基于ECU軟件無線刷新的整車產線應用研究

侯煒

摘要：針對目前軟件刷新在產線應用上存在的難點與挑戰，提出了一種數字化的軟件在線刷新技術。創新性地采用無線刷新的方式，極大提升了產線的刷新效率和工位利用率。通過遠程控制刷新進程，解決了線邊空間干涉和裝配工藝的干擾，確保了產線刷新的合格率。

關鍵詞：數字化；刷新系統；無線刷新終端；遠程控制

隨著汽車智能化和網聯化的發展，整車軟件的復雜性和多樣性需求增加，ECU的軟件升級功能愈加重要。軟件的更新在智能化車輛的開發及生產過程中是不可避免的，通過軟件更新快速滿足配置功能的升級，是問題修復最有效的方法。

技術概述

1. 軟件定義汽車對產線制造的需求

伴隨智能及數字化的浪潮，軟件的加持為汽車行業和用戶帶來了更多的功能和應用。立足軟件定義汽車的智能原點，為實現制造過程的軟件快速迭代，提出了智能化的產線應對方案。

相比傳統軟件版本升級方式，現今愈加智能化的車輛軟件基線升級方式具有“多模塊同時升級”“基于整車同一功能基線的新版軟件測試斷點”和“軟件更新頻次高”的特點，因而對供應鏈以及制造端都提出了更高的要求。對于供應鏈而言，ECU軟件升級頻次和數量的增加，要求供應鏈能夠高效實現基于整車基線的軟件多模塊切換并敏捷迅速斷點；而制造端則需要應對產線刷新深度和刷新數據量的增加，提高產線的刷新能力。傳統的刷新方式即主機廠僅刷新ECU模塊標定數據層，已無法滿足汽車智能化對產線制造刷新深度的要求，因而，突破標定數據層刷新并且完成應用層軟件的刷新，是實現軟件在產線上的快速迭代技術發展的必然趨勢。

2. 業內常規解決方案對比

針對目前智能車輛的軟件升級，行業內各主機廠均采用了軟件版本基于基線工廠刷新的模式，軟件版本工廠在線基線拉齊，多模塊會基于基線同時升級，以支持軟件版本的快速斷點。如圖1所示， 主機廠A、B、C采用在線刷新模式，在主線新建專用刷新區域于整車裝配后進行刷新，通過診斷儀OBD刷新（約30min刷新量）+線下返修刷新的模式完成軟件的升級，該模式刷新時間有限且線體工位設備占用長、代價大；主機廠D支持模塊空殼進場，在產線邊灌裝行車電腦（Car-PC），待Car-PC裝配完成后，其車機自動刷新下級控制器，該模式支持全線灌裝但是對汽車電器架構提出了高度集中的更高要求。綜上所述，目前業內刷新技術受限于刷新量不足、刷新工藝占用線體空間大，面對不斷增加的刷新數據量和刷新深度，目前的軟件刷新產線應用落地還面臨著不少挑戰。

3.技術難點

ECU數量的大幅增長對傳統的分布式架構提出了挑戰，越來越向集中式靠攏，因而汽車域控制器應運而生。域控制器因其高集成度的特點，內含微控制器單元系統等多個刷新目標，刷新數據量顯著增加。相較傳統車輛軟件刷新，智能車輛軟件基線刷新數據量大，持續工時長，無法確保刷新合格率。為攻克此難點，以實現最大的刷新效率為核心業務需求，對刷新系統中各組件提出了新的設計要求，盡最大能力提升刷新速率，并擴展產線刷新能力，提出一種基于產線工藝布局的多模式刷新組合方案，有效解決產線刷新的工時瓶頸。

此外，受工廠產線周邊空間物理干涉影響，無法布置移動式供電終端和手持刷新儀以及車間混線生產部分特殊工藝與刷新工藝，還存在著空間限制和工藝干涉等難點，因此論文提出了一種新穎的軟件在線刷新方法。即采用無線OBD和設備之間的遠程控制，靈活布置工位，攻克空間限制問題，規避特殊工藝干涉，為汽車軟件刷新技術的應用研究提供了新的思路。

產線無線刷新系統搭建

1.刷新系統介紹

產線基于擴建刷新區域的現狀，提出了針對性的在線刷新系統的構建。如圖2所示，其核心組件包括數據交互系統、刷新控制系統及刷新設備。數據交互系統可以實現刷新程序腳本的開發與維護并將車輛數據及數據結果儲存在本地服務器中；刷新控制系統可以提供Runtime系統虛擬運行環境運行刷新程序并實時顯示刷新進程；刷新設備終端可通過無線OBD接口高速WiFi傳輸刷新報文并實現遠程控制，保證刷新進程的精準實現。

