統(tǒng)的參數(shù)信號，實現(xiàn)了在不觸動底層軟硬件架構(gòu)的前提下，靈活調(diào)整EPS系統(tǒng)的操控手感曲線，極大地增強了駕駛體驗的個性化與適應(yīng)性。更為重要的是，CCP軟件還賦予了車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)更高級別的功能配置能力，如車道保持輔助（Lane Keeping Assist，LKA）、自動泊車系統(tǒng)（Automatic Parking System，APS）[3]等智能化功能的兼容性驗證與啟用，為現(xiàn)代汽車智能化、自動化發(fā)展提供了堅實的軟件支持。這種靈活性與可擴展性，使得CCP能夠緊密跟隨并滿足原始設(shè)備制造商（OEM）日益增長的車輛功能定制化需求，通過模塊化設(shè)計，輕松適應(yīng)不同車型與市場的獨特要求。

在技術(shù)實現(xiàn)層面，CCP軟件的核心功能架構(gòu)主要由3大模塊構(gòu)成：①CCP數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)存儲模塊，負(fù)責(zé)接收、解析并存儲來自整車控制節(jié)點的數(shù)據(jù)信息，為后續(xù)的配置調(diào)整與功能實現(xiàn)提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐;②CCP異常檢測模塊，作為系統(tǒng)穩(wěn)定運行的守護者，實時監(jiān)控數(shù)據(jù)流動與功能執(zhí)行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并報告潛在故障或異常，確保轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的安全性與可靠性;③CCP高級功能及手感選擇模塊，則是實現(xiàn)個性化定制與高級功能配置的關(guān)鍵，讓用戶或OEM能夠輕松選擇適合的操控手感曲線，并驗證、激活車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的高級輔助駕駛功能。CCP軟件架構(gòu)如圖1所示。

1.2 CCP功能設(shè)計

1.2.1 CCP數(shù)據(jù)格式

每個CCP大小為1Byte，254個可能的十六進制數(shù)（除了0x00和0xff），CCP數(shù)據(jù)包含在VddmChas1Fr30（ID：0x250）和VddmChas1Fr33（ID：0x3F7）兩幀報文中。以VddmChas1Fr30報文數(shù)據(jù)為例進行解析，CCP與Tuning車型匹配關(guān)系見表1。

CCFReqMsg（ID：0x250）包含CCP1-504的信號，其對應(yīng)的位置解析計算方法：BlockID#=int[（CCP#+6）/7]、BytePos#=CCP#-（BlockID#×7-6）+2。

例如報文為：47 00 00 00 02 00 00 00，BlockID#=0x47、BytePos#=5，可以計算出對應(yīng)的CCP ID=494。這個CCP號在軟件中定義為yeeHighwayAssist_xdu8，含義為高速行駛的車道保持。

1.2.2 CCP信號處理

從總線上接收報文，對數(shù)據(jù)進行有效性檢查，判定是否在CCP預(yù)先定義好的有效范圍內(nèi)，如果都在有效值范圍內(nèi)，則本次點火循環(huán)接收到的這組CCP信號有效;如果不在有效值范圍內(nèi)，并且不能為0xff，則使用damos_nv來記錄無效值，更新對應(yīng)位置掩碼為0用來報碼，而后將這些掩碼傳遞給CCP異常檢測模塊。CCP信號處理如圖2所示。

1.2.3 CCP信號存儲

CCP模塊在校驗完成所有數(shù)據(jù)之后，通過CarConfig_ Write（）API將CCP信號參數(shù)存儲到NVM。當(dāng)下個點火周期上電后，DCMNvDataI_RE_CarConfig（）API將上個點火循環(huán)存儲的CCP參數(shù)同步到CCP模塊中。

1.2.4 CCP報碼設(shè)計

在CCP功能中根據(jù)從節(jié)點的ECU是否有完整接收并評估過所需支持的CCP參數(shù)，將ECU分為以下兩種狀態(tài)。

1）Bulk State。未經(jīng)編程的ECU，即空件，沒有配置過CCP參數(shù)值。如果接收到的CCP參數(shù)完整性沒問題，但是有效性錯誤，那么會報出DTC E30055和E30056，同時會記錄無效CCP值。如果接收到的參數(shù)不完整，則會報DTC E30056。通過DID E103可以獲取記錄的無效值。報碼流程如圖3所示。

