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EMS 匹配开发手册31项目启动31.1发动机电控系统组成 (3)1.2发动机电控系统零部件 (3)1.3技术协议的签订 (4)2发动机热力学开发43台架基本标定43.1台架标定准备 (5)3.1.1 发动机准备 (5)3.1.2 进排气系统及其他零部件准备 (5)3.2台架标定试验内容简介 (5)3.2.1 一般发动机台架标定 (5)3.2.2 特殊发动机台架标定 (6)3.3台架标定验证 (6)4整车标定64.1标定车辆准备检查 (6)4.2整车标定内容 (6)4.3整车标定验收 (8)5EOBD标定85.1EOBD标定车辆及零部件准备 (9)5.2EOBD标定工作内容 (10)5.3EOBD标定程序 (10)6环境道路试验116.1环境道路试验准备工作 (11)6.2环境道路试验验证内容 (13)6.2.1 高原试验 (13)6.2.2 夏季试验 (13)6.2.3 冬季试验 (14)7认证与公告158标定数据认可验收159OTS认可15附表一技术协议内容格式16附表二一般热力学开发流程169.1模拟计算阶段 (16)9.2试验阶段 (17)9.2.1 试验设备 (17)9.2.2 试验内容 (17)9.2.3 试验数据及分析 (18)附表三台架标定提供样件清单20附表四整车状态检查项目列表21EMS 匹配开发手册1 项目启动1.1 发动机电控系统组成发动机电控系统开发工作的第一步是确定电控系统功能及组成，我们通常称为系统定义，其实质是确定电控系统需要实现的控制功能以及实现各控制功能所需要的的硬件组件。
相应的工作主要包括三个方面：根据整车平台硬件组件的配置情况确定ECU控制的外围组件——确定被控对象；根据外围组件确定ECU实现的控制功能并制订各功能模块的控制要求——定义控制器功能、分析控制要求；根据控制功能和控制要求确定实现各功能模块的硬件组件（传感器和执行器）——确定实现控制功能的硬件组成。
电控系统标定匹配开发指南⑴：编写标定匹配大纲标定目的。
试验条件。
相关数据表及参数。
监测记录参数（开发装置监测参数、记录参数）。
标定方法。
注意事项。
⑵：发动机台架标定匹配•发动机整合。
•电控系统集成。
•电控系统输入/输出信号检查电瓶电压、发动机转速和周期、负荷、冷却液温度、油压、进气温度、TPS、氧传感器、喷油脉宽、喷油相位、点火提前角、闭合时间、怠速调节器占空比、EGR占空比、VVT、VIM、CBR等。
•喷油器的选择。
•喷油器无效时间的标定。
喷油器随着电瓶电压的不同，针阀开启斜率（喷油器无效时间）不一样，因此影响喷油量，所以要进行电瓶电压修正。
标定试验是在同一工况下，对于不同的电瓶电压从8V～16V，改变Ti喷油脉宽以得到相同的喷油量，绘出Ti=f（V）关系曲线，以此来确定电瓶电压修正系数。
•A/F分配试验怠速区A/F均匀性≤2%、部分负荷区A/F均匀性≤2%、全负荷区A/F均匀性≤5%、发动机转速>4000转/分A/F均匀性≤5%。
影响各缸均匀性因素：喷油相位、喷油器特性、流束弥散、燃油压力波动、喷油器位置（影响油膜）、进气系统设计（进气管、节流阀体、各管进入位置）等）。
•断点的确定负荷断点等分、速度断点根据全负荷及部分负荷充气效率来确定，要考虑偶发的拐点。
在低转速断点可密集些，如每隔200转/分一个断点。
高转速时（4000转/分以上）可每隔500转/分一个断点。
•全负荷性能(予标定)可进行热力学开发试验)。
全负荷λ=0.87左右、排温≤830～850℃、点火角为爆震点火角减2度。
•曲轴箱通风系统检查选择最大功率点、最大扭矩点、某一转速（3000转/分）从低负荷到全负荷，测量曲轴箱压力与进气压力关系，绘制曲轴箱压力P（N，MAP）图，测出值应满足厂家规定。
一般情况，曲轴箱下部是0～-15mbar低压力。
•喷油相位标定主要影响喷油相位的因素：喷射时间、发动机转速、冷却液温度、发动机运转状态（主要是起动）。
