南濤

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新能源整車控制策略對標(biāo)解析

南濤

（上海汽車集團(tuán)股份有限公司商用車技術(shù)中心，上海 200438）

為了達(dá)到快速對標(biāo)新能源汽車整車控制策略的目的，提出了一種利用Vehicle SPY3以及電壓采集工具來完成新能源整車控制策略的解析方法，通過該方法的應(yīng)用測試，解析出了某款電動車的整車控制策略的關(guān)鍵控制邏輯，優(yōu)化了現(xiàn)有車型的控制策略，節(jié)約了驗(yàn)證策略算法的時間，加快了項目開發(fā)進(jìn)度。

解析方法；整車控制策略；Vehicle SPY3

1 引言

隨著新能源汽車的快速發(fā)展，目前市場上已有很多比較成熟的新能源車型，這些車型的很多優(yōu)秀策略經(jīng)過了市場的考驗(yàn)，已經(jīng)很成熟，對于新開發(fā)的車型可以借鑒這些車型的優(yōu)秀控制策略，縮短新開發(fā)車型的研發(fā)周期。對于新開發(fā)的車型如果按部就班的開發(fā)，策略實(shí)現(xiàn)后再進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，需要大量的財力、人力，但預(yù)期的效果也不一定理想。目前很多企業(yè)都會采用對標(biāo)的方式，分析市場上量產(chǎn)車型的優(yōu)缺點(diǎn)，吸收其精華部分，為新開發(fā)車型所用，不僅限于控制策略，包括新穎的造型，構(gòu)造等都會進(jìn)行對標(biāo)分析，這樣不僅縮短開發(fā)周期，還能更準(zhǔn)確的把握市場的方向，少走彎路，能夠清晰的知道什么樣的車型更符合市場的潮流。

對于利用Vehicle SPY3以及電壓、溫度采集工具進(jìn)行的控制策略對標(biāo)分析，通過對對標(biāo)車輛的關(guān)鍵報文流以及不同工況下的處理邏輯的分析，可以總結(jié)出對標(biāo)車的控制策略的關(guān)鍵點(diǎn)的控制邏輯，通過對對標(biāo)車控制邏輯的分析，在設(shè)計新車型的控制策略時可以參考，也可以優(yōu)化現(xiàn)有模型的控制策略。[1]

因此，本論文利用Vehicle SPY3以及電壓、溫度采集工具進(jìn)行的控制策略對標(biāo)分析，解析出車輛的DBC以及關(guān)鍵控制邏輯、關(guān)鍵閥值的設(shè)置等。

2 對標(biāo)分析的流程

圖1是新能源車控制策略逆向分析的流程，主要包括以下步驟：

1）匯總策略逆向解析的需求以及列出信號采集的list；

2）設(shè)計信號解析工況；

3）設(shè)計策略解析工況；

4）根據(jù)解析工況進(jìn)行試驗(yàn)并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

圖1 對標(biāo)分析的流程

2.1 策略逆向解析的準(zhǔn)備工作

策略解析時需要用到車輛的一些配置參數(shù)，這些參數(shù)需要通過原車帶的說明書和網(wǎng)上的信息整合得到，同時需要對車輛的系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行分析，系統(tǒng)架構(gòu)對車輛的驅(qū)動形式以及控制的方法有很大影響，所以需要先分析清楚車輛的架構(gòu)，高壓系統(tǒng)的電氣架構(gòu)。需要的參數(shù)主要是跟控制策略相關(guān)的電機(jī)扭矩、功率等電機(jī)參數(shù)，電池能量等電池參數(shù)，傳動比等傳動系統(tǒng)參數(shù)。如下表是某款新能源車的基本參數(shù)。

表1 某款新能源車的基本參數(shù)

解析時對某款車輛的系統(tǒng)架構(gòu)分析后得到系統(tǒng)架構(gòu)如圖所示，此款車輛是一款純電動汽車，主要包括電機(jī)、電池、主減速器。

2.2 匯總策略逆向解析的需求

匯總策略逆向解析的主要需求和目標(biāo)，需要解析新能源車的哪些功能，列出需求列表，如扭矩控制、上下電邏輯等功能。如下表所示，某輛車上下電功能的解析需求。列出詳細(xì)的解析需求后還會對該需求的試驗(yàn)?zāi)康暮驮囼?yàn)步驟做出設(shè)計，同時給出試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄的方法方法以及需要記錄哪些數(shù)據(jù)。

