整車控制器故障診斷機(jī)制測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

黃曲，盧楊陽(yáng)，秦飛，黃祖朋

(上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州545007)

0 引言

在電動(dòng)汽車中，整車控制器作為整車的控制系統(tǒng)，是影響整車性能、安全的關(guān)鍵零件。合理、正確、完整的故障診斷機(jī)制能夠準(zhǔn)確無(wú)誤地記錄故障碼并反饋對(duì)應(yīng)故障處理信號(hào)給上層軟件，使整車控制器能準(zhǔn)確執(zhí)行故障策略，保證車輛及車上人員安全；同時(shí)，故障碼及其狀態(tài)能指導(dǎo)售后維修人員快速定位故障原因。通過(guò)故障診斷機(jī)制測(cè)試系統(tǒng)，設(shè)計(jì)人員可以驗(yàn)證設(shè)計(jì)定義的診斷機(jī)制是否滿足設(shè)計(jì)要求、存在缺陷，減少實(shí)車驗(yàn)證時(shí)間。

1 純電動(dòng)汽車整車控制器簡(jiǎn)介

整車控制器是純電動(dòng)汽車的核心控制器，主要功能為采集車輛信息、識(shí)別駕駛員意圖、控制車輛運(yùn)行、診斷車輛故障。整車控制器通過(guò)自身I/O口、CAN、LIN、硬線等通信線路與其他控制器通信，通過(guò)I/O采集傳感器信號(hào)，并控制執(zhí)行器、開(kāi)關(guān)、繼電器的開(kāi)啟關(guān)閉從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整車功能的控制。圖1所示為整車控制器功能示例。

圖1 整車控制器功能示例

2 故障診斷介紹及其意義

汽車故障診斷是指在不拆解車輛零件的前提下，通過(guò)一定的技術(shù)方法，確定汽車當(dāng)前狀況，查明故障部位及故障原因的汽車應(yīng)用技術(shù)。

故障診斷意義在于當(dāng)車輛某些零部件存在問(wèn)題時(shí)，可在不拆解零件的前提下快速判斷及識(shí)別故障并制定對(duì)應(yīng)措施，減少故障排查的工作量及獲取車輛的技術(shù)狀況。

3 整車控制器故障類別及診斷機(jī)制簡(jiǎn)介

3.1 整車控制器故障類別簡(jiǎn)介

故障診斷處理為診斷執(zhí)行器、傳感器、電源供電電壓是否有故障，從通信報(bào)文中判斷其他控制器是否有故障，并執(zhí)行相應(yīng)的故障處理措施；按規(guī)定的格式存儲(chǔ)故障碼、清除故障碼。

整車控制器診斷故障類別主要有以下兩大類：

(1)通信類故障。一般是由CAN總線上的其他電子控制器檢測(cè)其零件本身是否有問(wèn)題并通過(guò)CAN報(bào)文將其本身的狀態(tài)告知CAN總線上的VCU(Vehicle Control Unit)；VCU通過(guò)自身的策略去判斷其他電子控制器是否存在故障。

(2)電氣類故障。主要判斷傳感器、執(zhí)行器零件本身是否有故障；線束連接上是否有開(kāi)路等故障存在。

3.2 整車故障診斷機(jī)制簡(jiǎn)介

文中描述的整車故障診斷機(jī)制包括如下4點(diǎn)：

(1)整車控制器初始化完成后，故障診斷功能處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)診斷故障碼運(yùn)行條件滿足后，整車控制器的診斷功能才會(huì)開(kāi)啟。

(2)診斷功能開(kāi)啟后，在滿足故障碼設(shè)置的條件后，才能設(shè)置故障碼并執(zhí)行該故障碼對(duì)應(yīng)的操作；滿足故障碼恢復(fù)的條件后，故障碼可以恢復(fù)；對(duì)于特別嚴(yán)重的故障可定義故障碼除手動(dòng)恢復(fù)外，其他條件不允許恢復(fù)故障。

(3)清除故障碼。在多個(gè)駕駛循環(huán)內(nèi)，整車控制器都沒(méi)有檢測(cè)到故障才能將該故障清除；對(duì)于特別嚴(yán)重的故障，可以定義只能手動(dòng)清除。

(4)需要根據(jù)每個(gè)故障的實(shí)際情況定義故障碼運(yùn)行條件、故障設(shè)置條件、故障恢復(fù)條件，否則容易出現(xiàn)故障誤報(bào)情況。

