CN111813077B - 一种工程机械参数在线标定控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工程机械参数在线标定控制系统及方法，各待标定的控制器通过CAN总线进行数据的交互，参数在线标定装置通过OBD口上的CAN总线与各待标定的控制器进行数据交互，对各待标定的控制器进行标定；参数在线标定装置通过OBD口利用车载蓄电池进行供电。本发明的工程机械参数在线标定控制系统和方法，解决了标定工具携带不便、供电不便、成本较高的问题，可实现参数的在线固化、标定权限设置、修改后标定参数可恢复等功能。

Description

一种工程机械参数在线标定控制系统及方法

技术领域

该发明涉及一种工程机械参数在线标定的方法，尤其涉及一种工程机械参数在线标定控制系统及方法。

背景技术

目前对于工程机械的各系统的标定多在出厂前已完成，出厂后只是对其运行参数进行监测、故障诊断等。但事实上，出厂后车辆由于机械等零部件的磨损，导致零部件性能的改变或多种极限使用环境的出现，出厂前的标定参数并不能满足当前工作状态的要求，也无法根据当前使用环境对参数进行重新标定，除非利用专业的标定工具进行重新标定。专业的标定软件（如Vector）多是基于PC机的标定工具，只能通过笔记本进行标定，除购买成本较高外，还需要考虑携带，供电等问题。出厂后车辆的标定只需要对关键的参数进行简单修正，不需要对现有软件进行升级，但需要把标定后的参数写进各系统控制器的内存中进行固化。考虑以上问题：需要设计一种参数标定装置，在携带方便、供电方便、成本低、软件无需升级等要求下，实现关键参数的修正和固化。

目前一般采用基于PC机的专业标定工具，此工具功能强大，可实现多种操作；另外一些采用无线或采集设备等针对某些特殊的模块进行相应的标定，没有涉及参数固化，参数保护等功能。现有技术解决了某些模块的参数标定的问题，但其参数标定装置具有携带不便、供电不便、成本较高、参数无法在线固化、标定权限无法设置、修改后的标定参数无法恢复等问题。

发明内容

发明目的：本发明提出了一种工程机械参数在线标定控制系统和方法，解决了标定工具携带不便、供电不便、成本较高的问题，可实现参数的在线固化、标定权限设置、修改后标定参数可恢复等功能。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种工程机械参数在线标定控制系统，各待标定的控制器通过CAN总线进行数据的交互，参数在线标定装置通过OBD口上的CAN总线与各待标定的控制器进行数据交互，对各待标定的控制器进行标定；参数在线标定装置通过OBD口利用车载蓄电池进行供电。

进一步地，待标定的控制器包括传动系统控制器、动力系统控制器、行走系统控制器、整车控制器和附件控制器。

进一步地，参数在线标定装置包括CAN信号收发模块、端口驱动模块、登录模块、主标定模块、权限更改模块、动态密码计算模块，标定记录模块和系统更改模块。

进一步地，

CAN信号收发模块用于与CAN总线进行数据交互。

进一步地，端口驱动模块用于物理信号与电信号之间的相互转换。

进一步地，登录模块，提供注册用户进行验证的界面，验证通过后连接进入该用户对应的待标定的控制器进行标定操作的主标定界面。

进一步地，权限更改模块，用于设置注册用户的权限和对权限进行更改。

进一步地，主标定模块，采用标准CAN总线物理层和数据链路层标准，建立用于标定的应用层协议，通过与对应控制器之间的报文通讯，实现解锁对应控制器的标定、参数标定及固化、参数恢复出厂设置和权限更改。

进一步地，动态密码计算模块在需要标定权限更改时进行调用；动态密码计算模块根据随机数和约定的加密方式计算出相应密码，通过发送CAN总线报文给对应的控制器，该对应的控制器接收到报文后，根据随机数重新计算密码，并与接收的密码进行匹配，匹配成功则解锁对应控制器的标定权限，进行相应操作。

进一步地，标定记录模块用于记录主标定模块操作步骤和发送的相关指令，记录信息包括当前的操作用户、操作命令、操作时间。

一种工程机械参数在线标定控制方法，包括以下步骤：

获取当前待标定的控制器约定参数的当前值；

修改当前值使工程机械达到最佳性能；

将修改后的当前值做为标定值写入flash存储区进行固化。

本发明所达到的有益效果：

本发明公开的工程机械参数在线标定控制系统和方法，可以降低专业标定工具采购成本，降低后期调试及维护成本。

附图说明

图1. 工程机械参数在线标定系统框图；

图2. 参数在线标定装置框图；

图3. 登录界面；

图4. 主标定界面；

图5. 标定权限执行流程图；

图6. 标定权限执行流程图；

图7.权限之间关系及流程图；

图8. 标定系统更改界面；

图9. 标定系统更改流程图；

图10. 标定权限更改界面；

图11. 标定权限更改流程图；

图12.参数在线标定整体流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

工程机械参数在线标定整体系统框图如图1所示。参数在线标定装置框图如图2所示。

该参数在线标定系统上需要标定的各个系统通过CAN总线进行数据的交互，参数在线标定装置通过OBD口上的CAN线与各个标定系统进行数据交互，参数在线标定装置通过OBD口利用车载蓄电池进行供电。

