劉 聰

（上海禾騁科技有限公司，上海 201805）

前言

汽車診斷是指汽車控制器通過對相關(guān)傳感器、執(zhí)行器、控制器等電子元件的信號監(jiān)測，按照系統(tǒng)預(yù)設(shè)的診斷策略來判定系統(tǒng)是否存在故障，并將故障以故障碼的形式記錄且可通過診斷儀讀取，或在儀表中進(jìn)行用戶提示的過程。隨著汽車電子信息技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，越來越多的電子電氣設(shè)備應(yīng)用于汽車中，而越來越復(fù)雜的汽車電子電氣系統(tǒng)需要更加全面、準(zhǔn)確的汽車診斷策略[1]。汽車診斷包括診斷需求定義、診斷架構(gòu)設(shè)計、診斷數(shù)據(jù)庫設(shè)計等流程，本文主要關(guān)注診斷策略定義。

圖1 診斷開發(fā)整體流程

全面、準(zhǔn)確的診斷策略定義便于質(zhì)保部門進(jìn)行整車質(zhì)量檢查及問題維修，并在涉及行車安全故障發(fā)生后及時提示用戶并進(jìn)入故障模式，降低用戶使用風(fēng)險。而如果診斷策略定義不當(dāng)，則可能造成有故障而系統(tǒng)無法準(zhǔn)確診斷、無故障但系統(tǒng)誤診斷，從而導(dǎo)致問題檢修困難、引起用戶抱怨甚至造成嚴(yán)重質(zhì)量問題。

本文從診斷策略定義的要素、原則，并結(jié)合問題實(shí)例分析如何定義診斷策略，并總結(jié)汽車診斷策略的工作流程。

1 診斷策略定義要素

完整的診斷策略應(yīng)該包括如下要素：診斷故障點(diǎn)、診斷檢測條件、診斷實(shí)現(xiàn)方式、故障判定條件、組合儀表報警條件、故障處理策略、歷史故障碼清除條件等[2]。

1.1 診斷故障點(diǎn)

診斷故障點(diǎn)是指診斷的對象，按照信號來源診斷故障點(diǎn)可分為硬件接口診斷、網(wǎng)絡(luò)信號診斷、系統(tǒng)內(nèi)部診斷。

1.1.1 硬件接口診斷

硬件接口診斷是指對控制器硬件接口輸入輸出信號的診斷。硬件接口診斷的故障類別主要包括：開路、短路到電源、短路到地、電源電壓過高/過低。

1.1.2 網(wǎng)絡(luò)信號診斷

網(wǎng)絡(luò)信號診斷是指控制器對總線信號和通過總線連接的控制器的診斷。網(wǎng)絡(luò)信號診斷的故障類別主要包括：報文丟失/錯誤/無效、控制器節(jié)點(diǎn)丟失。

1.1.3 系統(tǒng)內(nèi)部診斷

系統(tǒng)內(nèi)部診斷是指控制器通過自身診斷策略對自身硬件或軟件的診斷。系統(tǒng)內(nèi)部診斷的故障類別主要包括：內(nèi)部硬件故障、內(nèi)部軟件故障。

1.2 診斷檢測條件

診斷檢測條件是指控制器對某個故障點(diǎn)開始進(jìn)行故障檢測應(yīng)滿足的前提條件，進(jìn)行診斷策略定義時，應(yīng)根據(jù)實(shí)車使用工況和控制器負(fù)載綜合考慮診斷檢測條件。例如,車身控制器對左側(cè)近光燈開路的診斷檢測條件為：只有車身控制器判斷滿足近光燈開啟條件時，才開始進(jìn)行開路檢測。

1.3 診斷實(shí)現(xiàn)方式

診斷實(shí)現(xiàn)方式是指控制器對某個故障點(diǎn)進(jìn)行故障檢測的方式。例如，車身控制器對左側(cè)近光燈開路的故障檢測實(shí)現(xiàn)方式為：車身控制器對左側(cè)近光燈開路的診斷通過判斷驅(qū)動線的電流實(shí)現(xiàn)。