表2 某輛車上下電功能的解析需求

2.3 設(shè)計信號解析工況

信號的解析對于控制策略的解析至關(guān)重要，所有的信號都是對駕駛員的意圖的反映，解析出了相應(yīng)的信號，對網(wǎng)絡(luò)報文ID對應(yīng)的控制器解析出來，就可以通過試驗(yàn)分析該信號的變化情況，從而得出某些控制閥值或控制邏輯。

信號包括兩大類：一類是CAN信號，另一類是IO信號。整車控制的信號大部分是CAN信號，只有少部分IO信號，一些繼電器的輸入輸出信號會是IO信號。

2.3.1 設(shè)計CAN信號解析工況

CAN信號的解析是解析工作的重要部分，后期的策略解析都需要依賴于CAN信號。為了讓其他人沒那么容易破譯網(wǎng)絡(luò)報文的信息，每輛車的CAN報文都做了處理，網(wǎng)上讀到的報文并不是數(shù)據(jù)的原始值，需要了解CAN報文的因數(shù)和偏移量，才能解析出CAN報文的原始值。CAN信號的解析步驟：

首先，采集OBD口上的CAN信號判斷車輛有幾路CAN線，然后根據(jù)一些控制器的標(biāo)志性信號判斷哪些信號掛在哪路CAN上?；蛘咄ㄟ^拔插某一款控制器觀察哪些報文消失來確定哪些報文屬于哪一款控制器上，這種方法對于進(jìn)口車輛要慎用，進(jìn)口車輛對控制器的接插件都做了防護(hù)，拔掉之后只能去4S店恢復(fù)。

然后，設(shè)計些特殊工況來確定關(guān)鍵信號：制動踏板，加速踏板，檔位，電機(jī)轉(zhuǎn)速，電機(jī)扭矩，車速，這是基本信號，對于其他CAN信號的解析比較關(guān)鍵，可以根據(jù)這些信號對其他信號進(jìn)行解析。

原則就是根據(jù)已知信號去確定相關(guān)的信號，比如知道車速可以根據(jù)傳動比解析出電機(jī)轉(zhuǎn)速信號。

對于關(guān)鍵信號的解析可以根據(jù)信號的特點(diǎn)設(shè)計一些工況來分析，比如說制動踏板信號，只要車輛靜止時通過踩下或松開制動踏板觀察哪個信號有變化，像制動踏板和加速踏板這種重要信號都會做冗余設(shè)計，有可能在網(wǎng)絡(luò)上同時看見兩路相同變化或相反變化的信號，根據(jù)常規(guī)設(shè)計方法可以猜測到信號的因子和偏移量，修改DBC中的信號后再做些驗(yàn)證試驗(yàn)，以確保信號解析的正確性。再比如電機(jī)的扭矩信號，可以根據(jù)堵轉(zhuǎn)踩加速踏板觀察哪個信號一直增大，這期間也可能是電流信號，就需要采集些行車過程中的充電放電工況來判斷哪個是電流哪個是扭矩信號。還可以用spy3通過觀察信號的曲線圖來判斷信號的類型。

同時像溫度、加速度、速度等可以通過在車輛上安裝傳感器來確定具體的信號變量，電流信號可以利用電流鉗測試充電或放電時的電流然后跟CAN網(wǎng)絡(luò)上的電流信號值對比，校驗(yàn)電流信號解析的正確性。

最后能夠得到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D以及CAN矩陣DBC文件，如某款車的拓?fù)鋱D，如下圖所示。

圖3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

2.3.2 設(shè)計IO信號解析工況

IO信號確定就比較簡單些，通過查看接插件上的接線，利用萬用表策測量通路斷路即可。

對CAN線上的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行采集，結(jié)合幀上信息進(jìn)行判斷幀所屬控制器，可以大致歸類，結(jié)果如下表。

表3 數(shù)據(jù)幀分類統(tǒng)計

通過對整車CAN上的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，得到了相關(guān)的變量。相關(guān)的變量名定義如表4。

2.4 設(shè)計策略解析工況

根據(jù)解析的功能需求設(shè)計對應(yīng)的解析工況，根據(jù)前一節(jié)解析出來的信號，實(shí)車進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)，采集數(shù)據(jù)，對信號狀態(tài)解析，解析出功能的特點(diǎn)。

例如對某新能源車的扭矩解析工況的設(shè)計：

試驗(yàn)準(zhǔn)備條件：測試車輛，數(shù)據(jù)采集工具（Vehicle SPY或CANoe），試驗(yàn)場地，輪轂試驗(yàn)臺架；

試驗(yàn)?zāi)康模航馕黾铀偬ぐ迮c扭矩的關(guān)系MAP；

試驗(yàn)要求：盡量覆蓋踏板與扭矩的關(guān)系的所有點(diǎn)。

表4 變量名及定義

試驗(yàn)方法：

（1）先將前進(jìn)檔位和駕駛模式切換到欲測試位置，前進(jìn)檔位和駕駛模式不同車輛分類不同，可根據(jù)實(shí)際車輛設(shè)置試驗(yàn)方案，組合設(shè)計檔位和駕駛模式，比如該款車有D、C檔為前進(jìn)檔，駕駛模式分為ECO和SPORT，組合起來就要做4組數(shù)據(jù)。