学术|制造研究ACADEMIC 浅析电子稳定控制系统（ESC）的标定开发流程吴德森1、邓帅1、韦振举2摘要：随着全球汽车向智能化、电气化、网联化、共享化的新四化趋势发展，电子稳定控制系统（ESC）在现代汽车主动安全中扮演着越来越重要的角色。
人们对汽车安全性、可靠性的需求日益增长，ESC作为重要的主动安全配置，必须在完善、规范的标定开发流程下完成性能标定匹配，才能为驾驶员提供安全性、可靠性。
本文重点阐述了常规ESC的标定开发过程。
关键词：ESC；标定流程； ABS；TCS中图分类号：U463.5 文献标识码：A（1.上汽通用五菱汽车股份有限公司，柳州 545000；2.湖南湖大艾盛汽车技术开发有限公司柳州分公司，柳州 545000）0 引言电子稳定控制系统（ESC）是在防抱死制动系统（ABS）和牵引力控制系统（TCS）基础上的继承与扩展。
自第一代电子稳定控制系统于20世纪90年代实现工业化量产后，以博世为代表的汽车科技公司通过对其控制逻辑和算法的优化，不断迭代开发，使ESC（或叫ESP）成为目前最重要的主动安全配置之一。
ESC主要由电子控制单元（ECU）、液压控制模块（HCU）、车轮轮速传感器、惯性传感器（IMU）和方向盘转角传感器等组成。
ESC通过与发动机管理系统（EMS）、变速器控制单元（TCU）及车身控制单元（BCM）等控制单元之间的交互获取相关的车辆信息，结合标定匹配建立的车辆模型和控制参数，估算并实时监控车辆的行驶状态。
在车轮打滑或车辆失稳时，ESC通过对车辆实施制动、发动机扭矩干预，使车辆始终保持稳定可控的状态。
基于整车的ESC标定匹配对最终性能起到决定性的作用。
1 ESC标定流程ESC标定匹配是指通过外部设备测量分析车辆性能数据，建立车辆模型，持续优化修改ECU控制参数，使ESC性能符合法规要求以及整车厂商原厂配套（OEM）规范的过程。
ESC与项目车型的配置参数息息相关，因此在项目开发过程中，需要针对不同车型配置进行标定匹配。
电控系统开发过程1，系统需求和架构及前期仿真分析开发阶段工作内容输出系统需求和构架根据整车需求进行分析，生成动力系统电气架构动力系统电气架构前期仿真分析通过整车系统性能仿真对动力系统方案进行分析，判断其可行性系统仿真模型动力系统仿真报告1.1整车需求1.2其他必要输入1.3初始动力系统电气架构1.4控制系统子系统目标1.5控制系统子系统方案1.6前期仿真参数收集1.7仿真模型搭建及校验1.8动力系统仿真报告2，子系统技术需求和组件技术需求开发阶段工作内容输出控制系统需求分析进行控制系统需求分析和功能分解控制系统技术规范接口描述文档控制系统构架和集成设计完成控制系统对方案设计、测试、验证，使得整个控制系统协调各功能部件安全、稳定、高效运行控制系统方案先期有害分析控制系统FMEA网络通讯完成控制系统网络架构设计与验证，CAN信号整理及DBC发布动力系统网络通讯架构网络通讯信号列表整车控制器CAN DBC整车控制器CAN技术规范2.1整车需求2.2动力系统需求2.3其他系统硬件的输入和输出需求2.4动力系统内部的电子接口需求2.5动力和平台电子接口需求2.6分析控制系统、功能、接口2.7系统架构描述2.8控制系统工作模式及切换2.9控制系统上下点策略2.10电控单元接口定义2.11控制系统安全策略2.12控制系统的充电策略2.13故障树的制定2.14FMEA分析2.15网络通讯架构2.16通讯数据库设计、仿真2.17CAN通讯拓扑关系2.18CAN硬件要求2.19CAN数据链路层定义2.20CAN软件要求2.21CAN应用层3，控制软件架构及子模块需求开发阶段工作内容输出控制软件架构根据控制系统技术规范、接口描述文档等，明确整个控制系统需求，并进行软件架构设计控制策略需求及架构设计子模块需求根据控制系统技术规范、接口描述文档、软件架构等，明确各个子模块软件需求子模块需求底层软件需求根据控制器系统设计及应用程序需求，明确底层软件需求底层软件需求3.1控制策略功能描述3.2软件