導(dǎo)語：新能源汽車整車控制系統(tǒng)的診斷開發(fā)一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1引言

近年來，新能源汽車在國內(nèi)得到了飛速的發(fā)展。而相較于傳統(tǒng)汽車，新能源汽車具有更高的電氣化水平，其電子電氣架構(gòu)也更復(fù)雜，可能發(fā)生故障的問題點(diǎn)也越來越多，故障出現(xiàn)后其診斷也變得愈加困難。依靠傳統(tǒng)的人工經(jīng)驗(yàn)檢測(cè)與診斷方法，無法快速、準(zhǔn)確的判斷新能源汽車電子控制系統(tǒng)的故障，難以適應(yīng)現(xiàn)代汽車的快速發(fā)展。在汽車故障診斷技術(shù)方面，國內(nèi)起步較晚，雖然相較于國外Vector、博世等有所差距，但也有成熟產(chǎn)品，不過多應(yīng)用于傳統(tǒng)車型。因此，研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的汽車故障診斷檢測(cè)系統(tǒng)是必然趨勢(shì)，具有重要的商業(yè)與應(yīng)用價(jià)值。針對(duì)汽車診斷，各大汽車廠家都制定了各自的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致汽車診斷規(guī)范通用性很差。歐洲汽車商推出一種基于CAN總線的診斷系統(tǒng)通信標(biāo)準(zhǔn)ISO15765，可滿足E-OBD的系統(tǒng)要求。ISO15765以ISO14229定義的服務(wù)為基礎(chǔ),規(guī)范了基于CAN總線的診斷服務(wù)(UDSonCAN)，包括網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)定時(shí)、應(yīng)用層定時(shí)等詳細(xì)內(nèi)容,使得該協(xié)議的適用性和可操作性更強(qiáng)。ISO15765符合現(xiàn)代汽車網(wǎng)絡(luò)總線系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，被眾多汽車廠商采納,或?qū)⒊蔀槲磥砥囆袠I(yè)的通用診斷標(biāo)準(zhǔn)。

2UDS診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1總體方案設(shè)計(jì)

結(jié)合某新能源診斷系統(tǒng)的現(xiàn)狀，將UDSonCAN診斷系統(tǒng)的開發(fā)分為兩大塊：上位機(jī)與控制器ECU，參見圖1。上位機(jī)部分可以結(jié)合現(xiàn)有的EOL平臺(tái)進(jìn)行拓展性開發(fā)，在時(shí)間進(jìn)度與客戶的認(rèn)可度上有一定的保障?？刂破鞑糠种饕槍?duì)現(xiàn)有新能源車輛配置的主要零部件，進(jìn)行底層與應(yīng)用層的UDS診斷適應(yīng)性開發(fā)，本文主要闡述此部分診斷開發(fā)主要分四個(gè)步驟：制定協(xié)議規(guī)范（需求）、軟件（代碼）實(shí)現(xiàn)、診斷測(cè)試和實(shí)車驗(yàn)證。

2.2UDS需求規(guī)范制定

診斷協(xié)議是后續(xù)工作開展的基礎(chǔ)，其基于OSI七層架構(gòu)體系，依據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)制定，詳細(xì)定義診斷的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、會(huì)話層以及應(yīng)用層需求。DiagnosticonCAN的OSI結(jié)構(gòu)見表1。實(shí)際開發(fā)過程中，應(yīng)結(jié)合控制器通訊協(xié)議、刷寫要求等各種規(guī)范，完成診斷相關(guān)的服務(wù)在應(yīng)用與下載兩種情境下的模式與尋址方式等功能定義、通用DTC碼定義、發(fā)生故障時(shí)凍結(jié)幀（整車或部件DTC環(huán)境信息）的定義、通用和靜態(tài)數(shù)據(jù)DID信息定義、數(shù)據(jù)刷寫流程定義等內(nèi)容。診斷協(xié)議也是主機(jī)廠把控各零部件狀態(tài)的關(guān)鍵。

2.3軟件的實(shí)現(xiàn)

