一种汽车ECU 下线电检防错系统设计与实现方法

吴 浩，雷永富，杨 华

（奇瑞商用车（安徽）有限公司，安徽 芜湖 241003）

1 引言

中国是全球最大的制造业国家，汽车行业举足轻重，当前汽车制造正迈入“智能化、网联化、电动化、共享化”的大道，汽车中电气元件使用数量逐渐增加，不同车型对应的电气元件及连接日趋复杂。当前人民生活水平不断提高，对汽车的安全性、舒适性和实用性的要求也越来越高。随着第3次信息革命的不断冲击，新的技术不断发展，并且在汽车制造业上得到充分的应用，如ESP（车身稳定系统）、APA（全自动泊车）、ACC/AEB（主动制动主动安全系统）、CEM（域控制器）等。

而汽车下线检测（简称EOL）系统主要应用于汽车生产线对ECU故障诊断、ECU防盗匹配、ECU标定、ECU软件配置、ECU程序下载软件刷新等操作，实现汽车在生产过程中对电子ECU的状态检测、记录，实现下线车辆提早发现问题并且及时解决问题，确保下线车辆软硬件状态一致性和汽车各电子ECU功能正常。提高整车的自动化生产效率和产品品质，缩短线下人工排查维修工时，降低研发、制造成本，增加项目盈利效益。

2 研究背景及意义

随着汽车越来越智能化，功能配置增加带来电子电器控制模块数量增加，同时模块差异化增加，具体到总装电检工位出现两类问题案例：①不同配置电器模块外形类似，制造过程无法识别电子模块错装，譬如ECU、TBOX，甚至导致错装问题遗留到售后才被发现；②某项目研发阶段发现组合仪表2个零件号3个月数据有9个软件版本存在，变更记录为0。通过此两类问题说明：电子模块硬件无法在出厂前做到错装预防（防错）；电子模块软件版本状态多，变更频繁（状态不统一）导致下线车辆状态不一致，需要更多的工程师花费更多的时间去排查，效率低，影响项目周期。

3 系统结构

一套全自动汽车下线电检（EOL）防错框架系统，必须能体现出“平台化、智能化、网联化”的思想。在总装车间，我们把这套ECU下线检测系统称为EOL（End Of Line，简称整车下线诊断检测需求系统），也称之为下线电检。这套系统是用来给汽车上所有上CAN/CANFD的电子元器件进行系统检查（MES比对软硬件版本、零件号；清除故障码；在线刷新；雷达、胎压标定；在线配置等），它的作用主要是对总装车间的下线车辆进行系统检测，确保下线车辆状态一致性。具体的检测原理如图1所示（实例）。

根据整车的诊断拓扑原理图设计、电器ECU的功能设计和对总装车间现场工艺实际场地分析，它要求汽车下线电检（EOL）防错框架系统具备场地联网、220V电源电压、测试机柜/平板、ECU具备CAN/CANFD诊断等功能，现场工艺人员才可以对整车所有电子元器件进行特殊功能验证，确保整车具备正常功能。

图1 整车下线检测原理图

3.1 硬件设计

为了降低制造、人工成本和提高自动化生产线的效率，下线电检（EOL）防错框架系统应具备平台化、智能化、网联化，即可同时实现兼容多个项目车型在同一条生产测试线去多次平台复用。下线电检（EOL）的设备是一个小平板，它是集开关、CAN卡、DAQ、DMM为一体的总线，也是集信号发生器、摄像头扫描、示波器分析、音频分析等为一体化。小平板设备的硬件板卡是依据整车所有被测产品而特别定制，为了满足和兼容更多新技术功能。为了打造硬件平台化、智能化、网联化，它可为后续多款车型的平台复用提供扎实的基础。

由于下线电检（EOL）防错框架系统用于主机厂总装车间电检工位，处在的环境恶劣，故系统硬件平板的设计应满足如下条件。

1）硬件系统设备采用模块化、区域化设计，是为了后续方便维修、更换。

2）平板设备应放在特定工作区域，有专业负责人维护管理。

3）平板设备需要有防水措施，定时清理灰尘。

4）平板设备需要具备硬件设计防错，以防员工人为误操作而导致程序操作错误带来的车间生产的损失。

3.2 软件设计

在传统的电检设备中，软件程序往往是直接对硬件设备进行直接访问，它极易造成系统不稳定，同时也增加了设备厂家对系统维护的难度。

在小平板设备的应用服务层，下线电检（EOL）防错框架系统集成了CAN/CANFD的ECU软硬件版本读取、ECU在线配置、标定、读取和清除故障码、刷新等功能性服务。在应用层软件中可以联网通过整车配置码中的特殊车型位从MES系统中直接调用多个车型的电检程序来实现对应车型特殊的功能操作。

软件设计具体包括以下方面。

1）总装车间平板设备联网可以直接通过配置码中的特殊车型位从MES系统中直接调用对应车型的车辆信息来进行特殊操作，以及CAN/CANFD的ECU软硬件版本/零件号读取、读取和清除故障码、ECU在线配置、标定、刷新等服务来进行防错检测。

