CN102540018A - Can总线耐久度和可靠性评估装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种CAN总线耐久度和可靠性评估装置和方法，属于汽车领域。装置：电压采集单元、电流采集单元、温度采集单元、CAN信号采集单元和处理评估单元。方法：实时采集和记录被测车辆的CAN总线的相关参数，所述参数包括所述被测车辆的30线和15线的电压、电流、各总线节点温度和所述CAN总线的CAN信号；对采集的电压、电流、温度和CAN信号进行处理；根据处理后的电压、电流、温度、CAN信号、以及预置的CAN总线耐久度和可靠性参照表，对所述被测车辆的CAN总线的耐久度和可靠性进行评估。通过本发明，能在整车进行路试或实际运行过程中，对CAN总线的耐久度和可靠性进行评估。

Description

CAN总线耐久度和可靠性评估装置和方法

技术领域

本发明涉及汽车领域，特别涉及一种CAN总线耐久度和可靠性评估装置和方法。

背景技术

随着汽车电子技术的发展，CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线被越来越普遍地应用于汽车上。通过CAN总线，汽车上所有ECU(Flectronic Control Unit，电子控制单元)能够形成一个进行信息传递的网络系统。

其中，为了确保汽车性能稳定及ECU间的通信正常，CAN总线的耐久度和可靠性变得尤为重要。通常情况下，研发人员在开发过程中对CAN总线的耐久度和可靠性进行测试。具体包括，对CAN总线中各总线节点进行基于零部件的物理层测试、以及基于台架的网络管理测试和信号功能测试。若通过这些测试，被测CAN总线就被判为合格、可装车使用。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

装车完成后，整车在进行路试或实际运行过程中，往往会因为处于不同的工况而出现CAN总线方面的一些故障。为了避免这个问题，需在整车进行路试或实际运行过程中对CAN总线的耐久度和可靠性进行测试。而现有的零部件法和台架法均为静态测试，不能在整车进行路试或实际运行过程中对CAN总线的耐久度和可靠性进行测试。

发明内容

为了在整车进行路试或实际运行过程中，对CAN总线的耐久度和可靠性进行评估，本发明实施例提供了一种CAN总线耐久度和可靠性评估装置和方法。所述技术方案如下：

一种CAN总线耐久度和可靠性评估装置，包括电压采集单元、电流采集单元、温度采集单元、CAN信号采集单元和处理评估单元：

所述电压采集单元，用于实时采集被测车辆的30线和15线的电压；

所述电流采集单元，用于实时采集所述30线和所述15线的电流；

所述温度采集单元，用于实时采集所述被测车辆的CAN总线的各总线节点的温度；

所述CAN信号采集单元，用于实时采集和记录所述CAN总线的高速和低速两个通道中的CAN信号，并记录采集的电压、电流和温度；

所述处理评估单元，用于对采集的电压、电流、温度和CAN信号进行处理；并根据处理后的电压、电流、温度、CAN信号、以及预置的CAN总线耐久度和可靠性参照表，对所述被测车辆的CAN总线的耐久度和可靠性进行评估。

其中，所述电压采集单元包括：

分别与所述被测车辆的车载自动诊断系统诊断口中所述30线、所述15线和地线相连的电压传感器、以及分别与所述电压传感器和所述CAN信号采集单元相连的第一模拟量采集模块。

