俞 燚

某重卡診斷系統(tǒng)的開發(fā)和應用

俞 燚

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章以某重型卡車的診斷系統(tǒng)開發(fā)為例，描述了整車診斷系統(tǒng)的開發(fā)流程、設計方案和測試驗證等方面，為其他車型開發(fā)提供經(jīng)驗。

診斷；V型開發(fā)；診斷測試

CLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)16-22-03

前言

近年來，汽車行業(yè)的發(fā)展速度十分迅猛，車內(nèi)電控單元系統(tǒng)數(shù)量不斷提高，網(wǎng)絡越來越復雜。復雜度的提高使得全面而有效的故障診斷變得比以往任何時候都更加重要。汽車的電子控制單元大約有30%～40%的內(nèi)存被用于故障診斷，診斷服務也越來越豐富，各種服務子功能也越來越細化。診斷系統(tǒng)開發(fā)的合理性將越來越成為各大汽車廠商關注的重點。本文將以某重卡車型為例從開發(fā)流程、設計方案、測試驗證等幾個方面來淺析下診斷系統(tǒng)的開發(fā)和應用。

1 診斷開發(fā)流程

車輛的開發(fā)過程一般都遵守V型開發(fā)模式，診斷作為車輛開發(fā)的一個子系統(tǒng)，開發(fā)流程也同樣符合V型開發(fā)模型。診斷開發(fā)貫穿于ECU開發(fā)的始終，包括前期的需求規(guī)范制定、ECU供應商診斷軟件開發(fā)和后期測試驗證。模型如下圖所示：

圖1

前期的需求分析主要工作是診斷功能的設計，診斷協(xié)議及服務的確定，包括總體的診斷功能需求描述，以及針對單個ECU的具體需求規(guī)范等。實現(xiàn)階段主要是由ECU供應商開展ECU軟件設計，實現(xiàn)需求規(guī)范中的所有診斷功能。后期測試驗證包括ECU級單節(jié)點診斷測試以及系統(tǒng)級診斷功能驗證。一般主機廠目前診斷開發(fā)和測試過程使用的工具鏈都是基于Vector公司的，主要工具為CANoe、CANdito和CANape，可以將診斷需求和診斷測試無縫連接。

2 診斷需求設計

2.1 需求分析

根據(jù)某重卡整車配置表，整車CAN網(wǎng)絡節(jié)點包括車身控制器（BCM）、組合儀表（ICM）、防抱死制動系統(tǒng)（ABS）、發(fā)動機管理系統(tǒng)（EMS）、車門控制器（DCM）、緩速器（RCM）、車道偏離系統(tǒng)（LDW）、胎壓監(jiān)測系統(tǒng)（TMPS）和行車記錄儀（TCO）等模塊。其中ABS、EMS和RCM為成熟產(chǎn)品，其通信協(xié)議遵守SAE J1939標準，即整車通信速率為250Kbps，采用29位CAN標示符；診斷協(xié)議遵守J1939在線診斷。對于其他新開發(fā)的節(jié)點，我們要求全面實施UDSonCAN診斷（ISO14229），保證總線上的每個CAN節(jié)點，最終都能夠?qū)崿F(xiàn)獨立通過診斷儀進行診斷和刷寫，最大化地發(fā)揮出診斷對于整車開發(fā)的意義。

具體的診斷協(xié)議規(guī)劃如下：

表1

2.2 診斷需求規(guī)范設計

診斷需求規(guī)范設計分為系統(tǒng)診斷需求制定和部件診斷需求制定兩個階段。在系統(tǒng)診斷需求制定階段，需要制定平臺診斷需求規(guī)范和bootloader需求規(guī)范。診斷需求規(guī)范中包括傳輸層約束，應用層約束，診斷服務約束，OEM標準化的診斷數(shù)據(jù)（故障碼，數(shù)據(jù)標識符）等。Bootloader需求規(guī)范定義了下載流程，源文件需求，安全機制等內(nèi)容。兩份平臺需求規(guī)范集中體現(xiàn)了整車廠對供應商對診斷開發(fā)的整體要求，有任何偏離項都需要與整車廠溝通確認。