2.數據交互系統

面對刷新數據量的增加，為解決產線刷新的工時瓶頸，新的數據交互系統基于DOIP車載以太網，IT布置車間無線（WiFi6）網絡，采用5GHz頻段，抗干擾性強，傳輸效率高，達到了6.25MB/s，大幅度有效改善產線的刷新效率。此外，數據交互系統將TCE下發的車輛數據和刷新文件同步至系統中，在系統開發平臺開發并維護刷新程序腳本，再同步到Runtime系統中，推動刷新進程的進行。

3. 多模式刷新解決方案

隨著車輛電器智駕、智艙功能增加， MPU刷新數據量較原方案的12G增加至22.3G，整車軟件數據刷新時間較規劃階段也顯著增加。因此軟件基線拉齊的刷新量遠遠超過目前的刷新能力，需改造擴建產線刷新區域，在原方案的基礎上提出了新的產線刷新策略。各控制器模塊優先采用在線刷新模式，超出在線刷新能力且迭代頻率高的控制器模塊采用物料區離線刷新模式，S級零件或迭代頻率低的控制器模塊采用供應商控制版本模式。

如圖3所示，產線刷寫新方案的整體布局，在主線擴展四個刷新區域72個在線刷新工位；在物流區新建1個離線刷新臺，對數據量大、升級頻次高的智駕IPD模塊進行刷寫；除此之外，由集成商對升級頻次較低的集成儀表總成、智能座艙模塊的軟件版本進行控制，滿足產線項目刷新數據量的需求。

4.刷新設備終端

通過無線刷新終端，高效傳輸刷新數據，滿足下一代千兆整車網絡架構的同時適應日益增加的刷新數據量。刷新設備終端通過HDT觸發裝置，觸發刷新起始或終止，刷新進程精準控制，與Plug自動快速配對，Plug和runtime靈活分配綁定，可以應用于各種車型。刷新設備終端如圖4所示，設備組成輕便，布置場景靈活，有效解決產線空間限制問題，規避特殊工藝干涉，擴展更多刷新工位，刷新工藝高效協同，完美融入原工藝，適應模塊裝配流程，極大促進了產能指標的提高。此外，刷新終端虛擬集中，刷新控制虛擬運行在云端便于軟件集中處理，進程高效管理，滿足產線智能化的需求，對軟件刷新在產線上的應用有較大的價值。

刷新系統數字化管理

1. 刷新狀態動態顯示

針對單車狀態，刷新系統會記錄各線體所刷控制器模塊的刷新進程，如圖5所示的VPF2工位單車刷新狀態展示。點擊VIN號選擇就可以看到該車詳細的刷新狀態。車體中ECU顏色與進度匹配，可以迅速直觀地獲取到當前車輛各ECU的刷新進度。單車所含的各個ECU及其對應的進度標識與完成率也會動態變化的展示在數字化大屏上，并以實時動態的能量圖、餅圖等形式顯示單車刷新進程、完成度及合格狀態。

此外，在進程顯示屏主界面上會顯示全局實時動態狀態以及總體刷新數量統計。產線刷新的質量狀態也會以餅圖的形式反映總體合格率及不合格的故障類TOP問題展示，方便產線快速定位問題從而采取相應策略。

2 故障智能提示

由于產線刷新過程中某個ECU模塊刷新數據量大，可能需要橫跨多個工位，存在著諸如環境、人員因素等潛在的影響刷新進程的干擾。因此，為滿足刷新進程的質量管控達標，提出了刷新系統具備故障自診斷的功能。刷新系統可對各區域刷新狀態進行實時監控，精準定位報錯車輛并對其故障信息如通信中斷、刷新否定應答、車輛斷電等準確識別，然后報警系統介入，通過可視化的聲光報警的方式，QCOS接入并進行控線，最后通過人工干預補刷的方式解決故障，保證產線流程的順利進行。

結語

硬件趨同、軟件定義及數據驅動已成為智能網聯化汽車的發展趨勢，通過軟件在線刷新的應用，實現預期功能并達到項目目標。

從在線刷新角度看，首用車型通過離線刷新+在線刷新融合方式，拓展產線70+刷新工位實現ECU零件裝配同步刷新。在線可用刷新時間最大68min，實現40+ECU在線刷新，覆蓋整車90%范圍。通過移動無線通信網絡完成對汽車ECU軟件的遠程在線刷寫。本文的場景，有效地滿足車輛智能化的軟件快速迭代需求，更好地提升ECU的功能。

伴隨著汽車網聯化和智能化的發展，整車電器架構必將迎來千兆網關的時代。隨著整車功能的不斷增加以及功能集成度進一步提升，未來整車軟件迭代速度將會大大加快，這對于產線整車刷寫的設備功能的設計、響應和穩定性都帶來了更大的機遇和挑戰。

隨著整車刷新產線覆蓋范圍和刷新合格率的提升，可實現整車軟硬件解耦。供應商交樣僅需提供ECU模塊總成硬件及標準基礎軟件，產線實現各車型的差異化軟件刷新，進一步降低零件成本，提高供應鏈敏捷斷點。

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