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一種車輛OTA過程中禁止記錄DTC故障碼的優化方法

2024-02-20 18:42車龍李志新黃越賴瑞福朱鵬波陳文慶
汽車與駕駛維修(維修版) 2024年1期
關鍵詞:域控制器

車龍 李志新 黃越 賴瑞福 朱鵬波 陳文慶

關鍵詞:智能汽車;OTA;故障碼;刷寫;域控制器

0引言

隨著智能汽車快速發展,空中升級技術(Over-The-AirTechnology,簡稱OTA,也被稱作遠程升級技術)已經成為了汽車技術不可或缺的一部分,幾乎國內外所有汽車主機廠,都已經具備了OTA的能力。根據《國家市場監管總局辦公廳關于進一步加強汽車遠程升級(OTA)技術召回監管的通知》要求,各汽車生產商不得以OTA升級實施的方式,逃避召回;各汽車生產商實施OTA活動需要依法備案。同時,根據《關于開展汽車軟件在線升級備案的通知》要求,企業進行軟件升級需進行安全評估、測試驗證、實施過程保障及信息記錄,所有OTA升級均需告知用戶,用戶確認才能升級。

汽車故障碼(DiagnosticTroubleCode,DTC)在售后保養維修時供專業的技術人員讀取,然后根據規程判斷,如果無風險存在,則會通過車載自動診斷系統(OBD)設備清除故障碼,并試駕無問題才交到客戶手中。然而在OTA過程中,由于被升級節點處于啟動加載(Bootload)而無法與其他ECU進行通信,導致其他ECU會記錄DTC。部分DTC不易自動消失且會在儀表板中顯示,給用戶帶來困惱,也給售后排查問題帶來不必要的干擾。通常在OTA結束后,不能自動對車輛升級前的DTC進行清除,防止車輛潛在風險被隱藏。為了避免以上問題,本文提出一種新的優化策略,禁止車載系統在OTA過程中DTC。

1故障碼簡述

DTC是汽車出現故障后(比如各種傳感器出現異常),通過診斷設備讀出來可視化的一種編碼。不同的代碼表示不同的故障,而不同的系統故障碼一般開頭都會不一樣。故障碼又分永久性故障碼和瞬時性故障碼,當出現永久性故障碼時黃色故障燈常亮、出現瞬時性故障碼時黃色的故障燈不常亮,但會存儲。

比如空調系統未收到高壓系統的信號,就會把這個信息記錄下來,通報給駕駛員,這個信息就是故障碼,反饋給駕駛員的就是儀表板上各種故障燈亮起。故障碼通常由5個字符組成,占2個字節數據長度,第一個是字母,后面4個是數字(表1)[1]。

國際上對于故障碼定義標準是遵循ISO15031[2]。ISO15031標準中對于OBDDTC的格式定義如圖1所示。其中,第1個字符占用2位數據長度,表示故障所屬系統(P、C、B、U)。第2個字符同樣占用2位數據長度,表示故障類型。00=0,代表ISO/SAE標準定義的故障碼;01=1,代表汽車制造商自定義的故障碼;10=2,ISO/SAE預留;11=3,ISO/SAE預留。第3個字符占用4位數據長度,表示故障所屬的子系統。第4、5個字符占用1字節數據,表示具體故障對象和類型。

2UDS:0x85(ControlDTCSettering)服務

在刷寫過程中,DTC的操作是不需要的,因為該過程無論怎樣都可能出現通信異常等情況,故此階段不應該上報DTC??梢圆捎?x85服務關閉DTC更新,即:DTCSettingType=off。如果需要打開,則DTCSettingType=on即可。$8501:繼續更新狀態碼狀態位;$8502:停止更新狀態碼狀態位。

3記錄DTC的優缺點

一般而言,在刷新過程中,記錄/不記錄DTC,都是使用“UDS:85”診斷服務記錄DTC。其優點就是可以方便研發以及售后人員查看ECU在運行過程中發生的錯誤,方便后期進行BUG修復,使得系統更加穩定,還可以進一步考驗ECU量產后的穩定性及可靠性[3]。

但是在升級過程中,如果記錄DTC,缺點就比較明顯(一般在診斷刷新過程中是會關閉DCT記錄的)。比如在刷新過程中往往只針對某個ECU進行單獨刷新,而其他ECU還處于運行狀態。當非刷新節點對被刷新節點發送應用報文,顯然被刷新節點無法響應,此時若沒有禁止記錄DTC,則被刷新節點會報丟失通信故障,并記錄DTC。這顯然不符合預期,因為該DTC是在OTA、這種特定場景下產生的偽故障,不屬于顧客使用車輛過程中產生的真正意義上的故障。

4當前OTA過程中市場禁止記錄DTC的方法

目前汽車軟件系統刷寫分為本地診斷設備(DoIP/DoCan)刷新和OTA刷寫兩種方式。而本地刷新是售后維修人員通過診斷儀進行刷寫,即使產生了DTC,也可以等升級完成后統一查看,如果沒有問題,則可以全部清除。而OTA過程中不記錄DTC一般都是采用“UDS$8502”的方式關閉記錄DTC功能,等升級完成后,再發送“UDS$8501”打開記錄DTC的功能。