其中，所述电流采集单元包括：

分别与所述30线和所述15线相连的电流传感器、以及分别与所述电流传感器和所述CAN信号采集单元相连的第二模拟量采集模块。

其中，所述温度采集单元包括：

分别与所述各总线节点相连的热电偶、以及分别与所述热电偶和所述CAN信号采集单元相连的温度采集模块。

其中，所述CAN信号采集单元为，分别与所述被测车辆的车载自动诊断系统诊断口中CAN接口和所述处理评估单元相连的数据记录仪。

其中，所述处理评估单元包括：

笔记本电脑、与所述笔记本电脑连接的CAN卡、以及分别与所述CAN卡和所述CAN信号采集单元连接的CAN收发器。

其中，所述处理评估单元还用于：

根据采集的所述CAN信号，检测并提示故障总线节点；同时显示所述故障总线节点在故障时间内的电压、电流、温度和CAN信号。

一种CAN总线耐久度和可靠性评估方法，所述方法包括：

实时采集和记录被测车辆的CAN总线的相关参数，所述参数包括所述被测车辆的30线和15线的电压、电流、各总线节点温度和所述CAN总线的CAN信号；

对采集的电压、电流、温度和CAN信号进行处理；

根据处理后的电压、电流、温度、CAN信号、以及预置的CAN总线耐久度和可靠性参照表，对所述被测车辆的CAN总线的耐久度和可靠性进行评估。

其中，所述对采集的电压、电流、温度和CAN信号进行处理，包括：

在同一时间轴内显示所述采集的电压、电流、温度和CAN信号曲线；

在所述时间轴上选取一段时间，计算所述电压、电流、温度和CAN信号在所述一段时间的均值。

其中，所述根据处理后的电压、电流、温度、CAN信号、以及预置的CAN总线耐久度和可靠性参照表，对所述被测车辆的CAN总线的耐久度和可靠性进行评估，包括：

根据处理后的电压、电流、温度和CAN信号，在所述预置的CAN总线耐久度和可靠性参照表中，查询所述处理后的电压、电流、温度和CAN信号对应的耐久度和可靠性；

将所述对应的CAN总线耐久度和可靠性显示出来。

其中，所述方法还包括：

根据采集的所述CAN信号，检测并提示故障总线节点；

同时显示所述故障总线节点在故障时间内的电压、电流、温度和CAN信号。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过电压采集单元实时采集被测车辆的30线和15线的电压；电流采集单元实时采集所述30线和所述15线的电流；温度采集单元实时采集所述被测车辆的CAN总线的各总线节点的温度；CAN信号采集单元实时采集和记录所述CAN总线的高速和低速两个通道中的CAN信号，并记录采集的电压、电流和温度；处理评估单元对采集的电压、电流、温度和CAN信号进行处理；并根据处理后的电压、电流、温度、CAN信号、以及预置的CAN总线耐久度和可靠性参照表，对所述被测车辆的CAN总线的耐久度和可靠性进行评估；能够在整车进行路试或实际运行过程中，对CAN总线的耐久度和可靠性进行评估。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1中提供的一种CAN总线耐久度和可靠性评估装置的结构示意图；

图2是本发明实施例2中提供的一种CAN总线耐久度和可靠性评估装置的结构示意图；

图3是本发明实施例3中提供的一种CAN总线耐久度和可靠性评估方法的流程图；

图4是本发明实施例4中提供的一种CAN总线耐久度和可靠性评估方法的流程图；

图5是本发明实施例4中提供的提示故障总线节点的示意图；

图6是本发明实施例4中提供的同一时间轴内显示采集的电压、电流、温度和CAN信号曲线的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

参见图1，本发明实施例1提供了一种CAN总线耐久度和可靠性评估装置。该装置具体包括：电压采集单元101、电流采集单元102、温度采集单元103、CAN信号采集单元104和处理评估单元105：