在线标定装置通过设计的标定应用层协议（即含标定命令和标定控制器编号的CAN报文），利用主标定模块，发送相应的命令给控制器，实现解锁对应控制器标定功能、参数标定及固化、参数恢复出厂设置、权限更改等功能，标定记录和标定系统更改主要利用上位机软件实现相应功能，与控制器无数据交互。

该参数在线标定装置有硬件部分和软件部分两部分组成。硬件部分主要涉及显示模块，CAN信号收发模块，端口驱动模块等；软件部分主要涉及登录模块、主标定模块、权限更改模块、动态密码计算模块，标定记录模块，系统更改模块等，能够实现如下功能：

参数在线标定装置可显示、标定与各控制器相约定的调整参数。标定上位机根据不同用户名进入不同的标定系统，在不同的标定系统中，可在默认权限下实现标定参数的读取、标定参数的修改；在标定权限可实现标定参数的写入、标定参数的恢复；在更改权限下可实现对出厂值的修改。根据不同用户的使用权限，标定装置可预装不同配置的上位机软件，通过动态密码解锁相应权限，提高参数标定的安全性。

显示模块：显示读取约定参数和对相应参数标定、权限切换、系统切换进行操作。

通过登录界面，匹配当前用户的权限，直接进入对应控制器的主标定模块，主要实现解锁对应控制器标定功能、参数标定及固化、参数恢复出厂设置、权限更改等功能，基于标准CAN总线物理层和数据链路层标准，设计用于标定的应用层协议，比如：在CAN报文的第一个字节定义为当前的标定命令，第二个字节定义为控制器的编号，对应控制器接收到相关命令后执行相关操作，例：主标定模块发送0x80 01 00 00 00 00 00 00CAN报文，0x80代表解锁标定功能命令，0x01代表传动系统控制器编号，则传动系统控制器接收到此条命令后即可解锁标定功能，实现对传动系统的标定。参数标定及固化，参数恢复出厂设置等功能也是主标定模块发送不同的CAN报文，实现上位机与控制器之间的沟通。

动态密码计算模块在需要标定权限更改时进行调用，比如把默认权限更改为标定权限。动态密码计算模块会根据随机数和约定的加密方式计算出相应密码，通过发送CAN总线报文0x81 01 xx xx xx xx xx xx（0x81为权限更改命令，01代表传动系统控制器编号，xx为随机数和密码），传动系统控制器接收到报文后，会根据随机数重新计算密码，并与接收的密码进行匹配，匹配成功则可解锁对应控制器的标定权限，进行参数的固化等操作。

标定记录模块为记录主标定模块操作步骤和发送的相关命令指令，主要记录信息包括当前的操作用户、操作命令、操作时间。相关数据记录在上位机上，可通过操作下载到U盘中，利用PC机进行分析。

系统更改模块主要通过上位机进行实现，不同的标定系统（不同的控制器）时，预设不同的固定密码。上位机根据当前输入的密码与系统预设的密码进行匹配，匹配成功后会点亮当前系统的主标定界面，则可进行相关参数的操作。

CAN信号收发模块、端口驱动模块：实现物理信号与电信号之间的相互转换。

参数在线标定装置通过登录界面进入主标定界面。登录界面如图3所示。

通过用户名和登录密码进入对应的标定系统，可以对用户进行分组，不同的用户对应不同的标定系统，比如：用户1默认进入传动系统；用户2默认进入动力系统等。进入系统后具有默认权限，可以读取到约定的标定参数，对参数进行修改进行性能验证，无法进行参数固化。可通过用户注册增加相应用户，但此过程需要专业技术人员的授权，防止参数信息泄露。

主标定界面如图4所示：

主标定界面有各系统标定参数的选项卡，每个系统对约定的标定参数、此参数的当前值，当前标定的数值和此参数的参数范围等信息进行显示。可通过选择不同的选项卡实现对不同标定系统的切换；通过权限更改按钮实现对约定参数不同操作的切换；设备连接状态处可显示参数在线标定装置与对应控制的连接状态，如已连接、未连接等，在已连接状态下，才可进行对约定参数的操作；权限状态处可显示当前系统的权限，比如默认权限、标定权限、更改权限等，在不同权限下可进行不同的操作。

默认权限：可读取约定参数的当前值，并可在参数的范围内设置此参数的标定值，断电后重新上电标定值消失，继续使用默认值。

标定权限：可把在默认权限下更改的标定值，写入flash存储区，实现掉电保存；也可在标定出错时，利用出厂值对已标定的数值进行覆盖，重新进行标定，防止出现未知错误。标定权限已包含默认权限的相关操作。标定权限的相关执行流程如图5所示。

更改权限：可把在标定权限下更改的标定值，替换出厂值并进行永久固化，针对零部件替换等特殊工况。标定权限已包含默认权限和标定权限的相关操作。更改权限的相关执行流程如图6所示。

