1、ECU故障診斷介紹

完整的ECU故障診斷系統包括兩個部分：車內在線診斷系統和車外離線診斷系統。

l車內在線診斷系統，其用于監測車身內部的傳感器和電子控制單元的工作情況，并根據這些數據信息自動檢測系統故障，并將以故障代碼的形式保存，同時點亮相對應故障燈提醒駕駛人員。車內在線診斷系統在汽車行駛過程是實時運行的，實時監測汽車各控制器的狀態，假如行駛過程中，發動機突然出現故障，那么該系統就會監測到，并且給出不同故障的應對策略，比如點亮儀表中的發動機故障指示燈，引起駕駛員的注意。除了發動機故障之外，汽車儀表中還會出現右側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，其通過向車內在線診斷系統發送服務請求，讀取相應的故障碼信息以及清除故障碼，并完成診斷協議提供的其他服務。具體來說，就是當駕駛員從汽車儀表發現有故障指示燈亮了，但他也不知道具體是什么故障，這時將車開到4S店，由維護人員用專門的診斷工具檢查，這個檢查過程用到的就是車外離線診斷系統。

這樣將車內在線診斷系統和車外離線診斷系統配合使用，就可以對汽車故障進行完整地診斷，不斷檢測系統的異常點，從中找出潛在故障，一方面采取臨時補救措施，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，必要時還點亮故障指示燈告訴駕駛員。

2、ECU故障類型

ECU故障診斷系統都會檢測哪些故障？

從ECU技術研發角度來將，不外乎為四大類：

1)機械/系統故障，通常指執行器的故障，這類故障可通過相應的信號或數據來監測，以發動機控制系統為例，下同，比如噴油嘴無法開啟，或活塞桿運動波動大，或火花塞無法點火等等。

2)電子器件故障，通常指傳感器，電磁閥或電機的故障等，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的某個模塊失效，外圍芯片出現故障信息，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（跑飛）， 除零，溢出等等。

以上這些故障數量會特別多，那么實際開發過程中怎么能全面地考慮到位？通常采用FMEA或FTA在系統和軟件level進行初始的潛在故障分析，詳細地一一列舉歸納，再作為故障診斷開發的需求輸入。

3、ECU故障診斷機制

ECU故障診斷過程包括以下兩個步驟：

第1步是車內在線診斷系統先通過ECU內部軟硬件功能模塊實現自我診斷，即每個故障函數將會檢測兩個狀態標志，即監控條件標志（Monitor Condition，MC）和故障條件標志（Fault Condition，FC）：

1) 監控條件標識用來表示診斷是否有效，即檢測故障的前提條件是否滿足，比如電磁閥關閉的時候，是不需要檢測電磁閥有無堵塞故障；

2) 故障條件標識用表示診斷是否已經檢測到故障，比如電磁閥已打開，但監測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，根據監控條件標識和故障條件標識出現的次數或時間或頻率來確認故障，比如采用基于計數器的debounce算法，就是根據監控條件標識和故障條件標識的狀態來決定是否計數器需要累加或累減，在此過程中，當計數器的累計次數達到，那么就確認故障。

當故障被確認，那么車內診斷系統一方面將故障代碼及相關數據存入ECU內部的非易失存儲器內；另一方面需要根據故障的嚴重程度決定是否點亮故障指示燈以及點亮何種顏色，以此來告訴駕駛人員故障的存在，同時車內診斷系統還需要根據故障的嚴重程度決定做怎樣的處理，比如變速箱控制系統出現故障，可能出現只能采用跛行回家模式。通過上述機制，我們就可以在汽車行駛過程中，由車內診斷診斷系統實時監控汽車電子控制系統各組成部分的工作狀態，從而檢測電子控制系統中的故障。

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備讀取車內診斷系統所存儲的診斷信息（比如DTC），從而判斷故障發生的位置和原因，進而決定維修方案。這里實現車外離線診斷的關鍵在于如何實現診斷設備和ECU之間的診斷服務和通信機制，即制定規范的診斷協議，包括UDS服務相關的ISO14229， CAN傳輸相關的ISO15765，和OBD相關的ISO15031。

以上故障診斷機制通過AUTOSAR故障診斷模塊實現如下圖所示：

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

Dem負責對故障診斷數據（如故障凍結幀）進行處理，保存以及管理。為了讀取和保存故障信息，DEM需要通過NVM提供的服務訪問非易失存儲器。同時Dem向Dcm提供訪問故障數據的接口，如讀取和清楚故障碼。

Dcm模塊遵循ISO14229-1, ISO15031-5, ISO15765-4和J1939標準等，主要實現UDS和OBD的診斷服務，即處理診斷數據流和管理診斷狀態，包括診斷會話和安全狀態，檢查診斷服務的請求是否滿足條件等功能。

Dem對一個事件的診斷是由Dem模塊和SW-C共同完成的，由應用層軟件的SW-C或底層軟件BSW中的Monitor函數實時監控需要檢測的部分,即MC和FC。當檢測到錯誤時，就需要將這個錯誤報告給Dem模塊并判斷是否出現故障，即采用相應的Debounce算法。Dem再調用NVRAM的讀寫接口，存儲故障信息；同時Dem進行故障處理，當需要給駕駛人員作出故障指示，則控制SW-C中的controlling indicator點燈和文本信息提示。

當維修人員查找故障時，則通過Dcm模塊對接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

上述簡單介紹了ECU故障診斷系統的概念，類型和機制，后續再深入細節，做進一步探討。

審核編輯 ：李倩