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故障診斷機制測試系統(tǒng)簡介與實現(xiàn)論文
摘要：:故障診斷機制測試的優(yōu)勢有可在項目開發(fā)初期階段充分驗證故障診斷機制合理性、正確性及完整性，減少實車開發(fā)測試費用及周期，測試覆蓋度及可靠性高等。故障診斷機制測試系統(tǒng)是通過使用CAPL編程模擬節(jié)點發(fā)送報文及讀取故障碼及狀態(tài)，CANOE導(dǎo)入對應(yīng)的CAPL測試用例后與被測的整車控制器連接，對被測整車控制器診斷機制進行全方面的、系統(tǒng)的測試。通過驗證測試，故障診斷機制測試系統(tǒng)能在項目開發(fā)階段發(fā)現(xiàn)診斷機制是否滿足設(shè)計要求、診斷機制是否存在缺陷。作為純電動汽車最核心的電控單元，整車控制器監(jiān)控故障多、故障處理策略復(fù)雜，故障診斷機制測試對整車控制器開發(fā)十分關(guān)鍵。
關(guān)鍵詞：:整車控制器;故障診斷機制測試;CAPL編程
引言
在電動汽車中，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、完整的故障診斷機制能夠準(zhǔn)確無誤地記錄故障碼并反饋對應(yīng)故障處理信號給上層軟件，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，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。通過故障診斷機制測試系統(tǒng)，設(shè)計人員可以驗證設(shè)計定義的診斷機制是否滿足設(shè)計要求、存在缺陷，減少實車驗證時間。
1純電動汽車整車控制器簡介
整車控制器是純電動汽車的核心控制器，主要功能為采集車輛信息、識別駕駛員意圖、控制車輛運行、診斷車輛故障。整車控制器通過自身I/O口、CAN、LIN、硬線等通信線路與其他控制器通信，通過I/O采集傳感器信號，并控制執(zhí)行器、開關(guān)、繼電器的開啟關(guān)閉從而實現(xiàn)對整車功能的控制。圖1所示為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題時，可在不拆解零件的前提下快速判斷及識別故障并制定對應(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制簡介
3.1整車控制器故障類別簡介
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其零件本身是否有問題并通過CAN報文將其本身的狀態(tài)告知CAN總線上的VCU(VehicleControlUnit);VCU通過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路等故障存在。
3.2整車故障診斷機制簡介
文中描述的整車故障診斷機制包括如下4點:
(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)診斷故障碼運行條件滿足后，整車控制器的診斷功能才會開啟。
(2)診斷功能開啟后，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);對于特別嚴(yán)重的故障可定義故障碼除手動恢復(fù)外，其他條件不允許恢復(fù)故障。
(3)清除故障碼。在多個駕駛循環(huán)內(nèi)，整車控制器都沒有檢測到故障才能將該故障清除;對于特別嚴(yán)重的故障，可以定義只能手動清除。
(4)需要根據(jù)每個故障的實際情況定義故障碼運行條件、故障設(shè)置條件、故障恢復(fù)條件，否則容易出現(xiàn)故障誤報情況。圖2為整車控制器故障診斷機制狀態(tài)圖。
4故障診斷機制測試系統(tǒng)簡介及實現(xiàn)
4.1故障診斷機制測試系統(tǒng)簡介
故障診斷機制測試系統(tǒng)即經(jīng)過對整車故障診斷機制分析，利用常用的軟件資源(INCA、CANOE)及模擬負(fù)載設(shè)備建立測試環(huán)境，設(shè)計好它必須覆蓋的測試項目，并對故障診斷機制進行測試，記錄測試過程，回放測試記錄，分析測試結(jié)果，得出測試結(jié)論，才能判斷VCU故障診斷機制能否準(zhǔn)確地運作。以下為故障診斷機制測試系統(tǒng)必須包含的測試項目:
(1)故障發(fā)生時，故障診斷機制測試系統(tǒng)能否將故障正確上報并儲存。
(2)無故障時，故障診斷機制測試系統(tǒng)是否會誤報故障。
(3)故障碼是否按照規(guī)定的格式存儲。
4.2故障診斷機制測試系統(tǒng)實現(xiàn)
文中提到的故障診斷機制測試系統(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制測試系統(tǒng)如圖3所示使用CANOE中帶有的CAPL工具編寫測試用例腳本模擬節(jié)點工作正常、故障時發(fā)送報文，以及測試中各個測試時間節(jié)點的故障碼及其狀態(tài)信息，使用CANOE本身的記錄、回放報文功能去分析各個測試時間節(jié)點整車控制器回復(fù)的故障碼及狀態(tài)信息是否正確以及采用INCA記錄和MDA分析記錄報文來確認(rèn)整車控制器其故障診斷機制是否滿足設(shè)計要求。對于整車控制器需要識別的兩大類故障，主要通過以下方式去模擬它們故障產(chǎn)生的方式。
(1)對于通信類故障，采用CANOE中的CAPL工具模擬其他節(jié)點發(fā)送報文，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)對于電氣類故障，用模擬負(fù)載盒制造電氣故障，用CAPL編寫的測試用例腳本去讀取故障碼及其狀態(tài)。
5結(jié)論
故障診斷機制測試系統(tǒng)為VCU診斷機制能準(zhǔn)確無誤運轉(zhuǎn)提供了強有力的依據(jù)，確保VCU診斷機制精確地識別故障，完善、精準(zhǔn)的整車控制器診斷故障機制可準(zhǔn)確無誤地指示出車輛當(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制測試系統(tǒng)可以在研發(fā)階段發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷，在項目開發(fā)階段進行修改直至解決所有不符合項，并在批量及量產(chǎn)階段為造車出現(xiàn)的故障問題分析提供了準(zhǔn)確的故障信息，為發(fā)現(xiàn)及解決故障問題提供了依據(jù)。經(jīng)過驗證，整車控制器診斷故障機制測試系統(tǒng)能驗證設(shè)計定義的診斷機制是否滿足設(shè)計要求、存在缺陷，減少實車驗證時間。
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