子模块及连接关系3.3任务调度策略及系统约束3.4子模块功能实现3.5软件分层架构及各方职责3.6安全性架构及安全等级3.7实时操作系统或调度程度3.8数据或模拟i/o口驱动3.9bootloader及程序刷写工具3.10CAN驱动及交互层3.11诊断协议及诊断工具3.12标定协议及标定工具3.13软件开发环境3.14接口定义4，控制算法建模及测试、自动代码及控制器刷写开发阶段工作内容输出控制算法建模根据软件需求规范构建软件模型模型模型规范性检查参照MAAB规范，对模型的规范性和标准一致性进行检查模型单元测试根据单元测试规范编写测试用例，对模型进行白盒测试，完成单元测试报告单元测试用例单元测试报告MIL测试根据MIL测试规范编写测试用例，对集成后的模型进行黑盒测试，并完成MIL测试报告MIL测试用例MIL测试报告5，软件功能验证和功能集成验证5.1使用特定工具支持自动生成对代码5.2对供应商提供的硬件设计验证测试报告评估6，HIL级系统验证和台架级别功能验证开发阶段工作内容输出HIL测试对实际控制器进行信号检查和功能接口检查HIL测试用例HIL测试报告RIG测试在电气调试后，对HCU控制软件在台架上进行电气调试报告功能调试标定功能调试报告台架标定报告7，整车级标定和需求验证开发阶段工作内容输出标定需求明确工作任务和开展标定工作所需要的各种输入（包括法规、标准、各种技术输入、项目计划等）所需等各种资源，完成标定计划标定责任矩阵标定计划标定开发和审查开展标定工作并进行三高（高温、高寒、高原）试验。
电控系统标定匹配开发指南(大纲)⑴：编写标定匹配大纲标定目的。
试验条件。
相关数据表及参数。
监测记录参数（开发装置监测参数、记录参数）。
标定方法。
注意事项。
•发动机整合。
•电控系统集成。
••电控系统输入/输出信号检查电瓶电压、发动机转速和周期、负荷、冷却液温度、油压、进气温度、TPS、氧传感器、喷油脉宽、喷油相位、点火提前角、闭合时间、怠速调节器占空比、EGR占空比、VVT、VIM、CBR等。
•喷油器的选择。
•喷油器无效时间的标定。
喷油器随着电瓶电压的不同，针阀开启斜率（喷油器无效时间）不一样，因此影响喷油量，所以要进行电瓶电压修正。
标定试验是在同一工况下，对于不同的电瓶电压从8V～16V，改变Ti喷油脉宽以得到相同的喷油量，绘出Ti=f（V）关系曲线，以此来确定电瓶电压修正系数。
•A/F分配试验怠速区A/F均匀性≤2%、部分负荷区A/F均匀性≤2%、全负荷区A/F均匀性≤5%、发动机转速>4000转/分A/F均匀性≤5%。
影响各缸均匀性因素：喷油相位、喷油器特性、流束弥散、燃油压力波动、喷油器位置（影响油膜）、进气系统设计（进气管、节流阀体、各管进入位置）等）。
•断点的确定负荷断点等分、速度断点根据全负荷及部分负荷充气效率来确定，要考虑偶发的拐点。
在低转速断点可密集些，如每隔200转/分一个断点。
高转速时（4000转/分以上）可每隔500转/分一个断点。
•全负荷性能(予标定)可进行热力学开发试验)。
全负荷λ=0.87左右、排温≤830～850℃、点火角为爆震点火角减2度。
•曲轴箱通风系统检查选择最大功率点、最大扭矩点、某一转速（3000转/分）从低负荷到全负荷，测量曲轴箱压力与进气压力关系，绘制曲轴箱压力P（N，MAP）图，测出值应满足厂家规定。
一般情况，曲轴箱下部是0～-15mbar低压力。
•喷油相位标定主要影响喷油相位的因素：喷射时间、发动机转速、冷却液温度、发动机运转状态（主要是起动）。
一般情况下，希望喷油在进气阀打开前喷完，但也不要予储时间（油在进气管内时间）太长（太提前喷射），喷油太提前，进气管油膜增多，急加速反应差，对HC排放有影响，对扭矩也有影响。
部分负荷喷油相位以排放为主，做几种转数和负荷试验，找到HC和NO最小的喷油相位（主要考虑HC）。
全负荷喷油相位以扭矩为主，喷油时间和点火角已初标定，在各种转速下，调整喷油相位，找到一个扭矩最大的喷油相位。
•基本喷油时间标定。
•基本点火角标定。