电压采集单元101，用于实时采集被测车辆的30线a1和15线a2的电压。

电流采集单元102，用于实时采集30线a1和15线a2的电流。

温度采集单元103，用于实时采集被测车辆的CAN总线的各总线节点b的温度。

CAN信号采集单元104，用于实时采集和记录CAN总线的高速和低速两个通道中的CAN信号，并记录采集的电压、电流和温度。

处理评估单元105，用于对采集的电压、电流、温度和CAN信号进行处理；并根据处理后的电压、电流、温度、CAN信号、以及预置的CAN总线耐久度和可靠性参照表，对被测车辆的CAN总线的耐久度和可靠性进行评估。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过电压采集单元实时采集被测车辆的30线和15线的电压；电流采集单元实时采集30线和15线的电流；温度采集单元实时采集被测车辆的CAN总线的各总线节点的温度；CAN信号采集单元实时采集和记录CAN总线的高速和低速两个通道中的CAN信号，并记录采集的电压、电流和温度；处理评估单元对采集的电压、电流、温度和CAN信号进行处理；并根据处理后的电压、电流、温度、CAN信号、以及预置的CAN总线耐久度和可靠性参照表，对被测车辆的CAN总线的耐久度和可靠性进行评估；能够在整车进行路试或实际运行过程中，对CAN总线的耐久度和可靠性进行评估。

实施例2

参见图2，本发明实施例2提供了一种CAN总线耐久度和可靠性评估装置的优选例。该装置具体包括：电压采集单元201、电流采集单元202、温度采集单元203、CAN信号采集单元204和处理评估单元205。

进一步地，电压采集单元201与被测车辆的OBD(On-Board Diagnostics，车载自动诊断系统)诊断口a中30线a1、15线a2和GND(Ground，地线)a3相连；电流采集单元202与30线a1和15线a2相连；温度采集单元203与被测车辆CAN总线的各总线节点b相连；CAN信号采集单元204分别与OBD诊断口a中CAN接口a4、电压采集单元201、电流采集单元202和温度采集单元203相连；处理评估单元205则与CAN信号采集单元204相连。

其中，OBD监测汽车的发动机系统运行状态，并提供给外部设备以获取发动机系统各部件工作数据的接口。OBD诊断口a包括30线a1、15线a2和GNDa3的接口、以及CAN接口a4。

其中，电压采集单元201，用于实时采集被测车辆的30线a1和15线a2的电压。其中，汽车的30线a1为常电源线，该线不受点火开关控制，任何时候该线上都会有电。而15线a2为点火线，当点火开关处在ON档时，该线上电，即由点火开关控制该线上的电源。GNDa3为地线或0线。

具体地，电压采集单元201包括，分别与被测车辆的OBD诊断口a中30线a1、15线a2和GNDa3相连的电压传感器、以及分别与电压传感器和CAN信号采集单元204相连的第一模拟量采集模块。其中，第一模拟量采集模块将电压传感器采集的电压模拟量经AD变换后，传输到CAN信号采集单元204进行存储记录。

其中，电流采集单元202，用于实时采集30线a1和15线a2的电流。

具体地，电流采集单元202与电压采集单元201结构相同，包括分别与30线a1和15线a2相连的电流传感器、以及分别与电流传感器和CAN信号采集单元204相连的第二模拟量采集模块。值得说明的是，第一模拟量采集模块和第二模拟量采集模块为同一个模拟量采集模块。

其中，温度采集单元203，用于实时采集被测车辆的CAN总线的各总线节点b的温度。

具体地，温度采集单元203包括，分别与各总线节点b相连的热电偶、以及分别与热电偶和CAN信号采集单元204相连的温度采集模块。

其中，CAN信号采集单元204，用于实时采集和记录CAN总线的高速(CAN_H)和低速(CAN_L)两个通道中的CAN信号，并记录采集的电压、电流和温度。优选地，CAN信号采集单元204具体为，分别与被测车辆的OBD诊断口a中CAN接口a4、电压采集单元201、电流采集单元202、温度采集单元203和处理评估单元205相连的数据记录仪。

其中，前述数据记录仪将分别与第一、第二模拟量采集模块和温度采集模块相连，用于存储并记录这两个模块转换后的数字信号，并将这些数字信号传输到处理评估单元205。

其中，处理评估单元205，用于对采集的电压、电流、温度和CAN信号进行处理；并根据处理后的电压、电流、温度、CAN信号、以及预置的CAN总线耐久度和可靠性参照表，对被测车辆的CAN总线的耐久度和可靠性进行评估。

