汽车远程故障诊断平台的开发设计

徐继财

（泛亚汽车技术中心有限公司售后工程部，上海 201208）

引言

伴随着电子技术、总线架构、人工智能等先进技术在汽车开发设计上的应用，电子电器相关功能所占整车开发比例日益提高，车内的电子模块的应用越来越多，使得车辆的电器结构日益复杂，汽车故障诊断的难度也越来越大[1]。尤其对于电子模块及其内部软件相关的算法逻辑及通讯类故障，维修人员因相关运算故障逻辑过于复杂、信号无法捕获，往往束手无策无法对故障进行有效地诊断。而面对日益增多的电子信号逻辑类故障，整车厂工程师或电器模块供应商无法一一到现场解决，尤其是面对多模块相关的故障，要求所有相关人员至现场解决变得更不现实。因而，开发一个车辆远程故障诊断平台，能够远程实时读取车辆状态参数，捕捉车辆发生故障时车辆相关总线相关参数数据，是非常有必要的。

1 系统的总体设计方案

远程故障诊断平台硬件主要是用来做车辆运行状态的监控记录，读取车辆发生故障时，车辆的车况数据，同时能够通过网络和技术人员连接，技术人员可以解析车辆状态数据，也可以发送控制指令使车辆进入维修诊断的特定模式，根据发现车辆问题所在。因而，要求在捕捉记录数据时，可以一端连接车辆的DLC诊断接口，通过K-line，CAN/CANFD，DoIP等多种诊断通讯协议和车辆进行信息交互；另外一端通过网络将相关总线信息传输到远程诊断上位机电脑，并与上位机电脑进行必要的相关信息交互。

图1 远程故障诊断平台的系统组成

2 远程故障诊断平台的硬件设计方案

按照以上的分析，远程故障诊断平台硬件需能完成将车辆OBDⅡ接口的总线信号经采集存储，同时能够转换，通过无线网络端口传输到远程诊断电脑中。因而，除了电源模块、复位模块、时钟模块、BDM（背景调试模式）模块外，系统还应具有以下模块：

1）CAN/CANFD模块：完成车辆CAN/CANFD信号的采集与传输；

2）K Line模块：完成车辆K Line信号的采集与传输；

3）Ethernet DoIP模块：完成车辆Ethernet信号的采集与传输；

4）4G模块：完成PC USB信号与控制芯片SCI信号的转换；

5）A/D模块：采样车辆供电电压；

6）I/O模块：控制LED指示灯及采样开关信号。

综上所述，系统的硬件结构框图如图2所示。

图2 远程故障诊断平台硬件结构框图

3 远程控制软件的设计与应用

远程控制软件主要用于整车厂工程师或电器模块供应商通过远程的方法配置诊断硬件相关参数，定义需要采集的总线数据类型或Message ID，以及配置维修诊断相关的设定流程；同时平台集成了针对汽车网络安全的security access机制，用于工程师针对特定的情况，开放一些特殊授权的诊断业务场景。

3.1 总线基础参数配置

不同的车辆拥有不同的总线类型及拓扑架构，因而需要利用远程控制软件配置硬件通讯接口，使之能够捕捉相关的数据。主要配置参数有：总线类型，传输速率，DLC PIN脚，ECU，需要捕捉总线消息的Message ID，等等。

3.2 特殊的诊断流程配置与设定

根据维修站或者客户反馈的车辆故障现象，通过远程控制软件配置设定特殊的诊断流程。配置完成后，将远程故障诊断平台硬件与车辆OBDⅡ接口连接，远程故障诊断平台硬件会根据配置情况通过车载诊断接口与车辆建立通讯，进行参数读取或配置。诊断硬件会通过无线网络实时向远程控制软件发送车辆状态参数，工程师可以查看故障发生时，相关的车辆运行参数，对车辆进行诊断分析，准确发现车辆产生故障的原因对车辆进行维修。

3.3 总线网络安全访问机制设定

近些年，伴随着汽车网络功能安全的要求，对于某些可能影响到车辆驾驶安全特定诊断功能访问，在车辆设计之初都加入了cyber security访问限制机制，这使得维修站无法通过常规的诊断软件访问实施这些车辆诊断。维修工程师可以通过远程控制软件读取车辆状态，在判定车辆处于安全状态的情况下，通过远程诊断平台集成的security access机制，开放相关的诊断功能，读取发现车辆的故障原因。

图3 远程故障诊断平台软件界面

4 总结与展望

汽车故障诊断是综合性、智能化很高的一门技术，开发一个合适、完善和高效的汽车远程故障诊断平台系统又是一项高难度、复杂的工作[2]。针对现阶段的计算机及网络互联技术和国内外诊断发展趋势，可以在以下的这几个方面开展进一步的研究和探讨：

1）将专家系统、故障诊断技术、计算机技术相结合，应用于远程故障诊断平台系统的开发中[3]。在诊断维修方面结合数据库系统，开发汽车故障诊断系统 数据库，及时发现车辆故障，实现车辆预诊断；

2）诊断数据的自动分析、判断和维修诊断步骤的结合，系统可根据车辆运行参数、故障代码等信息，自动向维修人员提供维修建议和方案[4]。