汽車遠程故障診斷平臺的開發設計

徐繼財

（泛亞汽車技術中心有限公司售后工程部，上海 201208）

引言

伴隨著電子技術、總線架構、人工智能等先進技術在汽車開發設計上的應用，電子電器相關功能所占整車開發比例日益提高，車內的電子模塊的應用越來越多，使得車輛的電器結構日益復雜，汽車故障診斷的難度也越來越大[1]。尤其對于電子模塊及其內部軟件相關的算法邏輯及通訊類故障，維修人員因相關運算故障邏輯過于復雜、信號無法捕獲，往往束手無策無法對故障進行有效地診斷。而面對日益增多的電子信號邏輯類故障，整車廠工程師或電器模塊供應商無法一一到現場解決，尤其是面對多模塊相關的故障，要求所有相關人員至現場解決變得更不現實。因而，開發一個車輛遠程故障診斷平臺，能夠遠程實時讀取車輛狀態參數，捕捉車輛發生故障時車輛相關總線相關參數數據，是非常有必要的。

1 系統的總體設計方案

遠程故障診斷平臺硬件主要是用來做車輛運行狀態的監控記錄，讀取車輛發生故障時，車輛的車況數據，同時能夠通過網絡和技術人員連接，技術人員可以解析車輛狀態數據，也可以發送控制指令使車輛進入維修診斷的特定模式，根據發現車輛問題所在。因而，要求在捕捉記錄數據時，可以一端連接車輛的DLC診斷接口，通過K-line，CAN/CANFD，DoIP等多種診斷通訊協議和車輛進行信息交互；另外一端通過網絡將相關總線信息傳輸到遠程診斷上位機電腦，并與上位機電腦進行必要的相關信息交互。

圖1 遠程故障診斷平臺的系統組成

2 遠程故障診斷平臺的硬件設計方案

按照以上的分析，遠程故障診斷平臺硬件需能完成將車輛OBDⅡ接口的總線信號經采集存儲，同時能夠轉換，通過無線網絡端口傳輸到遠程診斷電腦中。因而，除了電源模塊、復位模塊、時鐘模塊、BDM（背景調試模式）模塊外，系統還應具有以下模塊：

1）CAN/CANFD模塊：完成車輛CAN/CANFD信號的采集與傳輸；

2）K Line模塊：完成車輛K Line信號的采集與傳輸；

3）Ethernet DoIP模塊：完成車輛Ethernet信號的采集與傳輸；

4）4G模塊：完成PC USB信號與控制芯片SCI信號的轉換；

5）A/D模塊：采樣車輛供電電壓；

6）I/O模塊：控制LED指示燈及采樣開關信號。

綜上所述，系統的硬件結構框圖如圖2所示。

圖2 遠程故障診斷平臺硬件結構框圖

3 遠程控制軟件的設計與應用

遠程控制軟件主要用于整車廠工程師或電器模塊供應商通過遠程的方法配置診斷硬件相關參數，定義需要采集的總線數據類型或Message ID，以及配置維修診斷相關的設定流程；同時平臺集成了針對汽車網絡安全的security access機制，用于工程師針對特定的情況，開放一些特殊授權的診斷業務場景。

3.1 總線基礎參數配置

不同的車輛擁有不同的總線類型及拓撲架構，因而需要利用遠程控制軟件配置硬件通訊接口，使之能夠捕捉相關的數據。主要配置參數有：總線類型，傳輸速率，DLC PIN腳，ECU，需要捕捉總線消息的Message ID，等等。

3.2 特殊的診斷流程配置與設定

根據維修站或者客戶反饋的車輛故障現象，通過遠程控制軟件配置設定特殊的診斷流程。配置完成后，將遠程故障診斷平臺硬件與車輛OBDⅡ接口連接，遠程故障診斷平臺硬件會根據配置情況通過車載診斷接口與車輛建立通訊，進行參數讀取或配置。診斷硬件會通過無線網絡實時向遠程控制軟件發送車輛狀態參數，工程師可以查看故障發生時，相關的車輛運行參數，對車輛進行診斷分析，準確發現車輛產生故障的原因對車輛進行維修。

3.3 總線網絡安全訪問機制設定

近些年，伴隨著汽車網絡功能安全的要求，對于某些可能影響到車輛駕駛安全特定診斷功能訪問，在車輛設計之初都加入了cyber security訪問限制機制，這使得維修站無法通過常規的診斷軟件訪問實施這些車輛診斷。維修工程師可以通過遠程控制軟件讀取車輛狀態，在判定車輛處于安全狀態的情況下，通過遠程診斷平臺集成的security access機制，開放相關的診斷功能，讀取發現車輛的故障原因。

圖3 遠程故障診斷平臺軟件界面

4 總結與展望

汽車故障診斷是綜合性、智能化很高的一門技術，開發一個合適、完善和高效的汽車遠程故障診斷平臺系統又是一項高難度、復雜的工作[2]。針對現階段的計算機及網絡互聯技術和國內外診斷發展趨勢，可以在以下的這幾個方面開展進一步的研究和探討：

1）將專家系統、故障診斷技術、計算機技術相結合，應用于遠程故障診斷平臺系統的開發中[3]。在診斷維修方面結合數據庫系統，開發汽車故障診斷系統 數據庫，及時發現車輛故障，實現車輛預診斷；

2）診斷數據的自動分析、判斷和維修診斷步驟的結合，系統可根據車輛運行參數、故障代碼等信息，自動向維修人員提供維修建議和方案[4]。