1.4 故障判定條件

故障判定條件是指控制器判定某個故障所需要滿足的條件。例如，車身控制器對左側(cè)近光燈開路的故障判定條件為：車身控制器檢測到左側(cè)近光燈驅(qū)動線的電流小于20 mA且持續(xù)3 s，則記錄左側(cè)近光燈開路故障碼。

1.5 組合儀表報警條件

組合儀表報警條件是指針對需要在組合儀表對駕駛員進(jìn)行報警的故障，組合儀表開始進(jìn)行報警所需要滿足的條件。例如，車身控制器對左側(cè)近光燈開路的報警條件定義為：車身控制器檢測到左側(cè)近光燈驅(qū)動線的電流小于20 mA且持續(xù)5 s，則通過總線發(fā)送左側(cè)近光燈故障信號，由組合儀表進(jìn)行故障提示。

1.6 故障處理策略

故障處理策略是判斷存在某故障后，相關(guān)系統(tǒng)的處理策略。例如，車身控制器左前轉(zhuǎn)向燈故障處理策略為：在左側(cè)轉(zhuǎn)向燈開關(guān)開啟時，左側(cè)轉(zhuǎn)向燈不倍頻閃爍，組合儀表左轉(zhuǎn)向指示燈倍頻閃爍，組合儀表文字提示“左前轉(zhuǎn)向燈故障”。

1.7 歷史故障碼清除條件

根據(jù)故障碼的狀態(tài)，故障碼可以分為當(dāng)前故障碼和歷史故障碼。當(dāng)前故障碼是指當(dāng)前仍然存在的故障碼，歷史故障碼是指控制器已記錄但當(dāng)前故障已解除的故障碼。針對歷史故障碼可以定義清除條件，例如，車身控制器左前轉(zhuǎn)向燈開路歷史故障碼清除條件定義為：通過診斷儀清除或40個點(diǎn)火周期都沒有故障則自動清除。

2 診斷策略定義原則

在診斷策略定義時，應(yīng)在遵守一些通用性原則的基礎(chǔ)上，根據(jù)具體的功能場景進(jìn)行詳細(xì)診斷策略定義。

2.1 嚴(yán)進(jìn)寬出原則

“嚴(yán)進(jìn)寬出”，即故障問題的判定相對嚴(yán)格，故障解除的判定相對寬松。故障問題的判定相對嚴(yán)格，規(guī)避了某些故障誤判情況；故障解除的判定相對寬松，避免故障原因解決后無法退出故障模式。

例如，某車型出現(xiàn)小批量的組合儀表提示前視攝像頭故障的問題，樣件返廠后再次進(jìn)行前視攝像頭標(biāo)定，標(biāo)定失敗，通過診斷儀可讀取自標(biāo)定角度超差故障碼。經(jīng)確認(rèn)，原診斷策略為：在車速超過80 km/h、持續(xù)2 min存在可見道路線時進(jìn)行自標(biāo)定，若前后兩次自標(biāo)定的角度值差異超過3度則進(jìn)入失效模式，在失效模式下無法通過再次標(biāo)定恢復(fù)正常。該定義為“寬進(jìn)嚴(yán)出”，故障檢測條件沒有規(guī)避不適宜進(jìn)行前視攝像頭自標(biāo)定的路段進(jìn)行自標(biāo)定，且報警限值較低，無法規(guī)避自標(biāo)定角度值受胎壓、載荷、道路情況影響的情況，可能會誤報故障；而一旦進(jìn)入失效模式后沒有故障解除機(jī)制，導(dǎo)致樣件一直失效。最終，診斷策略更改為：只有在功能激活時才能進(jìn)行自標(biāo)定，報警角度差值更改為5度，同時增加故障解除機(jī)制，可以通過重新標(biāo)定恢復(fù)正常功能。