表2

為提升整車的可維修性，發(fā)揮診斷服務的最大優(yōu)勢，在平臺需求規(guī)范中對所有控制器提出基礎診斷要求：必須具備故障診斷和在線刷寫的功能。

部件級診斷需求規(guī)范是各部件根據(jù)自身功能需求，基于平臺規(guī)范的細化。部件診斷規(guī)范需要制定診斷服務具體內(nèi)容，包括故障診斷具體內(nèi)容，數(shù)據(jù)流讀寫內(nèi)容，輸入輸出控制定義，例程控制定義等，并結合自身的功能，基于整車EER架構功能定義規(guī)劃診斷對象、策略、故障處理機制。

根據(jù)UDS規(guī)范中的服務，制定一款基于Excel的標準格式的診斷調(diào)查問卷。通過診斷調(diào)查問卷對零部件供應商進行調(diào)查，多輪溝通后，了解供應商的當前診斷實現(xiàn)狀態(tài)、技術問題和項目信息，基于架構定義和產(chǎn)品的功能最終確定相應ECU部件的診斷需求規(guī)范。診斷調(diào)查問卷的模版如下：

表3

3 診斷測試驗證

為了驗證診斷開發(fā)的質(zhì)量，滿足車輛診斷需求，在ECU診斷開發(fā)完成后需要根據(jù)測試規(guī)范對診斷進行多輪測試。測試規(guī)范定義了每一測試項的測試步驟和通過條件等。測試內(nèi)容包含診斷協(xié)議測試，bootloader測試和診斷功能測試。為了保證測試的全面性，每一類型測試都必須進行單部件，臺架/實車測試，驗證各條件下診斷滿足要求。

3.1 診斷協(xié)議測試

診斷協(xié)議測試包括傳輸層測試，應用層測試和診斷服務測試。測試用例是基于部件診斷需求生成的。目前常用的測試軟件為Vector公司的CANoeOption.Diva。之前基于Excel標準診斷調(diào)查問卷可通過Sure軟件轉化為ODX格式，通過diva可生成自動化測試用例，測試效率高，用例覆蓋度廣。測試報告的形式可以根據(jù)需求為XML，HTML和轉換而成的Excel格式。

圖2

3.2 Bootloader測試

Bootloader測試用例是基于平臺的Bootloader需求規(guī)范，利用Vector工具鏈中的CANoe軟件和CAPL語言開發(fā)的，可以實現(xiàn)全自動化的正向和逆向測試。測試內(nèi)容包括bootloader流程測試，可靠性測試，安全性測試和完整性測試。測試完成后還能通過CANoe自動生成Excel版本的測試報告。

圖3

3.3 診斷數(shù)據(jù)一致性測試

診斷數(shù)據(jù)一致性測試主要是為了驗證ECU的診斷功能實現(xiàn)是否正確，內(nèi)容包括部件診斷需求報告中的DTC一致性驗證，數(shù)據(jù)流測試，輸入輸出控制測試，例程控制測試（除bootloader相關）。由于該測試項對硬件環(huán)境有要求，需要控制器接入開關負載等，所以該測試是基于臺架或者實車來開展的。根據(jù)ECU的功能和診斷需求進行測試用例的分解，對每個輸入輸出量進行故障狀態(tài)模擬，逐一手動測試驗證。最后輸出基于測試規(guī)范（excel版）手動創(chuàng)建的excel版報告。

圖4

4 結束語

隨著整車智能化的不斷提升，商用車廠商對于診斷的覆蓋率和有效性也將越來越關注。通過本文可以初步了解車型開發(fā)過程中診斷系統(tǒng)的開發(fā)流程，作為汽車診斷工程師開發(fā)參考。

[1] SO 14229-1∶Road vehicles - Unified diagnostic services (UDS) - Part 1∶Specification and requirements (2006).

[2] 劉麗麗.車輛通用故障診斷協(xié)議的研究與開發(fā).

Development and application of diagnosis system on the heavy truck

Yu Yi
( Anhui Jianghuai Automobile group Co., Ltd, Anhui Hefei 230601 )

In the paper, a heavy truck is taken as an example to describe the development process, design scheme and test verification of the vehicle diagnosis system.

diagnosis; V type development; diagnosis test

U462.1

A

1671-7988 (2017)16-22-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.16.009

俞燚，女，工程師，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，從事電器設計工作，研究方向為車載網(wǎng)絡技術。