1、ECU故障診斷介紹

完整的ECU故障診斷系統(tǒng)包括兩個(gè)部分：車內(nèi)在線診斷系統(tǒng)和車外離線診斷系統(tǒng)。

l車內(nèi)在線診斷系統(tǒng)，其用于監(jiān)測(cè)車身內(nèi)部的傳感器和電子控制單元的工作情況，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)信息自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)故障，并將以故障代碼的形式保存，同時(shí)點(diǎn)亮相對(duì)應(yīng)故障燈提醒駕駛?cè)藛T。車內(nèi)在線診斷系統(tǒng)在汽車行駛過程是實(shí)時(shí)運(yùn)行的，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)汽車各控制器的狀態(tài)，假如行駛過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)突然出現(xiàn)故障，那么該系統(tǒng)就會(huì)監(jiān)測(cè)到，并且給出不同故障的應(yīng)對(duì)策略，比如點(diǎn)亮儀表中的發(fā)動(dòng)機(jī)故障指示燈，引起駕駛員的注意。除了發(fā)動(dòng)機(jī)故障之外，汽車儀表中還會(huì)出現(xiàn)右側(cè)所示的其他類型的故障指示燈，以表示不同汽車零部件的故障信息。

l車外離線診斷系統(tǒng)，其通過向車內(nèi)在線診斷系統(tǒng)發(fā)送服務(wù)請(qǐng)求，讀取相應(yīng)的故障碼信息以及清除故障碼，并完成診斷協(xié)議提供的其他服務(wù)。具體來說，就是當(dāng)駕駛員從汽車儀表發(fā)現(xiàn)有故障指示燈亮了，但他也不知道具體是什么故障，這時(shí)將車開到4S店，由維護(hù)人員用專門的診斷工具檢查，這個(gè)檢查過程用到的就是車外離線診斷系統(tǒng)。

這樣將車內(nèi)在線診斷系統(tǒng)和車外離線診斷系統(tǒng)配合使用，就可以對(duì)汽車故障進(jìn)行完整地診斷，不斷檢測(cè)系統(tǒng)的異常點(diǎn)，從中找出潛在故障，一方面采取臨時(shí)補(bǔ)救措施，比如讓汽車能夠跛行回家，另一方面將故障信息記錄在非易失存儲(chǔ)器上，使得維修人員使用離線診斷工具檢查故障原因，必要時(shí)還點(diǎn)亮故障指示燈告訴駕駛員。

2、ECU故障類型

ECU故障診斷系統(tǒng)都會(huì)檢測(cè)哪些故障？

從ECU技術(shù)研發(fā)角度來將，不外乎為四大類：

1)機(jī)械/系統(tǒng)故障，通常指執(zhí)行器的故障，這類故障可通過相應(yīng)的信號(hào)或數(shù)據(jù)來監(jiān)測(cè)，以發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)為例，下同，比如噴油嘴無法開啟，或活塞桿運(yùn)動(dòng)波動(dòng)大，或火花塞無法點(diǎn)火等等。

2)電子器件故障，通常指?jìng)鞲衅?，電磁閥或電機(jī)的故障等，比如傳感器短路或斷路，電磁閥過壓或過溫等等。

3)ECU硬件故障，通常指芯片和電子元器件（電阻，電容，電感）的故障等，比如CPU的某個(gè)模塊失效，外圍芯片出現(xiàn)故障信息，接插件接觸不良等等。

4)ECU軟件故障，顧名思義，即指軟件本身的故障，比如軟件死循環(huán)（跑飛）， 除零，溢出等等。

以上這些故障數(shù)量會(huì)特別多，那么實(shí)際開發(fā)過程中怎么能全面地考慮到位？通常采用FMEA或FTA在系統(tǒng)和軟件level進(jìn)行初始的潛在故障分析，詳細(xì)地一一列舉歸納，再作為故障診斷開發(fā)的需求輸入。

3、ECU故障診斷機(jī)制

ECU故障診斷過程包括以下兩個(gè)步驟：

第1步是車內(nèi)在線診斷系統(tǒng)先通過ECU內(nèi)部軟硬件功能模塊實(shí)現(xiàn)自我診斷，即每個(gè)故障函數(shù)將會(huì)檢測(cè)兩個(gè)狀態(tài)標(biāo)志，即監(jiān)控條件標(biāo)志（Monitor Condition，MC）和故障條件標(biāo)志（Fault Condition，F(xiàn)C）：

1) 監(jiān)控條件標(biāo)識(shí)用來表示診斷是否有效，即檢測(cè)故障的前提條件是否滿足，比如電磁閥關(guān)閉的時(shí)候，是不需要檢測(cè)電磁閥有無堵塞故障；

2) 故障條件標(biāo)識(shí)用表示診斷是否已經(jīng)檢測(cè)到故障，比如電磁閥已打開，但監(jiān)測(cè)通過電磁閥的流量非常小，那么就懷疑是電磁閥堵塞故障。