2.2 組合儀表報警優(yōu)先級不應(yīng)低于故障碼記錄優(yōu)先級

針對需要在組合儀表進(jìn)行報警的故障，需要對故障檢測條件、故障碼記錄條件、組合儀表報警條件等進(jìn)行詳細(xì)分析，在不影響安全的情況下組合儀表報警條件盡量嚴(yán)格，避免出現(xiàn)誤報警；同時考慮報警優(yōu)先級，避免出現(xiàn)組合儀表已經(jīng)提示但是控制器沒有記錄歷史故障碼的情況。

例如，某車型售后車輛出現(xiàn)右后轉(zhuǎn)向燈故障問題，用戶撥打右轉(zhuǎn)向開關(guān)時，組合儀表提示右后轉(zhuǎn)向燈故障，但實(shí)際檢測車身控制器返回的樣件后，未讀取到相關(guān)故障碼。經(jīng)確認(rèn)，原診斷策略定義為若檢測轉(zhuǎn)向燈驅(qū)動線電流超過報警閥值超過1.5 s則記錄一次故障碼，并且向組合儀表發(fā)送右后轉(zhuǎn)向燈報警信號，組合儀表進(jìn)行故障提示；而只有用戶連續(xù)記錄三次故障碼，才能夠存儲為歷史故障碼并可以通過診斷儀進(jìn)行讀取。優(yōu)化方案為，將診斷報警策略更改為檢測到一次故障即存為歷史故障碼，但不向組合儀表發(fā)送報警信號，直到在一個行駛周期內(nèi)連續(xù)檢測到5次故障才會向組合儀表發(fā)送報警信號，組合儀表進(jìn)行故障提示。

2.3 故障判定條件應(yīng)能避免對正常操作的誤診斷

對于故障判定條件的定義，要收集各相關(guān)電氣件的參數(shù)定義，故障判定條件的定義不能與相關(guān)電氣件的參數(shù)定義沖突；并考慮在用戶極端操作情況下，即對于故障診斷的極限情況下能否規(guī)避誤診斷。

例如，某車輛出現(xiàn)無法起動問題，可讀取傳動鏈繼電器粘連故障碼。經(jīng)確認(rèn)，該故障碼檢出原因?yàn)轳{駛員在起動成功后較快速掛出P/N擋，控制器會短時檢測到傳動鏈繼電器接口電壓超過報警限值，誤判為粘連故障碼。最終，通過延長傳動鏈繼電器粘連的報警時間解決了此問題。

2.4 故障判定條件應(yīng)考慮實(shí)車不同工況

故障判定條件定義應(yīng)考慮規(guī)避實(shí)車不同工況導(dǎo)致的誤報警，例如急加速/急減速情況下的液面/油位報警、電機(jī)熱保護(hù)狀態(tài)下電機(jī)狀態(tài)報警等[3]。

例如，某車輛急剎車時組合儀表報機(jī)油壓力低故障；在較高車速下急剎車時，有一定幾率組合儀表報出機(jī)油壓力低故障；隨著車速提升，故障報出幾率越大。故障檢出條件是組合儀表通過硬線接收機(jī)油壓力傳感器信號，當(dāng)連續(xù)3 s組 合儀表檢測到機(jī)油壓力低則進(jìn)行故障提示。實(shí)車進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)在急剎車時由于慣性會出現(xiàn)短時間機(jī)油壓力低，可能會超過3 s報警限值，如圖2所示。

圖2 組合儀表機(jī)油壓力報警信號

針對此問題，增加機(jī)油壓力報警時間限值，規(guī)避短時壓力低導(dǎo)致的誤報警。

3 總結(jié)

隨著汽車功能復(fù)雜性的不斷提升，準(zhǔn)確而全面的診斷設(shè)計越來越重要，以保證及時報出重要安全類故障以提示用戶，同時規(guī)避誤診斷。本文總結(jié)了汽車診斷設(shè)計整體流程，重點(diǎn)介紹了診斷策略定義的要素、設(shè)計原則，并結(jié)合具體實(shí)例進(jìn)行了說明。