但是在OTA過程中需要考慮到的場景非常復雜,僅僅依靠0x85服務指令的技術手段難以滿足所有升級場景,無法做到完全禁止所有ECU節點記錄故障碼的。比如有的節點(非被升級節點)中途復位了,那么該ECU節點就會退出該功能。而0x85功能尋址指令僅僅會發一次,不能周期發送,所以該中途重啟的ECU就會開始記錄DTC[4]。

再比如以太網節點(不帶CAN接口),在傳統的方案中,是沒有這種禁止記錄DTC邏輯的,所以很多以太網節點就會記錄DTC。這給售后判斷帶來迷惑和困難,不知道是真正駕駛過程中產生的,還是在某些特定場景下產生的。

5一種OTA過程禁止記錄DTC的方法策略

當前智能汽車大多數都已經進入了EEA3.0平臺,所以主刷新機基本上都由域控制器承擔,如CCU、TBOX、網關或車機等。

不同廠家的主刷新機不一樣,但有3種現象是普遍存在的[5]。

(1)主刷新節點自升級過程中,會存在復位。復位過程中會由于某些CAN信號無法發出,導致記錄DTC。

(2)被刷新節點分為常電節點和配電節點,而配電節點在剛配電到系統APP運行過程中,是會記錄周邊ECU通信異常的DTC。

(3)常電節點或者以太網節點會存在異常復位情況,復位前保持的不記錄DTC狀態,在復位后會丟失,所以等待完全恢復狀態后,其實已經記錄了不少DTC。有些DTC嚴重的會導致上高壓失敗,動力系統功能、底盤性能等都會受到相當程度的影響,汽車行駛有風險。

基于EEA3.0平臺架構以及0x85服務的缺點,本文提出的優化方案核心內容如下。

(1)以OTA模式CAN信號(1:有效,0:無效)為禁止記錄DTC的CAN信號,所有ECU都必須接收該信號。通信矩陣打點適配。

(2)OTA模式信號跳變沿從1變成0后的2s內,不允許記錄DTC。

(3)ECU在配電/啟動后的5s內,不允許記錄DTC。

(4)升級過程中,在OTA模式發出后仍需周期發送“8502”指令禁止記錄DTC,提供系統冗余性。

(5)OTA升級之前,采集當前車輛已經存在的故障碼并上報OTA云平臺。

(6)升級完成后,通過14FFFFFF指令,清除整車DTC,確保升級過程中意外產生的非必要DTC被清除掉。

(7)從云端下載升級之前該車輛上報到云端的DTC,將其恢復到Norflash里面,從而讓DTC恢復到升級之前的狀態[6]。

(8)對于域控制器(假設名稱:CCU)來說,復位需要保證在2s內有應用報文發出。

圖2所示為OTA過程中,哪些場景允許記錄故障碼,哪些場景屏蔽故障碼。圖3和圖4所示為CAN報文中禁止DTC和允許DTC的實際測試截圖,表示“8501”和“8502”指令有效,ECU正常響應回復。

6結果對比分析

本文提出的優化方案在OTA執行過程中,可以通過以下方式實現不增加新的DTC。

(1)在OTA任務執行之前,整車已存有DTC(圖5)。

(2)如圖6所示,在OTA之后,會產生新的DTC(141829和141929)。由于OTA的場景復雜,產生新的DTC往往是不可ECU負響應,返回:$7F14NRC測試效果如圖7所示。圖2OTA模式在記錄DTC的設計預知的,且有可能讓部分車輛功能失效。如新產生的快慢充正負極溫度傳感器失效故障,可能會讓用戶無法正常充電。

(3)在OTA任務結束后,即執行完成升級后以后,執行如下清除DTC動作。清除DTC,發:$14FFFFFFECU正響應,返回:$54ECU負響應,返回:$7F14NRC測試效果如圖7所示。

發出清除DTC指令后,再去查看DTC(圖8),可以看出,“14FFFFFF”指令已經把原有的DTC一并清除了。

(4)通過云端下載升級前的DTC,并成功寫入CCU,恢復升級前的DTC(圖9)??梢钥闯?,采用該優化策略可以實現OTA升級過程中不記錄故障碼的功能(升級前后故障碼保持一致)。

7結束語

綜上,本文提出的基于OTA模式信號禁止記錄DTC的方法明顯優于僅僅通過$85服務禁止記錄DTC的方法,且有更強的可靠性和更好的容錯性。除此之外,使用OTA模式信號能夠讓整個OTA子系統乃至整個架構的設計更加簡便,用最簡便的方式基本覆蓋了所有OTA過程中的場景。針對當前的OTA技術以及后期無感升級的推進,采用本文所提出的方法,系統在升級過程中是完全有手段做到真正清除故障碼,且不破壞升級前的狀態,恢復到原始狀態。這既不耽誤工程師做后期的系統監控及Bug修復,也可以非常有效地支持OTA進行車端ECU升級。

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