一種基于IG-OFF開啟網(wǎng)絡(luò)診斷的替代報文發(fā)送方法研究與應(yīng)用

張曉光，黃金山，陶英軒，劉曉祥，馮梓軒，高家君

（一汽奔騰轎車有限公司，吉林 長春130012）

隨著汽車CAN總線技術(shù)的快速發(fā)展，汽車CAN控制器（ECU）數(shù)量與種類逐漸增多，同時為實現(xiàn)整車在IG-OFF后某些電氣功能依舊開啟，整車各種控制器均引入了睡眠策略。其中對于無功能要求ECU，如發(fā)動機控制單元、安全氣囊控制單元等均采取了無網(wǎng)絡(luò)管理方式，即控制器檢測到IG-ON跳為IG-OFF后將直接進入睡眠狀態(tài)；對于遵循AUTOSAR簡單網(wǎng)絡(luò)管理ECU節(jié)點，則在IG-ON跳變?yōu)镮G-OFF后繼續(xù)維持工作狀態(tài)。根據(jù)整車網(wǎng)絡(luò)診斷IG-OFF下依舊開啟網(wǎng)絡(luò)診斷要求，此時未睡節(jié)點將記錄已睡節(jié)點網(wǎng)絡(luò)丟失故障，為防止誤記DTC問題發(fā)生，需要網(wǎng)關(guān)替代已睡節(jié)點向未睡節(jié)點發(fā)送替代報文。但發(fā)送時機如果設(shè)計不合理，反而會觸發(fā)更多的故障。為此本文結(jié)合整車實際狀態(tài)，對替代報文的發(fā)送時機進行了系統(tǒng)化研究，提出了具體的解決方案，保證替代報文的正確發(fā)送。

1 替代報文發(fā)送時機不合理帶來的影響

在設(shè)計之初，設(shè)計者并未意識到替代報文發(fā)送時機的重要性，將整車IG硬線或車身控制器發(fā)出的PowerMode信號做為單一觸發(fā)條件進行替代報文的開啟與關(guān)閉，結(jié)果導(dǎo)致在一些車型特殊功能上出現(xiàn)誤報警報燈問題或某些ECU誤報網(wǎng)絡(luò)DTC問題。

其中以某車型儀表上電異常顯示為例，當網(wǎng)關(guān)以IGOFF跳變?yōu)镮G-ON做為替代報文停止發(fā)送條件時：在實際整車上，存在PowerMode-ON信號偶發(fā)早于IG-ON情況，而此時儀表因為在收到PowerMode為ON信號后，就開啟了某些已睡ECU信號顯示需求，因為此時網(wǎng)絡(luò)上存在的是網(wǎng)關(guān)替代已睡節(jié)點的虛擬報文，從而導(dǎo)致了儀表信號顯示異常。

再以某車型誤報ECU網(wǎng)絡(luò)報文LiveCounter錯誤為例，當網(wǎng)關(guān)以PowerMode由ON跳變?yōu)镺FF做為替代報文開啟發(fā)送條件時：在實際整車上，存在PowerMode-OFF信號晚于IG-ON情況，此時未睡眠節(jié)點依舊將按照IG-ON條件去監(jiān)測已睡眠節(jié)點的報文LiveCounter值（檢測到連續(xù)5條報文的LiveCounter為相同值則報出DTC），而此時網(wǎng)關(guān)已經(jīng)替代已睡眠節(jié)點發(fā)出了替代報文（因網(wǎng)關(guān)發(fā)送替代報文，所以將LiveCounter設(shè)置為0），因此導(dǎo)致了未睡眠節(jié)點報出DTC。其中對故障時間段車輛總線進行了監(jiān)控，從圖1中可得到故障真實狀況。

圖1 LiveCounter錯誤信號圖

2 替代報文發(fā)送時機分析

導(dǎo)致發(fā)送時機不合理的根本原因在于：車輛PowerMode中ON跳變?yōu)镺FF或OFF跳變?yōu)镺N與硬線IG信號由ON跳變?yōu)镺FF或OFF跳變?yōu)镺N的時間不能絕對同步，存在PowerMode較硬線IG提前或者延后情況。經(jīng)與實車測試，其中發(fā)現(xiàn)PowerMode較硬線IG極端情況下可提前45ms，因此10ms替代報文將被發(fā)送5幀，因此導(dǎo)致了LiveCounter錯誤；其中發(fā)現(xiàn)Power－Mode較硬線IG極端情況下也可晚30ms，因此10ms替代報文將被發(fā)送4幀，這就導(dǎo)致了儀表顯示異常。那么如何能將兩個關(guān)鍵條件進行統(tǒng)籌考慮，進而作為網(wǎng)關(guān)發(fā)送和停止替代報文的時機條件將是本方案的重點研究方向。

3 替代報文開啟與關(guān)閉的觸發(fā)算法

首先需要設(shè)置替代報文觸發(fā)條件的前提條件，即在網(wǎng)絡(luò)未喚醒條件下，不論PowerMode和IG如何變化，網(wǎng)關(guān)均不發(fā)送替代報文。只在有網(wǎng)絡(luò)喚醒條件下，網(wǎng)關(guān)將激活替代報文功能，進行替代報文的關(guān)閉與打開。替代報文時序圖如圖2所示。

結(jié)合時序圖，對網(wǎng)絡(luò)管理替代觸發(fā)算法如下說明。

圖2 替代報文時序圖

1）開啟替代報文觸發(fā)算法為：IG-OFF和PowerMode OFF都滿足時，開啟替代報文。算法公式為：IG-OFF &&PowerMode OFF。

2）關(guān)閉替代報文觸發(fā)算法為：IG-ON或PowerMode ON或簡單網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)點進入Twbs任意條件滿足時，關(guān)閉替代報文。算法公式為：IG-ON//PowerMode ON//簡單網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)點進入Twbs。

其中PowerMode狀態(tài)需采集舒適CAN PowerMode2信號，其中信號值與PowerMode對應(yīng)關(guān)系為：Off和Recentlyoff對應(yīng)PowerMode OFF，IgnitionON、Running、Pause Running、Restarting、Crank對應(yīng)PowerMode ON。

3）異常情況處理：若Powermode丟失或接收到無效位（包括Reserved），則網(wǎng)關(guān)關(guān)閉替代報文發(fā)送。

4 策略在實車上的應(yīng)用

本策略在一汽某車型上進行了實際應(yīng)用，通過對車輛報文截取分析，網(wǎng)關(guān)替代報文的發(fā)送已經(jīng)按照預(yù)定策略進行，可在圖3及圖4實車報文截圖中進行分析和查看。同時對車輛功能以及網(wǎng)絡(luò)進行故障監(jiān)控，均正常。通過實車應(yīng)用，充分驗證了本策略的合理性，并成功避免了以往問題的再發(fā)生。

圖3 替代報文開啟策略實車報文

圖4 替代報文關(guān)閉策略實車報文

5 結(jié)束語

通過對網(wǎng)關(guān)替代報文策略的研究，提出IG與PowerMode兼顧的設(shè)計方法，利用該方法解決了儀表異常顯示、未睡眠節(jié)點誤報網(wǎng)絡(luò)DTC等問題。本設(shè)計已經(jīng)應(yīng)用于某一汽車型上，車輛情況完全正常，也進一步證明了該替代報文的設(shè)計方法具有可行性和可靠性。