默认权限、标定权限、更改权限三者之间的关系及流程如图7所示。

通过用户名和登录密码进入对应系统后只具有默认权限，点击未有权限系统的选项卡进入标定系统更改界面，选择系统和输入密码，进入对应系统后也只具有默认权限。标定系统更改界面如图8所示。相应的执行流程图如图9所示。

点击未有权限的选项卡，直接进入标定系统更改界面，选择需要进入的标定系统并输入对应的密码，若密码正确则可进入对应标定系统，若不正确则只具有默认系统的相关权限。

通过权限更改按钮进入权限更改界面，选择某个系统后，会随机给出一个16进制4个字节的数值，点击计算密码，若参数在线标定装置的软件配置里添加了相应的计算模块，则可计算出一个16进制4个字节的密码，把相应密码发给对应的控制器进行匹配，若匹配成功，相应权限进行解锁，可进行相应权限下的操作。可根据用户的不同，如售后服务，现场技术支持，专业4S店等，发放不同软件配置的标定装置，可从硬件上进行参数安全的保护。标定权限更改界面如图10所示。相应的执行流程图如图11所示。

工程机械参数在线标定控制方法，包括以下步骤：

获取当前待标定的控制器约定参数的当前值；

修改当前值使工程机械达到最佳性能；

将修改后的当前值做为标定值写入flash存储区进行固化。

以传动系统参数标定为例，参数在线标定的整个流程如图12所示：

通过用户名和密码进入传动系统标定界面，在主标定界面上显示设备连接状态为已连接，表示参数在线标定装置已与控制器建立通讯关系；权限状态显示为更改权限，表示用户已获取最高权限（若为其他权限，可通过权限更改按钮进行更改）。点击读当前值按钮，则可获取与传动系统约定的所有参数和当前值，并在参数范围处给出参数的最大最小值。根据需要选中相应参数，在标定值出输入需要更改的参数，或利用+-键对参数进行修改，加减的幅度根据不同的参数有不同的设置，比如：电流值可设置±5mA，压力值可设置±0.1bar等，直到标定值达到最佳性能。点击写标定值按钮，可以把当前的标定值写入flash存储区进行固化，若固化后的多个参数不能满足性能需求，可点击恢复出厂值按钮，恢复出厂默认参数进行重新标定。针对零部件替换等特殊工况，需要永久修改存储值时，可点击修改出厂值按钮，把标定后的值覆盖出厂值，进行固化。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种工程机械参数在线标定控制系统，其特征是，各待标定的控制器通过CAN总线进行数据的交互，参数在线标定装置通过OBD口上的CAN总线与各待标定的控制器进行数据交互，对各待标定的控制器进行标定；参数在线标定装置通过OBD口利用车载蓄电池进行供电；

参数在线标定装置包括CAN信号收发模块、登录模块、主标定模块、权限更改模块、动态密码计算模块；

CAN信号收发模块用于与CAN总线进行数据交互；

登录模块，提供注册用户进行验证的界面，验证通过后连接进入该用户对应的待标定的控制器进行标定操作的主标定界面；

权限更改模块，用于设置注册用户的权限和对权限进行更改；在标定权限可实现标定参数的写入、标定参数的恢复；在更改权限下可实现对出厂值的修改；

主标定模块，采用标准CAN总线物理层和数据链路层标准，建立用于标定的应用层协议，通过与对应控制器之间的报文通讯，实现解锁对应控制器的标定、参数标定及固化、参数恢复出厂设置和权限更改；所述用于标定的应用层协议为含标定命令和标定控制器编号的CAN报文；

动态密码计算模块在需要标定权限更改时进行调用；动态密码计算模块根据随机数和约定的加密方式计算出相应密码，通过发送CAN总线报文给对应的控制器，该对应的控制器接收到报文后，根据随机数重新计算密码，并与接收的密码进行匹配，匹配成功则解锁对应控制器的标定权限，进行相应操作；

获取当前待标定的控制器约定参数的当前值；

修改当前值使工程机械达到最佳性能；

将修改后的当前值做为标定值写入flash存储区进行固化；若固化后的多个参数不能满足性能需求，则恢复出厂默认参数进行重新标定。

2.根据权利要求1所述的一种工程机械参数在线标定控制系统，其特征是，待标定的控制器包括传动系统控制器、动力系统控制器、行走系统控制器、整车控制器和附件控制器。

3.根据权利要求1所述的一种工程机械参数在线标定控制系统，其特征是，参数在线标定装置包括端口驱动模块、标定记录模块和系统更改模块。

4.根据权利要求3所述的一种工程机械参数在线标定控制系统，其特征是，端口驱动模块用于物理信号与电信号之间的相互转换。

5.根据权利要求3所述的一种工程机械参数在线标定控制系统，其特征是，标定记录模块用于记录主标定模块操作步骤和发送的相关指令，记录信息包括当前的操作用户、操作命令、操作时间。

6.一种根据权利要求1-5中任一项所述工程机械参数在线标定控制系统的控制方法，其特征是，包括以下步骤：

获取当前待标定的控制器约定参数的当前值；

修改当前值使工程机械达到最佳性能；

将修改后的当前值做为标定值写入flash存储区进行固化。

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