然后，根據(jù)監(jiān)控條件標(biāo)識(shí)和故障條件標(biāo)識(shí)出現(xiàn)的次數(shù)或時(shí)間或頻率來確認(rèn)故障，比如采用基于計(jì)數(shù)器的debounce算法，就是根據(jù)監(jiān)控條件標(biāo)識(shí)和故障條件標(biāo)識(shí)的狀態(tài)來決定是否計(jì)數(shù)器需要累加或累減，在此過程中，當(dāng)計(jì)數(shù)器的累計(jì)次數(shù)達(dá)到，那么就確認(rèn)故障。

當(dāng)故障被確認(rèn)，那么車內(nèi)診斷系統(tǒng)一方面將故障代碼及相關(guān)數(shù)據(jù)存入ECU內(nèi)部的非易失存儲(chǔ)器內(nèi)；另一方面需要根據(jù)故障的嚴(yán)重程度決定是否點(diǎn)亮故障指示燈以及點(diǎn)亮何種顏色，以此來告訴駕駛?cè)藛T故障的存在，同時(shí)車內(nèi)診斷系統(tǒng)還需要根據(jù)故障的嚴(yán)重程度決定做怎樣的處理，比如變速箱控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可能出現(xiàn)只能采用跛行回家模式。通過上述機(jī)制，我們就可以在汽車行駛過程中，由車內(nèi)診斷診斷系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控汽車電子控制系統(tǒng)各組成部分的工作狀態(tài)，從而檢測(cè)電子控制系統(tǒng)中的故障。

第2步是故障車輛被送往汽車維修廠，維修人員通過車外離線診斷設(shè)備讀取車內(nèi)診斷系統(tǒng)所存儲(chǔ)的診斷信息（比如DTC），從而判斷故障發(fā)生的位置和原因，進(jìn)而決定維修方案。這里實(shí)現(xiàn)車外離線診斷的關(guān)鍵在于如何實(shí)現(xiàn)診斷設(shè)備和ECU之間的診斷服務(wù)和通信機(jī)制，即制定規(guī)范的診斷協(xié)議，包括UDS服務(wù)相關(guān)的ISO14229， CAN傳輸相關(guān)的ISO15765，和OBD相關(guān)的ISO15031。

以上故障診斷機(jī)制通過AUTOSAR故障診斷模塊實(shí)現(xiàn)如下圖所示：

該診斷系統(tǒng)主要包括SW-C(Monitor, controlling indicator, providing data)，Dem, Dcm和NVRAM Manager等模塊，其中Dem 和Dcm是實(shí)現(xiàn)AUTOSAR診斷功能的核心模塊。

Dem負(fù)責(zé)對(duì)故障診斷數(shù)據(jù)（如故障凍結(jié)幀）進(jìn)行處理，保存以及管理。為了讀取和保存故障信息，DEM需要通過NVM提供的服務(wù)訪問非易失存儲(chǔ)器。同時(shí)Dem向Dcm提供訪問故障數(shù)據(jù)的接口，如讀取和清楚故障碼。

Dcm模塊遵循ISO14229-1, ISO15031-5, ISO15765-4和J1939標(biāo)準(zhǔn)等，主要實(shí)現(xiàn)UDS和OBD的診斷服務(wù)，即處理診斷數(shù)據(jù)流和管理診斷狀態(tài)，包括診斷會(huì)話和安全狀態(tài)，檢查診斷服務(wù)的請(qǐng)求是否滿足條件等功能。

Dem對(duì)一個(gè)事件的診斷是由Dem模塊和SW-C共同完成的，由應(yīng)用層軟件的SW-C或底層軟件BSW中的Monitor函數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控需要檢測(cè)的部分,即MC和FC。當(dāng)檢測(cè)到錯(cuò)誤時(shí)，就需要將這個(gè)錯(cuò)誤報(bào)告給Dem模塊并判斷是否出現(xiàn)故障，即采用相應(yīng)的Debounce算法。Dem再調(diào)用NVRAM的讀寫接口，存儲(chǔ)故障信息；同時(shí)Dem進(jìn)行故障處理，當(dāng)需要給駕駛?cè)藛T作出故障指示，則控制SW-C中的controlling indicator點(diǎn)燈和文本信息提示。

當(dāng)維修人員查找故障時(shí)，則通過Dcm模塊對(duì)接Dem模塊，以此來獲取故障信息或做一些故障處理，比如清除所有故障或重新刷寫軟件等處理。

4、總結(jié)

上述簡(jiǎn)單介紹了ECU故障診斷系統(tǒng)的概念，類型和機(jī)制，后續(xù)再深入細(xì)節(jié)，做進(jìn)一步探討。

審核編輯 ：李倩