一种基于IG-OFF开启网络诊断的替代报文发送方法研究与应用

2021-08-24张晓光黄金山陶英轩刘晓祥冯梓轩高家君

汽车电器 2021年8期

张晓光，黄金山，陶英轩，刘晓祥，冯梓轩，高家君

（一汽奔腾轿车有限公司，吉林长春130012）

随着汽车CAN总线技术的快速发展，汽车CAN控制器（ECU）数量与种类逐渐增多，同时为实现整车在IG-OFF后某些电气功能依旧开启，整车各种控制器均引入了睡眠策略。其中对于无功能要求ECU，如发动机控制单元、安全气囊控制单元等均采取了无网络管理方式，即控制器检测到IG-ON跳为IG-OFF后将直接进入睡眠状态；对于遵循AUTOSAR简单网络管理ECU节点，则在IG-ON跳变为IG-OFF后继续维持工作状态。根据整车网络诊断IG-OFF下依旧开启网络诊断要求，此时未睡节点将记录已睡节点网络丢失故障，为防止误记DTC问题发生，需要网关替代已睡节点向未睡节点发送替代报文。但发送时机如果设计不合理，反而会触发更多的故障。为此本文结合整车实际状态，对替代报文的发送时机进行了系统化研究，提出了具体的解决方案，保证替代报文的正确发送。

1 替代报文发送时机不合理带来的影响

在设计之初，设计者并未意识到替代报文发送时机的重要性，将整车IG硬线或车身控制器发出的PowerMode信号做为单一触发条件进行替代报文的开启与关闭，结果导致在一些车型特殊功能上出现误报警报灯问题或某些ECU误报网络DTC问题。

其中以某车型仪表上电异常显示为例，当网关以IGOFF跳变为IG-ON做为替代报文停止发送条件时：在实际整车上，存在PowerMode-ON信号偶发早于IG-ON情况，而此时仪表因为在收到PowerMode为ON信号后，就开启了某些已睡ECU信号显示需求，因为此时网络上存在的是网关替代已睡节点的虚拟报文，从而导致了仪表信号显示异常。

再以某车型误报ECU网络报文LiveCounter错误为例，当网关以PowerMode由ON跳变为OFF做为替代报文开启发送条件时：在实际整车上，存在PowerMode-OFF信号晚于IG-ON情况，此时未睡眠节点依旧将按照IG-ON条件去监测已睡眠节点的报文LiveCounter值（检测到连续5条报文的LiveCounter为相同值则报出DTC），而此时网关已经替代已睡眠节点发出了替代报文（因网关发送替代报文，所以将LiveCounter设置为0），因此导致了未睡眠节点报出DTC。其中对故障时间段车辆总线进行了监控，从图1中可得到故障真实状况。

图1 LiveCounter错误信号图

2 替代报文发送时机分析

导致发送时机不合理的根本原因在于：车辆PowerMode中ON跳变为OFF或OFF跳变为ON与硬线IG信号由ON跳变为OFF或OFF跳变为ON的时间不能绝对同步，存在PowerMode较硬线IG提前或者延后情况。经与实车测试，其中发现PowerMode较硬线IG极端情况下可提前45ms，因此10ms替代报文将被发送5帧，因此导致了LiveCounter错误；其中发现Power－Mode较硬线IG极端情况下也可晚30ms，因此10ms替代报文将被发送4帧，这就导致了仪表显示异常。那么如何能将两个关键条件进行统筹考虑，进而作为网关发送和停止替代报文的时机条件将是本方案的重点研究方向。

3 替代报文开启与关闭的触发算法

首先需要设置替代报文触发条件的前提条件，即在网络未唤醒条件下，不论PowerMode和IG如何变化，网关均不发送替代报文。只在有网络唤醒条件下，网关将激活替代报文功能，进行替代报文的关闭与打开。替代报文时序图如图2所示。

结合时序图，对网络管理替代触发算法如下说明。

图2 替代报文时序图

1）开启替代报文触发算法为：IG-OFF和PowerMode OFF都满足时，开启替代报文。算法公式为：IG-OFF &&PowerMode OFF。

2）关闭替代报文触发算法为：IG-ON或PowerMode ON或简单网络管理节点进入Twbs任意条件满足时，关闭替代报文。算法公式为：IG-ON//PowerMode ON//简单网络管理节点进入Twbs。

其中PowerMode状态需采集舒适CAN PowerMode2信号，其中信号值与PowerMode对应关系为：Off和Recentlyoff对应PowerMode OFF，IgnitionON、Running、Pause Running、Restarting、Crank对应PowerMode ON。

3）异常情况处理：若Powermode丢失或接收到无效位（包括Reserved），则网关关闭替代报文发送。