黄曲，卢杨阳，秦飞，黄祖朋

(上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西柳州545007)

0 引言

在电动汽车中，整车控制器作为整车的控制系统，是影响整车性能、安全的关键零件。合理、正确、完整的故障诊断机制能够准确无误地记录故障码并反馈对应故障处理信号给上层软件，使整车控制器能准确执行故障策略，保证车辆及车上人员安全；同时，故障码及其状态能指导售后维修人员快速定位故障原因。通过故障诊断机制测试系统，设计人员可以验证设计定义的诊断机制是否满足设计要求、存在缺陷，减少实车验证时间。

1 纯电动汽车整车控制器简介

整车控制器是纯电动汽车的核心控制器，主要功能为采集车辆信息、识别驾驶员意图、控制车辆运行、诊断车辆故障。整车控制器通过自身I/O口、CAN、LIN、硬线等通信线路与其他控制器通信，通过I/O采集传感器信号，并控制执行器、开关、继电器的开启关闭从而实现对整车功能的控制。图1所示为整车控制器功能示例。

图1 整车控制器功能示例

2 故障诊断介绍及其意义

汽车故障诊断是指在不拆解车辆零件的前提下，通过一定的技术方法，确定汽车当前状况，查明故障部位及故障原因的汽车应用技术。

故障诊断意义在于当车辆某些零部件存在问题时，可在不拆解零件的前提下快速判断及识别故障并制定对应措施，减少故障排查的工作量及获取车辆的技术状况。

3 整车控制器故障类别及诊断机制简介

3.1 整车控制器故障类别简介

故障诊断处理为诊断执行器、传感器、电源供电电压是否有故障，从通信报文中判断其他控制器是否有故障，并执行相应的故障处理措施；按规定的格式存储故障码、清除故障码。

整车控制器诊断故障类别主要有以下两大类：

(1)通信类故障。一般是由CAN总线上的其他电子控制器检测其零件本身是否有问题并通过CAN报文将其本身的状态告知CAN总线上的VCU(Vehicle Control Unit)；VCU通过自身的策略去判断其他电子控制器是否存在故障。

(2)电气类故障。主要判断传感器、执行器零件本身是否有故障；线束连接上是否有开路等故障存在。

3.2 整车故障诊断机制简介

文中描述的整车故障诊断机制包括如下4点：

(1)整车控制器初始化完成后，故障诊断功能处于关闭状态。当诊断故障码运行条件满足后，整车控制器的诊断功能才会开启。

(2)诊断功能开启后，在满足故障码设置的条件后，才能设置故障码并执行该故障码对应的操作；满足故障码恢复的条件后，故障码可以恢复；对于特别严重的故障可定义故障码除手动恢复外，其他条件不允许恢复故障。

(3)清除故障码。在多个驾驶循环内，整车控制器都没有检测到故障才能将该故障清除；对于特别严重的故障，可以定义只能手动清除。

(4)需要根据每个故障的实际情况定义故障码运行条件、故障设置条件、故障恢复条件，否则容易出现故障误报情况。

图2为整车控制器故障诊断机制状态图。

图2 整车控制器故障诊断机制状态图

4 故障诊断机制测试系统简介及实现

4.1 故障诊断机制测试系统简介

故障诊断机制测试系统即经过对整车故障诊断机制分析，利用常用的软件资源(INCA、CANOE)及模拟负载设备建立测试环境，设计好它必须覆盖的测试项目，并对故障诊断机制进行测试，记录测试过程，回放测试记录，分析测试结果，得出测试结论，才能判断VCU故障诊断机制能否准确地运作。以下为故障诊断机制测试系统必须包含的测试项目：

(1)故障发生时，故障诊断机制测试系统能否将故障正确上报并储存。

(2)无故障时，故障诊断机制测试系统是否会误报故障。

(3)故障码是否按照规定的格式存储。

4.2 故障诊断机制测试系统实现

文中提到的故障诊断机制测试系统硬件搭建包括安装了Vector公司的CANOE软件及ETAS公司的INCA软件、电脑、CANOE、INCA以及负载模拟盒。整车控制器故障诊断机制测试系统如图3所示。

图3 整车控制器故障诊断机制测试系统

使用CANOE中带有的CAPL工具编写测试用例脚本模拟节点工作正常、故障时发送报文，以及测试中各个测试时间节点的故障码及其状态信息，使用CANOE本身的记录、回放报文功能去分析各个测试时间节点整车控制器回复的故障码及状态信息是否正确以及采用INCA记录和MDA分析记录报文来确认整车控制器其故障诊断机制是否满足设计要求。

对于整车控制器需要识别的两大类故障，主要通过以下方式去模拟它们故障产生的方式。

(1)对于通信类故障，采用CANOE中的CAPL工具模拟其他节点发送报文，模拟诊断仪发送诊断命令以读取故障码及故障码状态。

(2)对于电气类故障，用模拟负载盒制造电气故障，用CAPL编写的测试用例脚本去读取故障码及其状态。

5 结论

故障诊断机制测试系统为VCU诊断机制能准确无误运转提供了强有力的依据，确保VCU诊断机制精确地识别故障，完善、精准的整车控制器诊断故障机制可准确无误地指示出车辆当前的故障状态，为车辆正常、安全的运作，驾驶员、乘车人员的人身安全提供了保障。整车控制器诊断故障机制测试系统可以在研发阶段发现设计缺陷，在项目开发阶段进行修改直至解决所有不符合项，并在批量及量产阶段为造车出现的故障问题分析提供了准确的故障信息，为发现及解决故障问题提供了依据。经过验证，整车控制器诊断故障机制测试系统能验证设计定义的诊断机制是否满足设计要求、存在缺陷，减少实车验证时间。