黃金山，梁亞麗，劉 敏，張曉光

（1.一汽奔騰轎車有限公司電子電氣開發(fā)部，吉林 長春 130012；2.中國第一汽車集團有限公司工程與生產(chǎn)物流部，吉林 長春 130012）

1 引言

隨著汽車CAN總線技術(shù)的快速發(fā)展，汽車CAN總線技術(shù)已經(jīng)非常成熟，汽車CAN控制器ECU逐漸增多，CAN ECU之間的信息傳遞也逐漸增多。對于CAN ECU節(jié)點之間的通信需要引入超時故障監(jiān)測策略，來保障車內(nèi)CAN通信的及時性和穩(wěn)定性。

本文基于CAN總線ECU的通信，提出一種汽車CAN ECU的網(wǎng)絡(luò)超時故障監(jiān)測策略，保證精確鎖定ECU網(wǎng)絡(luò)超時問題，快速解決網(wǎng)絡(luò)故障。

2 CAN總線通信原理

CAN總線，是一種基于ISO國際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信總線。在汽車產(chǎn)業(yè)中，出于對安全性、舒適性、方便性、低功耗、低成本的考慮，應(yīng)用于汽車內(nèi)各種電子控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)采集及執(zhí)行器功能控制。

1986年德國博世公司開發(fā)出面向汽車的CAN通信協(xié)議。CAN總線通信協(xié)議逐漸標(biāo)準(zhǔn)化，逐漸形成并完善了CAN協(xié)議ISO 11898及ISO 11519，使得不同開發(fā)商的ECU可實現(xiàn)無障礙通信。CAN總線的高性能和高可靠性已被汽車行業(yè)所認(rèn)同，并成為汽車電氣系統(tǒng)的主要通信手段。對汽車電氣功能的快速發(fā)展提供了信息通道保障。

3 CAN ECU網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/h2>

現(xiàn)階段汽車行業(yè)內(nèi)CAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浠静捎脝尉W(wǎng)關(guān)（GW）或雙網(wǎng)關(guān)的多子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。如圖1所示。

圖1 CAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

4 CAN ECU網(wǎng)絡(luò)超時故障

4.1 網(wǎng)絡(luò)超時故障診斷的開啟條件

需要區(qū)分ECU是否具有網(wǎng)絡(luò)睡眠管理能力，如果沒有網(wǎng)絡(luò)睡眠管理能力的ECU，一般要求ECU在滿足診斷電壓的情況下，在IG上電后等待時間TNetwork后開啟診斷監(jiān)測，以免造成誤報網(wǎng)絡(luò)超時類故障碼（DTC）。

對于具有網(wǎng)絡(luò)睡眠管理能力的ECU，滿足網(wǎng)絡(luò)診斷電壓的情況下，可在控制器網(wǎng)絡(luò)喚醒后等待時間TNetwork后開啟網(wǎng)絡(luò)診斷。

TNetwork的設(shè)置可根據(jù)整車ECU的初始化時間確定。

4.2 網(wǎng)絡(luò)超時故障診斷的關(guān)閉條件

網(wǎng)絡(luò)故障診斷需要在以下條件下關(guān)閉：①控制器供電電壓欠壓或過壓；②IG線切換成Off狀態(tài)；③CAN總線關(guān)閉。

對于有網(wǎng)絡(luò)管理的ECU需要在進入等待網(wǎng)絡(luò)睡眠時關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)超時故障的診斷，以免誤報DTC。

4.3 網(wǎng)絡(luò)超時故障的分類

根據(jù)ECU監(jiān)測的目標(biāo)ECU所處網(wǎng)絡(luò)位置，可以將網(wǎng)絡(luò)超時（Timeout）故障分成3類：①同一子網(wǎng)ECU Timeout；②不同子網(wǎng)ECU Timeout；③GW Timeout。

4.4 網(wǎng)絡(luò)Timeout DTC的設(shè)置原則

ECU監(jiān)測目標(biāo)ECU通信Timeout的原則如下文。

1）同一子網(wǎng)ECU Timeout

如圖1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渌荆?dāng)ECU1在網(wǎng)絡(luò)診斷開啟后，持續(xù)監(jiān)測ECU2的關(guān)鍵報文在TDTCOccure時間內(nèi)持續(xù)丟失，則判斷ECU2通信超時，同時記錄DTC。

2）不同子網(wǎng)ECU Timeout

對于不同子網(wǎng)的ECU通信需要通過GW進行報文路由，當(dāng)ECU1在網(wǎng)絡(luò)診斷開啟后，監(jiān)測ECU3的關(guān)鍵報文在TDTCOccure時間內(nèi)持續(xù)丟失，則ECU1可判斷ECU3通信超時，同時記錄DTC。

3）GW Timeout

ECU1對GW進行通信超時監(jiān)測時，只有當(dāng)經(jīng)過GW的所有控制器關(guān)鍵報文全部超時，并且GW自身的關(guān)鍵報文也在TDTCOccure時間內(nèi)持續(xù)丟失，才可以判斷GW控制器Timeout，并記錄DTC。

由于GW負(fù)責(zé)中轉(zhuǎn)所有跨子網(wǎng)報文的任務(wù)，GW控制器Timeout可定義為全局DTC，當(dāng)全局DTC與單個ECU Timeout條件同時滿足時，建議只記錄全局DTC，以方便故障位置的鎖定。

4.5 ECU關(guān)鍵報文的設(shè)置原則

由于ECU在整車CAN網(wǎng)絡(luò)中接收來自其他ECU的多條報文，接收同一ECU的報文數(shù)量也可能為多條，為了實現(xiàn)ECU對目標(biāo)節(jié)點通信的快速監(jiān)控，可選擇關(guān)鍵報文表征總線超時情況進行監(jiān)測。

關(guān)鍵報文的選取，首先將接收的報文按周期分類，每個周期內(nèi)選擇50%以上的報文作為關(guān)鍵報文，同一周期內(nèi)ID值小的報文優(yōu)先選擇。例如ECU1共接收ECU2的5條報文，報文信息如表1所示。

表1 ECU1接收ECU2的報文

在ECU1對ECU2進行通信超時監(jiān)測時，可在5條報文中選取關(guān)鍵報文。根據(jù)關(guān)鍵報文選取原則，可在20ms周期的報文中選擇ID小的ECU2_1，在100ms周期的報文中選擇ID較小的ECU2_3和ECU2_4作為關(guān)鍵報文。ECU在監(jiān)測關(guān)鍵報文ECU2_1、ECU2_3及ECU2_4持續(xù)丟失TDTCOccure的時間，即可判斷ECU2通信Timeout。

4.6 監(jiān)測時間TDTCOccure設(shè)置原則

ECU1對于ECU2的通信超時監(jiān)測，是對選取的ECU2關(guān)鍵報文進行監(jiān)測，在連續(xù)周期TDTCOccure內(nèi)未接收到ECU2的關(guān)鍵報文，則可以判定ECU2通信Timeout，時間參數(shù)TDTCOccure的選取可參考表2。

表2 關(guān)鍵報文的監(jiān)測時間推薦值

5 結(jié)束語

通過對汽車CAN ECU網(wǎng)路節(jié)點的通信超時監(jiān)測策略研究，提出了一種ECU網(wǎng)絡(luò)通信超時故障監(jiān)測方法，通過此方法可以實現(xiàn)快速鎖定ECU之間的通信超時故障，為ECU開發(fā)及售后電氣故障維修提供了依據(jù)，并提高了解決ECU功能失效故障的效率。