2.3.1軟件功能概述基于UDS的故障診斷系統(tǒng)，一個(gè)完整的控制器需要實(shí)現(xiàn)以下功能：①對(duì)負(fù)載工作狀態(tài)和總線網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)等進(jìn)行周期性檢測(cè)，并在故障發(fā)生時(shí)，啟動(dòng)故障記錄（故障本身及快照信息）和故障處理功能，必要時(shí)需及時(shí)切斷輸出，確保部件及整車的安全性；②根據(jù)整車點(diǎn)火周期定義，在整車當(dāng)前點(diǎn)火周期結(jié)束時(shí)存儲(chǔ)歷史故障，在下一個(gè)點(diǎn)火周期開始時(shí)讀取之前的故障記錄；③當(dāng)故障消除時(shí)，控制器軟件能夠自主啟動(dòng)故障碼清除邏輯；④診斷儀在線時(shí)，按照診斷儀的服務(wù)請(qǐng)求，能夠讀取、清除DTC及相關(guān)快照與擴(kuò)展信息，能夠讀寫DID，能夠完成一些IO或例程控制等；⑤診斷儀可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫對(duì)ECU上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析并顯示故障類型和故障狀態(tài)，并能以表格的形式導(dǎo)出相關(guān)數(shù)據(jù)；⑥診斷儀可以就當(dāng)前控制器快捷更新程序。2.3.2軟件功能劃分控制器軟件系統(tǒng)主要由底層驅(qū)動(dòng)部分、協(xié)議棧和應(yīng)用層策略部分3部分組成。底層驅(qū)動(dòng)模塊主要實(shí)現(xiàn)診斷數(shù)據(jù)收發(fā)（CAN）和故障碼讀寫（存儲(chǔ)模塊）等功能。協(xié)議棧設(shè)計(jì)根據(jù)通信矩陣、診斷規(guī)范等輸入文檔，實(shí)現(xiàn)通信層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、會(huì)話層、診斷層的代碼編寫，根據(jù)底層協(xié)議棧提供的診斷接口，完成診斷函數(shù)的填充，最終實(shí)現(xiàn)診斷功能。應(yīng)用層軟件采用基于模型的設(shè)計(jì)方法（Simulink），主要實(shí)現(xiàn)故障檢測(cè)、處理和清除等功能。一般來說，具備直接網(wǎng)絡(luò)管理功能的控制器將網(wǎng)絡(luò)的休眠和喚醒作為一個(gè)駕駛循環(huán)；而在間接網(wǎng)絡(luò)管理的控制器上，將控制器上電和下電作為一個(gè)駕駛循環(huán)。本方案的駕駛循環(huán)根據(jù)控制器的上下電（點(diǎn)火信號(hào)keyon）來定義。故障檢測(cè)、記錄及自恢復(fù)機(jī)制如下：①每個(gè)故障都定義故障檢測(cè)計(jì)數(shù)器、故障老化計(jì)數(shù)器，下電時(shí)計(jì)數(shù)器值需要寫入存儲(chǔ)模塊，上電后讀取。②每個(gè)故障定義好各自的檢測(cè)頻率，并設(shè)置一個(gè)Counter（上限+127，下限-128）值，Counter初始值為0。③每一個(gè)檢測(cè)周期，分別對(duì)各個(gè)故障進(jìn)行一次判斷，若當(dāng)前檢測(cè)周期測(cè)出信號(hào)超限，Counter+1，直至Counter值為+127，則確定為1次故障；若當(dāng)前檢測(cè)周期信號(hào)正常，咱Counter-1，直至Counter值為-128，則表示沒有故障；當(dāng)Counter值達(dá)到+127且故障一直持續(xù)，則Counter值維持+127不變；當(dāng)Counter值達(dá)到-128且信號(hào)一直正常，則Counter值維持-128不變；若Counter為正數(shù)，信號(hào)正常，則Counter-1，信號(hào)出現(xiàn)故障，則Counter+1；若Counter為負(fù)數(shù)，信號(hào)正常，則Counter-1，信號(hào)出現(xiàn)故障，則Counter從0開始+1。④若Counter值為+127，則判定故障產(chǎn)生，將故障信息及故障產(chǎn)生時(shí)刻的快照信息存儲(chǔ)在內(nèi)存中。同時(shí)下一個(gè)駕駛循環(huán)周期開始，老化計(jì)數(shù)器+1。⑤若后續(xù)駕駛循環(huán)信號(hào)一直正常，則老化計(jì)數(shù)器一直累加，直至到達(dá)第40個(gè)駕駛循環(huán)周期，然后故障自動(dòng)清零，同時(shí)清除故障相關(guān)的快照信息及故障計(jì)數(shù)器等信息。所有故障相關(guān)的信息存儲(chǔ)到一個(gè)或幾個(gè)臨時(shí)變量數(shù)組，下電時(shí)，再把這些信息存儲(chǔ)到存儲(chǔ)模塊的相應(yīng)地址中。

2.4診斷測(cè)試

診斷功能的測(cè)試可以結(jié)合CANdelaStudio、DiVa、CANoe工具鏈聯(lián)合完成。三套工具配合使用，可極大的簡(jiǎn)化各零部件控制器的非車載測(cè)試工作，通過最后生成的HTML格式的報(bào)告，也可以快速分析底層代碼的問題所在。另外一部分測(cè)試可以在實(shí)驗(yàn)室通過臨時(shí)搭建控制器環(huán)境，完成各零部件的診斷測(cè)試。

2.5實(shí)車驗(yàn)證

實(shí)車驗(yàn)證屬于最后的綜合測(cè)試，聯(lián)合上位機(jī)在實(shí)車環(huán)境中一起對(duì)各控制器進(jìn)行診斷測(cè)試，重點(diǎn)驗(yàn)證診斷過程中相應(yīng)CAN網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載率情況。實(shí)車初步測(cè)試完成后，需要就整車狀態(tài)進(jìn)行一定的可靠性驗(yàn)證。

3總結(jié)

診斷系統(tǒng)是整車控制系統(tǒng)開發(fā)中至關(guān)重要的一環(huán)，關(guān)乎整車安全。而基于UDS的統(tǒng)一診斷系統(tǒng)是大勢(shì)所趨，對(duì)主機(jī)廠來說，可以充分把控整車各零部件狀態(tài)，確保車輛的安全性與可靠性，提升產(chǎn)品的市場(chǎng)認(rèn)可度；對(duì)零部件廠來說，將一部分權(quán)限開放給主機(jī)廠，可以減少人力、物力等方面的投入，降低部分售后維修費(fèi)用。總之，這對(duì)于雙方來說，是一個(gè)雙贏的方案。

作者：薛云鴻 張?zhí)鹛?田光爍 李照遠(yuǎn) 王方抒 單位：中國重汽集團(tuán)新能源汽車研究總院