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(tuán)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(duì)于CAN ECU節(jié)點(diǎn)之間的通信需要引入超時(shí)故障監(jiān)測策略，來保障車內(nèi)CAN通信的及時(shí)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(shí)故障監(jiān)測策略，保證精確鎖定ECU網(wǎng)絡(luò)超時(shí)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(duì)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(shí)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(shí)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(duì)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(shí)故障

4.1 網(wǎng)絡(luò)超時(shí)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(shí)間TNetwork后開啟診斷監(jiān)測，以免造成誤報(bào)網(wǎng)絡(luò)超時(shí)類故障碼（DTC）。

對(duì)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(shí)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(shí)間確定。

4.2 網(wǎng)絡(luò)超時(shí)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(duì)于有網(wǎng)絡(luò)管理的ECU需要在進(jìn)入等待網(wǎng)絡(luò)睡眠時(shí)關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)超時(shí)故障的診斷，以免誤報(bào)DTC。

4.3 網(wǎng)絡(luò)超時(shí)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(shí)（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?，?dāng)ECU1在網(wǎng)絡(luò)診斷開啟后，持續(xù)監(jiān)測ECU2的關(guān)鍵報(bào)文在TDTCOccure時(shí)間內(nèi)持續(xù)丟失，則判斷ECU2通信超時(shí)，同時(shí)記錄DTC。

2）不同子網(wǎng)ECU Timeout

對(duì)于不同子網(wǎng)的ECU通信需要通過GW進(jìn)行報(bào)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(bào)文在TDTCOccure時(shí)間內(nèi)持續(xù)丟失，則ECU1可判斷ECU3通信超時(shí)，同時(shí)記錄DTC。

3）GW Timeout

ECU1對(duì)GW進(jìn)行通信超時(shí)監(jiān)測時(shí)，只有當(dāng)經(jīng)過GW的所有控制器關(guān)鍵報(bào)文全部超時(shí)，并且GW自身的關(guān)鍵報(bào)文也在TDTCOccure時(shí)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(bào)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(gè)ECU Timeout條件同時(shí)滿足時(shí)，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(bào)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(bào)文，接收同一ECU的報(bào)文數(shù)量也可能為多條，為了實(shí)現(xiàn)ECU對(duì)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)通信的快速監(jiān)控，可選擇關(guān)鍵報(bào)文表征總線超時(shí)情況進(jìn)行監(jiān)測。

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

表1 ECU1接收ECU2的報(bào)文

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

4.6 監(jiān)測時(shí)間TDTCOccure設(shè)置原則

ECU1對(duì)于ECU2的通信超時(shí)監(jiān)測，是對(duì)選取的ECU2關(guān)鍵報(bào)文進(jìn)行監(jiān)測，在連續(xù)周期TDTCOccure內(nèi)未接收到ECU2的關(guān)鍵報(bào)文，則可以判定ECU2通信Timeout，時(shí)間參數(shù)TDTCOccure的選取可參考表2。

表2 關(guān)鍵報(bào)文的監(jiān)測時(shí)間推薦值

5 結(jié)束語

通過對(duì)汽車CAN ECU網(wǎng)路節(jié)點(diǎn)的通信超時(shí)監(jiān)測策略研究，提出了一種ECU網(wǎng)絡(luò)通信超時(shí)故障監(jiān)測方法，通過此方法可以實(shí)現(xiàn)快速鎖定ECU之間的通信超時(shí)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。