2）平板设备可支持按键操作和平板界面触摸，也同时具备整个车型ECU检测或者单个ECU的特殊操作功能（标定、刷新、在线配置、诊断等）。

3）平板设备对ECU诊断时可以直接显示整车的当前故障码、整车的软硬件版本和零件号，并且通过联网和MES系统中的对应数据进行比对，与MES系统中的数据不符就会显示不符合项，以便于线下高效解决。

4）建立检测数据库，可存储上万车辆的检测结果，并可随时通过网络查询和传递结果。

3.3 EOL系统防错设计方案

一套全自动汽车下线电检（EOL）防错框架系统，，既要满足总装车间自动化流水线生产节拍，还需要满足确保下线车辆软硬件版本状态一致性，所以需要一套系统设备可以快速高效地规避车辆问题。平板电检设备程序应具备一键操作后自动完成该车型所有ECU测试功能（诊断、在线配置、刷新、标定等），而且还能够依据整车各ECU的性能参数来对测试结果自动检测、判断并进行处理。整个全自动下线电检（EOL）防错系统应满足如下原则：多车型平台复用化、测试过程自动化、测试流程实时化、操作流程简单化、测试数据标准化和测试数据共享化。

全自动汽车下线电检（EOL）防错框架系统主要有：MES系统校验防错检测站点、EMS（发动机模块系统）/TCU（变速器模块系统）在线刷写检测站点、ECU在线配置检测站点、胎压自学习检测站点及四轮定位、雷达/全景标定检测站点、模块配置及特殊功能学习站点、ECU故障诊断、保存ECU检测数据文件、打印检测报告等功能。

1）MES系统校验防错检测站点：EOL设备联网读取整车的软硬件版本、零件号与MES系统数据库文件进行校验认证。

2）EMS/TCU在线刷写检测站点：动力总成类型（是涡轮增压还是缸内直喷）、车辆配置（高度传感器数量、高度传感器位置、是否带压力传感器、指示灯亮灭方式等）、功能设置（激活待机功能方式、是否支持网络管理等）、安全设置（气囊残压、电磁阀错误检查等）。针对各种车型不同的配置，需在下线前将整车EMS/TCU参数完成设定并形成XX.XX.XX格式文件。通过平板电检设备将此格式文件包下载后在线刷写到EMS、TCU中。

3）ECU在线配置检测站点：通过对整车ECU写入配置码来实现同一个零件在不同车型不同版型的特殊功能。

4）胎压自学习检测站点：需平板电检设备对轮胎传感器写入胎压ID进行激活和识别。

5）四轮定位站点：平板设备需对转角传感器（SAM）、ESP（制动系统）、EPS（转向系统）等进行功能标定学习。

6）雷达/全景标定检测站点：平板设备需对雷达系统（RADAR）、AVM（全景泊车系统）等进行功能标定学习。

7）模块配置及特殊功能学习站点：域控制器模块（BDM）/智能座舱（CDC）/ESP（制动系统）等控制器软件在线配置写入、IMMO与EMS（发动机模块系统）的防盗匹配学习、独立防夹学习等。

8）故障诊断清除后再读取ECU当前故障信息。

9）打印检测报告。

主要步骤如下。

步骤1：在车辆经过EOL检测线时，通过检测设备扫描VIN码。

步骤2：电检设备先要读取整车的电子电器控制模块软硬件版本号和零件号，然后与设备MES系统中输入的软硬件版本号和零件号进行校验对比。

①软硬件版本号和零件号都校验一致，MES系统设备显示OK，整车再进行控制模块的故障诊断、防盗匹配、ECU标定、软件配置等操作。

②软硬件版本号校验一致/不一致，但是零件号校验不一致，MES系统设备显示NOK，电检不通过，提示车间装错样件，需要线下更换控制器。

③软硬件版本号校验不一致但是零件号校验一致，MES系统设备显示NOK，电检设备将校验不一致的控制器软件刷新到最新状态，最后整车再进行控制模块的故障诊断、防盗匹配、ECU标定、软件配置等操作。

步骤3：下线电检完成，确保EOL下线车辆状态一致。

ECU下线电检防错状态转换图如图2所示。

MES系统车间防错校验图如图3所示。

图2 整车下线电检（EOL）状态转换图

4 总结

1）下线电检（EOL）防错框架系统具备平台化、智能化、网联化，即可同时实现兼容多个项目车型在同一条生产测试线去多次平台复用，推广性极高。

图3 MES系统车间防错校验图

2）提高整车性能，确保下线车辆软硬件状态一致和汽车各ECU功能正常。

3）缩短故障问题排查时间；提高车辆品质，节约制造成本，提高生产效率，缩短项目周期，降低其生产成本。

4）下线电检（EOL）防错框架系统可以联网通过识别配置码中的特殊车型位从MES系统中调用对应车型的电检程序来进行TCU（变速器）、ESP（制动系统）、EMS（发动机模块）的参数配置、在线刷写，APA（自动泊车）、FCM（前摄像头）、FRM（前雷达）、RADAR（后雷达）等特殊模块进行程序标定、刷新、读取软硬件版本和零件号、诊断等；可以确保下线车辆的软硬件版本、零件号一致性（不同车型，不同版型车可以用同一个零件号），也使零部件系统架构开发趋于平台化、智能化。

5）整个EOL系统服务器可以对检查数据进行统计，帮助品质管理部门和研发设计部门对品质问题点进行跟踪、记录、整改。