（2）然后將油門踏板以10%-100%不同開度進(jìn)行試驗(yàn),每組達(dá)到穩(wěn)定車速后即可停車，分組進(jìn)行試驗(yàn)，每組設(shè)置不同的條件，需要設(shè)置的條件有：踏板開度，踏板變化率（緩踩，深踩），停車時是否帶制動。對于不同踏板開度的控制可以根據(jù)駕駛員的駕駛技術(shù)或者做踏板限位器來保證每次踩下的開度是相同的。

（3）采集完不同檔位、駕駛模式和不同踏板開度下的數(shù)據(jù)，利用SPY3進(jìn)行分析，畫出曲線圖，最后可以生成一個踏板關(guān)于車速或電機(jī)轉(zhuǎn)速的map圖，也可以得到一個扭矩、車速、踏板開度的三維圖，可以觀察該車輛的扭矩分布情況。

如果道路試驗(yàn)條件不允許可在輪轂上進(jìn)行試驗(yàn)。

2.5 試驗(yàn)并分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)

利用SPY3對策略解析工況采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如某款車對前進(jìn)工況扭矩分析。

圖4 駕駛中全油門加速下的扭矩需求圖

整車控制器通過油門踏板開度來 判斷駕駛員意圖，進(jìn)而通過PedalMap 查表給出整車行駛需求扭矩，電機(jī)根據(jù)需求扭矩驅(qū)動車輛。

如圖所示，在車輛行駛中，當(dāng)駕駛員全踩油門時，整車控制器給驅(qū)動電機(jī)發(fā)出了最大扭矩需求180NM，據(jù)此可知電機(jī)特性為在2345RPM之前，電機(jī)工作在恒扭矩區(qū)，2345RPM 之后，電機(jī)工作在恒功率區(qū)。

在車輛行駛中，當(dāng)駕駛員踩油門時，整車控制器會發(fā)出相應(yīng)的扭矩需求，當(dāng)松掉加速踏板時，扭矩需求就會隨著踏板開度的降低而降低，當(dāng)踏板開度穩(wěn)定時，電機(jī)需求扭矩會隨著車速變化而變化。

基本策略分析

根據(jù)上述測試工況推測：

●電機(jī)需求扭矩最大值受電機(jī)性能限制，有最大電機(jī)扭矩需求值；

●電機(jī)需求扭矩與加速踏板和車速都有關(guān)聯(lián)。

3 結(jié)論

本文對新能源車控制策略逆向分析的過程進(jìn)行了介紹，同時也在實(shí)際中對幾款車輛的整車控制策略進(jìn)行了分析，對企業(yè)整車控制策略的開發(fā)有很好的指導(dǎo)意義，可以借鑒量產(chǎn)車型的優(yōu)秀策略，優(yōu)化現(xiàn)有控制策略，提高車輛的性能。

[1] 羅偉光,陳秋苑luoweiguang chenqiuyuan.基于Vehicle SPY的汽車逆向工程[J].

[2] 姜海斌.純電動車整車控制策略及控制器的研究.汽車工程, 2010.

Hybrid Electric Vehicle Simulation Model for Energy Management Strategy

Nan Tao

( Commercial vehicle Technology Center, Shanghai Automotive Group Co., Ltd., Shanghai 200438 )

Aim to have a quick benchmark of vehicle control strategy for new energy vehicles, a method for analyzing the control strategy of new energy vehicles with Vehicle SPY3 and voltage acquisition tools is proposed. Through the application test of this method, the key control logic of the vehicle control strategy of an electric vehicle is analyzed, the control strategy of the existing model is optimized, the time of verifying the strategy algorithm is saved, and the progress of the project development is accelerated.

Analytic method; Vehicle controller strategy; Vehicle SPY3

U469.11

A

1671-7988(2019)09-26-04

U469.11

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1671-7988(2019)09-26-04

南濤，（1983-），碩士，上汽集團(tuán)商用車技術(shù)中心整車性能經(jīng)理（VPM），研究方向：設(shè)計新能源整車建模仿真、能量管理策略設(shè)計、新能源整車性能的集成開發(fā)與管理。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.09.007