其中，预先在处理评估单元205中设置CAN总线耐久度和可靠性参照表。该CAN总线耐久度和可靠性参照表为，标准工况下整车路试过程中所测试出的CAN总线全寿命的耐久度和可靠性。具体地，CAN总线耐久度和可靠性参照表中采用电压、电流、温度和CAN信号对耐久度和可靠性进行标记。

进一步地，处理评估单元205接收到采集的电压、电流、温度和CAN信号信息后，首先将对这些信息进行处理。具体地，可采用相关数据处理软件，在同一时间轴内显示采集的电压、电流、温度和CAN信号曲线；在时间轴上选取一段时间，计算电压、电流、温度和CAN信号在这一段时间的均值。完成处理后，再根据CAN总线耐久度和可靠性参照表，对被测车辆CAN总线的耐久度和可靠性进行评估。具体地，根据处理后的电压、电流、温度和CAN信号，在预置的CAN总线耐久度和可靠性参照表中，查询处理后的电压、电流、温度和CAN信号对应的耐久度和可靠性；将对应的CAN总线耐久度和可靠性显示出来。

具体地，处理评估单元205包括，笔记本电脑、与笔记本电脑连接的CAN卡、以及分别与CAN卡和CAN信号采集单元连接的CAN收发器。其中，CAN卡与笔记本电脑的PCMCIA接口连接。

进一步地，处理评估单元205还用于，根据采集的CAN信号，检测并提示故障总线节点b；同时显示该故障总线节点b在故障时间内的电压、电流、温度和CAN信号。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过电压采集单元实时采集被测车辆的30线和15线的电压；电流采集单元实时采集30线和15线的电流；温度采集单元实时采集被测车辆的CAN总线的各总线节点的温度；CAN信号采集单元实时采集和记录CAN总线的高速和低速两个通道中的CAN信号，并记录采集的电压、电流和温度；处理评估单元对采集的电压、电流、温度和CAN信号进行处理；并根据处理后的电压、电流、温度、CAN信号、以及预置的CAN总线耐久度和可靠性参照表，对被测车辆的CAN总线的耐久度和可靠性进行评估；能够在整车进行路试或实际运行过程中，对CAN总线的耐久度和可靠性进行评估。

实施例3

参见图3，本发明实施例3提供了一种CAN总线耐久度和可靠性评估方法，具体包括：

301：实时采集和记录被测车辆的CAN总线的相关参数，该参数包括被测车辆的30线a1和15线a2的电压、电流、各总线节点b温度和CAN总线的CAN信号。

302：对采集的电压、电流、温度和CAN信号进行处理。

303：根据处理后的电压、电流、温度、CAN信号、以及预置的CAN总线耐久度和可靠性参照表，对被测车辆的CAN总线的耐久度和可靠性进行评估。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过电压采集单元实时采集被测车辆的30线和15线的电压；电流采集单元实时采集30线和15线的电流；温度采集单元实时采集被测车辆的CAN总线的各总线节点的温度；CAN信号采集单元实时采集和记录CAN总线的高速和低速两个通道中的CAN信号，并记录采集的电压、电流和温度；处理评估单元对采集的电压、电流、温度和CAN信号进行处理；并根据处理后的电压、电流、温度、CAN信号、以及预置的CAN总线耐久度和可靠性参照表，对被测车辆的CAN总线的耐久度和可靠性进行评估；能够在整车进行路试或实际运行过程中，对CAN总线的耐久度和可靠性进行评估。

实施例4

参见图4，本发明实施例4提供了一种CAN总线耐久度和可靠性评估方法的优选例，具体包括：

401：实时采集和记录被测车辆的CAN总线的相关参数，该参数包括被测车辆的30线a1和15线a2的电压、电流、各总线节点b温度和CAN总线的CAN信号。

具体地，表1中列举了整车在路试过程中常出现的CAN总线问题。容易知道，通过被测车辆的30线a1和15线a2的电压和电流、各总线节点b温度、以及CAN总线的CAN信号，能够对CAN总线的耐久度和可靠性进行衡量。