•全负荷修正全负荷门限标定（TPS门限：随着节流阀的打开，空气流量不增加那点的TPS值定为全负荷TPS门限。
有的系统除了用TPS门限外，还有一个负荷门限。
即某负荷下，排温达到了排气温度极限，此负荷为负荷门限。
它是发动机速度的函数。
）喷油时间修正、点火角修正、催化器过热保护。
全负荷A/F以扭矩和排温而定，同时也要考虑燃油消耗量。
•点火角修正（TCO、TIA）。
当水温、进气温度高于标准状态时，减少点火角以防爆震。
当水温、进气温度低于标准状态时，增加点火角。
（标准状态：水温90℃、进气温度30℃、大气温度25℃、湿度50%）•爆震控制（爆震传感器位置确定，爆震控制标定）。
确定爆震传感器位置（兼顾检测全部缸的爆震，V缸或直6可用2个爆震传感器）。
确定爆震频率。
爆震窗口的确定。
爆震信号的放大。
确定爆震门限。
爆震点火角修正（判断爆震强度、推迟点火角、点火角恢复）。
确定最大推迟点火角（一般最大推迟10～12度，并根据水温加权）。
过渡工况修正。
爆震闭环自适应控制。
•碳罐清洗（碳罐清洗连接管选择，碳罐清洗标定）。
燃油蒸发量控制是ECU根据不同工况控制碳罐清洗电磁阀的空比实现的。
它有四种模式：关闭：在启动、怠速期间关闭，在水温<65度时关闭最小模式：控制碳罐电磁阀真空比使λ偏移在5%以内正常模式：控制碳罐电磁阀真空比使λ偏移在20-40%之间或用户要求学习模式（斜率模式）：它可测定浸泡度，并使λ逐步偏移。
•空气、燃油瞬时测量（进气管模型标定，油膜标定）。
•排放特性。
•EGR特性。
ECU通过对EGR电磁阀占空比控制来控制进入气缸EGR流量。
EGR量计算：EGR%=（进入进气管CO2%-大气中CO2%）/排气CO2%试验：测量：大气压力、温度、转速、扭矩、MAP、IAT、EGR占空比、点火提前、空气流量、排放（三元催化反应前）CO、CO2、O2 、HC、NOX 、进气CO2、排温、排气背压、比油耗等。
方法：发动机以一定转速和MAP稳定运转，用小（2%EGR）逐渐增加EGR流量，并调整点火角，保持恒定扭矩，测量排气中NOX直到NOX降低60%（目标值）或比油耗增加、运转不稳定。
标定：修正燃油基本脉宽=（没有EGR的基本脉宽）*（1-EGR%）一般EGR%在0~25%范围内点火修正：EGR点火角=基本点火角+ EGR修正角EGR起作用条件：水温>某温度（65度） nmin<n<nmax, Tpsmin<TPS<Tpsmax电瓶电压>某一电压，在上述条件下EGR起作用。
•CBR、VVT、VIS、ETC功能。
•跛行回家。
•诊断。
①：系统集成•初步mapping检查。
•系统集成试验。
②：基本mapping标定•基本喷油时间•脉动检查和修正•基本点火角。
点火角标定的目的：优化发动机的性能得到轻微爆震安全边缘值得到最低燃油消耗完成全负荷最大性能。
点火角划分几个区：确定爆震极限对应的点火角在全负荷划出减少扭矩和排温的点火角部分负荷考虑排放和油耗的点火角基本点火角标定优化原则如下：在没有爆震的区域，标定点火角使扭矩最大。
在发生爆震区域，标定点火角原则使在有爆震传感器系统，点火角在爆震点火角基础上推迟2ºCA；没有爆震传感器系统，点火角在爆震点火角基础上推迟4～6ºCA。
部分负荷时要考虑排放，但点火角不能低于怠速点火角。
•点火角修正（TCO、TIA）。
③：怠速控制（一般在整车上标定，也可以在台架上标定，在整车上标定，可以考虑车的振动情况）。
•怠速控制。
怠速基本标定的是发动机转速、喷油时间、点火提前角。
标定时要综合考虑燃油消耗、发动机怠速稳定性、HC排放。
怠速调节器控制：PID控制。
怠速调节器位置控制是带步进控制的PID控制器，每隔5ms位置控制器计算一次。
PI调节器同入调节一样，只不过是怠速调节以△N（△N=Nmax-Nmin）作变量进行调节，△N小时用动态点火角进行调整，P调节＞70~80%I消除稳定状态偏差。