2）Valid Configured State。所有預(yù)期/允許的CCP值都在使用中，并且所有值已經(jīng)至少被評估一次，且是有效的。在此狀態(tài)下，僅用于檢測車輛配置的可能變化。只有在滿足接收數(shù)據(jù)的完整性且存在無效數(shù)據(jù)的情況下，才會報DTC E30056并且DID E103會記錄無效CCP數(shù)據(jù)。報碼流程如圖4所示。

兩種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換如圖5所示。剛出廠的EPS從未配置過CCP參數(shù)處于Bulk State（初始狀態(tài)）。整車每次上電30s內(nèi)，EPS接收來自中央控制器的所有CCP參數(shù)，并且在判斷這些參數(shù)全部有效后，下KL15電，使接收到的有效CCP參數(shù)存到EPS控制器NVM內(nèi)，完成這些操作后，EPS便進入Valid Configuration State（有效配置狀態(tài)）。而想要從Bulk State狀態(tài)進入Valid Configuration State，只能通過清除NVM內(nèi)的CCP有效值來還原Bulk State狀態(tài)。

通過DID E103可以進行無效參數(shù)讀取，如果CCP軟件識別到當(dāng)前駕駛循環(huán)整車中央控制器發(fā)送的CCP參數(shù)為無效值，則把無效參數(shù)賦值damos_nv，并且由CCP數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)存儲模塊將這些值存入NVM，使OEM可以通過診斷服務(wù)$22來隨時讀取無效值，有利于故障診斷。

1.2.5 CCP高級功能使能

目前EPS所支持的常見的高級功能，如自動泊車、車道保持、緊急避讓以及自動駕駛相關(guān)的功能等，這些功能的開啟需要CCP參數(shù)輸入Enable/Disable相應(yīng)的高級功能。

EPS上電后，從NVM中獲取上個點火循環(huán)存儲CCP參數(shù)值，判斷這些值是否為有效值，且不等于0xff，條件滿足即使能相應(yīng)的高級功能，這個過程在上電的500ms內(nèi)即可完成。CCP參數(shù)使能高級功能邏輯如圖6所示。

1.2.6 CCP參數(shù)選擇Tuning曲線

為了滿足同一版軟件支持不同車型的手感曲線，在定義的很多CCP參數(shù)中，使用CCP1和CCP13來共同作為車型區(qū)分。CCP與Tuning車型匹配關(guān)系見表2。

2 測試驗證

前文中對CCP的功能進行了設(shè)計實現(xiàn)，需要進行試驗驗證。發(fā)送端采用CANoe和Panel界面建立仿真模型。圖7為CAPL語言的CCP配置參數(shù)，圖8為整車仿真工程。

測試的總體步驟為：車輛的駕駛模式切為usgModActv，向總線發(fā)送CCP參數(shù)，等待30s后，K15下電存儲CCP的參數(shù)值，然后再次上電。

1）CCP有效值存儲測試：CCP參數(shù)全配為有效值，觀測CCP對應(yīng)內(nèi)部的damos值均為有效值，對應(yīng)的damos_nv=255，并沒有報DTC。如圖9所示。

2）CCP1無效值報碼：當(dāng)發(fā)送無效CCP1時，對應(yīng)的damos_nv記錄無效值，并且報30057，上電后接收到的CCP1 Vehicle Type不在有效值范圍內(nèi)。如圖10所示。

3）在Bulk State之下發(fā)送無效CCP值時，對應(yīng)的damos_nv記錄無效值，并且報E30055和E30056。如圖11所示。

4）在Valid Configured State下發(fā)送無效CCP值時，對應(yīng)的damos_nv記錄無效值，并且報E30056。如圖12所示。

經(jīng)過上述的測試，本文第2章的設(shè)計方法合理，能夠?qū)CP的參數(shù)配置有效的存儲和報碼。

3 結(jié)束語

本文詳細(xì)闡述了汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輛參數(shù)配置設(shè)計方法，涵蓋了CCP數(shù)據(jù)處理、存儲以及異常檢測等方面內(nèi)容，并進行了詳細(xì)的測試。測試結(jié)果表明，該設(shè)計能夠成功實現(xiàn)相關(guān)功能，大大提高了軟件對車輛的兼容性。

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