一種基于IG-OFF開啟網絡診斷的替代報文發送方法研究與應用

張曉光，黃金山，陶英軒，劉曉祥，馮梓軒，高家君

（一汽奔騰轎車有限公司，吉林 長春130012）

隨著汽車CAN總線技術的快速發展，汽車CAN控制器（ECU）數量與種類逐漸增多，同時為實現整車在IG-OFF后某些電氣功能依舊開啟，整車各種控制器均引入了睡眠策略。其中對于無功能要求ECU，如發動機控制單元、安全氣囊控制單元等均采取了無網絡管理方式，即控制器檢測到IG-ON跳為IG-OFF后將直接進入睡眠狀態；對于遵循AUTOSAR簡單網絡管理ECU節點，則在IG-ON跳變為IG-OFF后繼續維持工作狀態。根據整車網絡診斷IG-OFF下依舊開啟網絡診斷要求，此時未睡節點將記錄已睡節點網絡丟失故障，為防止誤記DTC問題發生，需要網關替代已睡節點向未睡節點發送替代報文。但發送時機如果設計不合理，反而會觸發更多的故障。為此本文結合整車實際狀態，對替代報文的發送時機進行了系統化研究，提出了具體的解決方案，保證替代報文的正確發送。

1 替代報文發送時機不合理帶來的影響

在設計之初，設計者并未意識到替代報文發送時機的重要性，將整車IG硬線或車身控制器發出的PowerMode信號做為單一觸發條件進行替代報文的開啟與關閉，結果導致在一些車型特殊功能上出現誤報警報燈問題或某些ECU誤報網絡DTC問題。

其中以某車型儀表上電異常顯示為例，當網關以IGOFF跳變為IG-ON做為替代報文停止發送條件時：在實際整車上，存在PowerMode-ON信號偶發早于IG-ON情況，而此時儀表因為在收到PowerMode為ON信號后，就開啟了某些已睡ECU信號顯示需求，因為此時網絡上存在的是網關替代已睡節點的虛擬報文，從而導致了儀表信號顯示異常。

再以某車型誤報ECU網絡報文LiveCounter錯誤為例，當網關以PowerMode由ON跳變為OFF做為替代報文開啟發送條件時：在實際整車上，存在PowerMode-OFF信號晚于IG-ON情況，此時未睡眠節點依舊將按照IG-ON條件去監測已睡眠節點的報文LiveCounter值（檢測到連續5條報文的LiveCounter為相同值則報出DTC），而此時網關已經替代已睡眠節點發出了替代報文（因網關發送替代報文，所以將LiveCounter設置為0），因此導致了未睡眠節點報出DTC。其中對故障時間段車輛總線進行了監控，從圖1中可得到故障真實狀況。

圖1 LiveCounter錯誤信號圖

2 替代報文發送時機分析

導致發送時機不合理的根本原因在于：車輛PowerMode中ON跳變為OFF或OFF跳變為ON與硬線IG信號由ON跳變為OFF或OFF跳變為ON的時間不能絕對同步，存在PowerMode較硬線IG提前或者延后情況。經與實車測試，其中發現PowerMode較硬線IG極端情況下可提前45ms，因此10ms替代報文將被發送5幀，因此導致了LiveCounter錯誤；其中發現Power－Mode較硬線IG極端情況下也可晚30ms，因此10ms替代報文將被發送4幀，這就導致了儀表顯示異常。那么如何能將兩個關鍵條件進行統籌考慮，進而作為網關發送和停止替代報文的時機條件將是本方案的重點研究方向。

3 替代報文開啟與關閉的觸發算法

首先需要設置替代報文觸發條件的前提條件，即在網絡未喚醒條件下，不論PowerMode和IG如何變化，網關均不發送替代報文。只在有網絡喚醒條件下，網關將激活替代報文功能，進行替代報文的關閉與打開。替代報文時序圖如圖2所示。

結合時序圖，對網絡管理替代觸發算法如下說明。

圖2 替代報文時序圖

1）開啟替代報文觸發算法為：IG-OFF和PowerMode OFF都滿足時，開啟替代報文。算法公式為：IG-OFF &&PowerMode OFF。

2）關閉替代報文觸發算法為：IG-ON或PowerMode ON或簡單網絡管理節點進入Twbs任意條件滿足時，關閉替代報文。算法公式為：IG-ON//PowerMode ON//簡單網絡管理節點進入Twbs。

其中PowerMode狀態需采集舒適CAN PowerMode2信號，其中信號值與PowerMode對應關系為：Off和Recentlyoff對應PowerMode OFF，IgnitionON、Running、Pause Running、Restarting、Crank對應PowerMode ON。

3）異常情況處理：若Powermode丟失或接收到無效位（包括Reserved），則網關關閉替代報文發送。

4 策略在實車上的應用

本策略在一汽某車型上進行了實際應用，通過對車輛報文截取分析，網關替代報文的發送已經按照預定策略進行，可在圖3及圖4實車報文截圖中進行分析和查看。同時對車輛功能以及網絡進行故障監控，均正常。通過實車應用，充分驗證了本策略的合理性，并成功避免了以往問題的再發生。

圖3 替代報文開啟策略實車報文

圖4 替代報文關閉策略實車報文

5 結束語

通過對網關替代報文策略的研究，提出IG與PowerMode兼顧的設計方法，利用該方法解決了儀表異常顯示、未睡眠節點誤報網絡DTC等問題。本設計已經應用于某一汽車型上，車輛情況完全正常，也進一步證明了該替代報文的設計方法具有可行性和可靠性。