•怠速点火角的选择：在怠速转数下，做点火角与扭矩关系曲线，怠速点火角选最佳点火角（最大扭矩点火角）的中点（即最佳点火角与45度切线点火角之间）此点前后可进行动态修正，也可以在发动机速度稳定性与油耗和排放之间折衷选择。
④：λ控制•λ控制和自适应。
PID控制：P：比例因子，I：积分因子，D：微分因子，一般仅作P、I调节。
经验表明：在部分负荷时P标定最大到2.5%，最大P应当＜50%I项。
P延迟：根据排放如果P变化不够，可以加P延迟，其目的是保持动态入在目标值，此目标值一般为0。
998因为在此点催化剂转换效率最高，然而这个目标值必须由催化剂涂层来保证，•过渡工况瞬态性能标定（进气管模型标定，油膜标定）。
进气管模型标定排气温度模型标定油膜标定•20℃驾驶性能。
⑤：冷态标定•冷起动标定。
•暖机标定。
•驾驶性能怠速稳定性、加速、减速等标定和试验带电负荷的怠速波动：发动机怠速运转，供给不同电负荷记录每次off—on,on—off负荷开关，发动机怠速上升、下降和达到稳定怠速的时间。
带强无扰怠速波动：评价发动机避免失速的能力，评价发动机带附件负荷变化时发动机速度波动发动机怠速运转，供给不同附件负荷A/C ON/OFF A/C OFF带风扇开关ON A/C开关ON风扇开关off 带A/C开关ON A/C开关OFF电负荷：供给最大电负荷（座椅加热、后窗除霜、灯）动力转向：转向车轮快速转到最大位置记录最低发动机转速、发动机是否失速、振动、噪音等。
Tip-in tip-out怠速波动：发动机怠速运转轻度加速至1000、1500和2000rpm，然后释放，当发动机达到它的最低发动机转速时，加入不同负荷。
记录最低发动机转速、最高发动机转速（怠速时）及发动机速度到达目标转速的时间及是否发动机失速、震动、噪音等。
加速标定和试验油膜修正：加速时油量增多，油膜变厚，喷油脉宽如下图所示喷油脉宽（理论上）由于形成油膜，脉宽变为实际油量是少了。
所以要进行油膜修正。
修正有两种：一种是快修正，一种是慢修正，根据加速具体情况进行快慢结合修正。
减速标定和试验为了防止减速断油及恢复供油时扭矩突变。
减速断油时是先减小点火角使扭矩下降然后再断油，恢复供油时是先恢复供油，然后再逐渐增加点火角，直至正常点火角。
•二次空气。
•EGR控制。
⑥：热态标定•热起动标定。
•驾驶性能（同上）。
•碳罐清洗标定。
•爆震控制标定。
•A/C控制标定。
•冷却风扇及冷凝器风扇控制标定。
⑦：高原标定•海拔高度修正。
•驾驶性能（同上）。
•爆震控制检查。
⑧：排放性能标定•λ控制。
•三元催化器加热•二次空气。
•EGR控制。
•碳罐清洗标定。
•瞬态功能标定。
⑨：OBD2/E-OBD•λ传感器诊断。
•催化器效率诊断。
•碳罐过滤功能检查。
•失火诊断。
•燃油系统诊断。
•蒸发系统诊断。
•里程处理。
•二次空气诊断。
•EGR、CBR、VVT、VIM、ETC等诊断。
•负荷信号TPS检查。
发动机验收试验。
整车验收试验（动力性、经济性、排放性能（工况排放、双怠速排放、北京简易工况法排放）、驾驶性能等）。
⑸：数据固化。
⑹：SOP。
第一章标定过程概述§1．1 发动机在测功器上的初步开发§1．2 车辆驱动性能的开发§1．3 开环标定—冷机和暖机§1．4 闭环标定§1．5 车辆排放试验§1．6 车辆排放试验整理§1．7 车辆排放认证试验第二章发动机标定，稳态测功器试验§2．1 基本稳态标定§2．2 基本燃油标定§2．3 充气效率§2．4 开环方法§2．5 闭环方法§2．6 EGR补偿§2．7 基本点火标定§2．8 发动机控制表及EMS工作第三章发动机标定，闭环燃油控制§3．1 暖机目标§3．2 热机和转换器起作用阶段的目标§3．3 燃油控制§3．4 闭环修正项§3．5 快学习值第五章发动机标定，冷态和热态驱动性能§5．1 冷态供油概念§5．2 拖动阶段§5．3 拖动到运转阶段§5．4 咬机阶段§5．5 脉宽计算公式§5．6 低温试验§5．7 高温环境试验§5．8 重新起动试验§5．9 热怠速稳定性试验§5．10 海拔高度补偿标定。
