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高效 的ECU诊断测试

        在整车开发及使用过程中,诊断功能是一项十分重要也十分复杂 的功能。在开发及使用过程中如果诊断数据一直可靠准确,就可大大缩短开发时间及服务时间。在开发ECU及其诊断功能时,需要采用恰当 的测试工具才能设计出高质量 的诊断功能。本文先容了用于快速可靠进行诊断功能测试 的测试工具及方法。

 
        在车辆维修过程中若诊断功能较差,则需要不断进行维修尝试,直至最终维修完成。对于一款成功车型来讲,好 的诊断功能是必须 的。若诊断功能实现 的不好,还会给车辆带来额外 的成本以及额外 的损坏,甚至会影响整车厂 的形象。因此正如一句格言所说:“一旦出现故障就要快速准确 的进行修正。"
 
        车辆使用过程中会出现一些错误状态,这些状态在导致部件失效之前就被记录在故障记录中。在比如4S店之类 的服务部门进行车辆维护时,就能够将这些错误记录检测出来进行维修。产品开发过程中诊断功能也非常重要,因为在测试阶段和样件阶段这些错误状态更容易出现。在维修过程中利用车辆本身 的相关数据更容易进行诊断,有时甚至都不需要额外 的测试设备。因此在错误记录中准确 的记录错误状态是非常重要 的。
 
故障记录 的基本原理:
         本文基于目前广泛应用 的UDS诊断规范ISO14229 (统一诊断服务)进行先容,阐述了用于进行诊断 的数据。UDS诊断核心是24位 的诊断故障码,OEM利用该诊断故障码指定错误原因,比如“电池电压——电压过低”(Battery voltage – voltage too low)。标准中也对诊断故障码进行了分组,比如“动力系统”(Drivetrain)。同时对于每一个诊断故障码,利用一个8位状态掩码来指示错误是否发生以及何时发生,比如“本次上电循环测试未通过”(Test not passed since current power up);同时也可以包括一些额外 的环境信息。除了以上数据外还能记录一些额外 的测量数据,比如错误发生 的数量等。
 
        车辆运行过程中,每个ECU都会将其获取到 的错误状态信息保存在自身 的故障记录中。借助一些诊断工具,能够通过一些诊断服务获取这些信息。一些典型 的诊断服务有:
        ● 上报满足某个状态掩码 的所有诊断故障码;
        ● 读取某特定诊断故障码 的所有状态数据及环境数据;
        ● 清除某一个诊断故障码或某一组故障码 的状态数据和环境数据;
 
        车辆维修部门通过诊断仪生成诊断请求,并将诊断请求发送给ECU,ECU收到请求后回复相应 的诊断响应信息。响应信息通常由多个错误报文组成,报文中包含诊断故障码、相应 的状态掩码、环境数据等内容(如图1)。随后诊断仪分析评估读取到 的数据。如果提前准备好了分析数据所需要 的相关信息,就能够快速定位错误原因,快速更换破损部件。
 
测试故障记录功能
        故障记录 的一个优势在于,如果车辆 的诊断功能运行正确,车辆自身能够通过一种计算逻辑来检测错误状态。强烈建议在车辆开发过程中就要针对诊断功能进行测试。因为诊断功能中有大量 的诊断故障码,复杂且庞大 的环境数据和错误状态,这使得诊断功能 的测试非常复杂。同时对于每一个测试,要设置每一个诊断请求 的相关参数,并对每一个响应参数进行核对,这也非常复杂。然而采用一种抽象视角 的测试设备,就能够大大简化这种测试 的复杂度。在这种抽象视角下,用户不需要关注一些常规 的测试操作比如设置参数、校对结果、找出错误等。理想情况是,在测试过程中如果故障记录中包含了错误信息,用户能够不关注UDS相关 的细节信息,而测试设备能够自动校验诊断响应。这种情况可以按照如下方法实现:“当故障发生时,按照故障码XYZ读取环境数据,并校验该环境数据是否有效,判断该环境数据(比如电压值)是否在11.5V~12.5V之间”。这样 的测试码就是非常概况并且清晰 的。
 
实现故障记录测试 的高效方案
 
        针对前文所描述 的抽象视角,可以通过CANoe测试工具结合TAE测试开发工具来实现。两款工具均来自Vector,均支撑UDS协议及KWP2000协议。在工具中开发了一系列针对故障记录 的测试功能 的用例。如下所示:
        ● 读取某一个故障码及相关环境数据,校验环境数据是否合格并在测试报告中记录结果。也可以针对故障码 的组合进行测试。
        ● 读取具有相同状态掩码 的所有故障码;
        ● 清故障记录;
        ● 读取故障码;
        ● 读取故障记录 的状态;
 
        TAE是直观 的测试用例编写工具,能够直观 的应用其中 的测试功能;而CANoe能根据ECU 的特性自动选择特定 的诊断服务。该自动选择功能可以很容易 的将测试用例复用到其他ECU上,同时也能够很容易 的创建所有测试用例。这为大大提高了测试人员 的效率,也就能够将精力集中在测试真正目标上。
 
        图2举例说明了获取故障记录 的方法。实行测试过程中,通过输入希翼 的“DTC状态掩码”能够进入指定 的ECU 的故障记录区。ECU响应时,就可以序列 的形式读取到不同 的诊断故障码,随后校验在读取到 的故障码中是否存在故障码“P000004”。如果存在该故障码,那么状态位“上次清除失败”就需要进行重设。
 
        每个诊断故障码都与环境数据相关联,在图2中所示 的环境数据是按照字母排序 的,这种方式比较容易进行检查。虽然这些测试序列很复杂,但是在这种测试方案中,仅仅设置参数却是很容易 的。如果是在常规编程语言中,是没有专门 的故障记录功能 的,如果为了实现这个功能就需要花费较大 的精力。
 
故障记录——并非摸不到 的谜团
        诊断 的最终目标是创造出一款可靠性很好 的车辆,或者是这种车辆功能 的一部分,通过故障记录 的功能将车辆问题尽早检测出来并进行修正。在开发早期需要通过大量测试对这种基于故障记录 的自我诊断功能就进行校验。采用专业 的测试开发工具及测试实行工具后,就能够从一种直观 的抽象视角以一种简单高效 的方法对诊断功能进行测试。这时带有故障记录 的诊断功能就能够及早发现并控制车辆中 的问题,避免发生失效。

 

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