圖2為整車控制器故障診斷機(jī)制狀態(tài)圖。

圖2 整車控制器故障診斷機(jī)制狀態(tài)圖

4 故障診斷機(jī)制測(cè)試系統(tǒng)簡(jiǎn)介及實(shí)現(xiàn)

4.1 故障診斷機(jī)制測(cè)試系統(tǒng)簡(jiǎn)介

故障診斷機(jī)制測(cè)試系統(tǒng)即經(jīng)過(guò)對(duì)整車故障診斷機(jī)制分析，利用常用的軟件資源(INCA、CANOE)及模擬負(fù)載設(shè)備建立測(cè)試環(huán)境，設(shè)計(jì)好它必須覆蓋的測(cè)試項(xiàng)目，并對(duì)故障診斷機(jī)制進(jìn)行測(cè)試，記錄測(cè)試過(guò)程，回放測(cè)試記錄，分析測(cè)試結(jié)果，得出測(cè)試結(jié)論，才能判斷VCU故障診斷機(jī)制能否準(zhǔn)確地運(yùn)作。以下為故障診斷機(jī)制測(cè)試系統(tǒng)必須包含的測(cè)試項(xiàng)目：

(1)故障發(fā)生時(shí)，故障診斷機(jī)制測(cè)試系統(tǒng)能否將故障正確上報(bào)并儲(chǔ)存。

(2)無(wú)故障時(shí)，故障診斷機(jī)制測(cè)試系統(tǒng)是否會(huì)誤報(bào)故障。

(3)故障碼是否按照規(guī)定的格式存儲(chǔ)。

4.2 故障診斷機(jī)制測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

文中提到的故障診斷機(jī)制測(cè)試系統(tǒng)硬件搭建包括安裝了Vector公司的CANOE軟件及ETAS公司的INCA軟件、電腦、CANOE、INCA以及負(fù)載模擬盒。整車控制器故障診斷機(jī)制測(cè)試系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 整車控制器故障診斷機(jī)制測(cè)試系統(tǒng)

使用CANOE中帶有的CAPL工具編寫(xiě)測(cè)試用例腳本模擬節(jié)點(diǎn)工作正常、故障時(shí)發(fā)送報(bào)文，以及測(cè)試中各個(gè)測(cè)試時(shí)間節(jié)點(diǎn)的故障碼及其狀態(tài)信息，使用CANOE本身的記錄、回放報(bào)文功能去分析各個(gè)測(cè)試時(shí)間節(jié)點(diǎn)整車控制器回復(fù)的故障碼及狀態(tài)信息是否正確以及采用INCA記錄和MDA分析記錄報(bào)文來(lái)確認(rèn)整車控制器其故障診斷機(jī)制是否滿足設(shè)計(jì)要求。

對(duì)于整車控制器需要識(shí)別的兩大類故障，主要通過(guò)以下方式去模擬它們故障產(chǎn)生的方式。

(1)對(duì)于通信類故障，采用CANOE中的CAPL工具模擬其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送報(bào)文，模擬診斷儀發(fā)送診斷命令以讀取故障碼及故障碼狀態(tài)。

(2)對(duì)于電氣類故障，用模擬負(fù)載盒制造電氣故障，用CAPL編寫(xiě)的測(cè)試用例腳本去讀取故障碼及其狀態(tài)。

5 結(jié)論

故障診斷機(jī)制測(cè)試系統(tǒng)為VCU診斷機(jī)制能準(zhǔn)確無(wú)誤運(yùn)轉(zhuǎn)提供了強(qiáng)有力的依據(jù)，確保VCU診斷機(jī)制精確地識(shí)別故障，完善、精準(zhǔn)的整車控制器診斷故障機(jī)制可準(zhǔn)確無(wú)誤地指示出車輛當(dāng)前的故障狀態(tài)，為車輛正常、安全的運(yùn)作，駕駛員、乘車人員的人身安全提供了保障。整車控制器診斷故障機(jī)制測(cè)試系統(tǒng)可以在研發(fā)階段發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷，在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)階段進(jìn)行修改直至解決所有不符合項(xiàng)，并在批量及量產(chǎn)階段為造車出現(xiàn)的故障問(wèn)題分析提供了準(zhǔn)確的故障信息，為發(fā)現(xiàn)及解決故障問(wèn)題提供了依據(jù)。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，整車控制器診斷故障機(jī)制測(cè)試系統(tǒng)能驗(yàn)證設(shè)計(jì)定義的診斷機(jī)制是否滿足設(shè)計(jì)要求、存在缺陷，減少實(shí)車驗(yàn)證時(shí)間。