表1

402：根据采集的CAN信号，检测并提示故障总线节点b；同时显示故障总线节点b在故障时间内的电压、电流、温度和CAN信号。

其中，采集的CAN信号即CAN总线中传递的总线报文信息。根据该传递的总线报文信息，能够检测出出现故障的总线节点b。

具体地，针对某个总线节点b可能发生停止通信、进入BUS OFF状态、发出错误帧和总线通信超时等故障情况设置相应的触发条件，系统根据该触发条件实时检测采集到的CAN信号。若发生这些故障情况，系统会提示发生故障的总线节点b。例如，参见图5，针对总线通信超时，系统采用文本文档的方式提示发生故障的总线节点b。图5中矩形框标记出的文字部分表示，ID＝2C0h的总线节点b在13.199955(s)时出现报文超时。同时，当检测到故障总线节点b时，触发记录该总线节点b在故障时间的CAN信号；并且电压、电流、温度等采集模块也会同时触发记录；记录完成后，显示记录的电压、电流、温度和CAN信号。

值得说明的是，工作人员通过检查系统提示的故障总线节点b，查阅故障时间内记录的CAN信号等信息，能够检查是否发生电源电压或电流不稳定、温度有剧烈变化等异常。另外，工作人员还可以通过筛选法，有目的性地对故障总线节点b的30线a1和/或15线a2电压和电流，CAN线信号，CAN线电压等信息进行采集，以及随着分析的深入而选定某些PIN脚的电压或电流进行监控，逐步确定故障点。

403：对采集的电压、电流、温度和CAN信号进行处理。

进一步地，本步骤包括：

4031：在同一时间轴内显示采集的电压、电流、温度和CAN信号曲线。

其中，本发明实施例4中将CAN信号处理成电平信号。

4032：在时间轴上选取一段时间，计算电压、电流、温度和CAN信号在该段时间的均值。

值得说明的是，402中显示故障总线节点b在故障时间内的电压、电流、温度和CAN信号的动作，可以在4031或4032完成之后进行，即显示对应的处理后的电压、电流、温度和CAN信号曲线。例如，参见图6，矩形框标记的内容，为针对前述故障总线节点2C0h在故障时间13.199955(s)处对应的处理后的电压、电流、温度和CAN信号曲线。工作人员根据该图，能够初步分析出在发生超时的时间点处，2C0h节点的供电电压出现短时欠压，并且电流有短时的冲击，并判断可能是CAN收发电路耐电源线传导抗扰能力不足的原因。

404：根据处理后的电压、电流、温度、CAN信号、以及预置的CAN总线耐久度和可靠性参照表，对被测车辆的CAN总线的耐久度和可靠性进行评估。

进一步地，本步骤包括：

4041：根据处理后的电压、电流、温度和CAN信号，在预置的CAN总线耐久度和可靠性参照表中，查询处理后的电压、电流、温度和CAN信号对应的耐久度和可靠性。

其中，预先在系统中设置CAN总线耐久度和可靠性参照表。

4042：将对应的CAN总线耐久度和可靠性显示出来。

其中，将对应的CAN总线耐久度和可靠性通过显示屏显示给工作人员或用户阅览。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过电压采集单元实时采集被测车辆的30线和15线的电压；电流采集单元实时采集30线和15线的电流；温度采集单元实时采集被测车辆的CAN总线的各总线节点的温度；CAN信号采集单元实时采集和记录CAN总线的高速和低速两个通道中的CAN信号，并记录采集的电压、电流和温度；处理评估单元对采集的电压、电流、温度和CAN信号进行处理；并根据处理后的电压、电流、温度、CAN信号、以及预置的CAN总线耐久度和可靠性参照表，对被测车辆的CAN总线的耐久度和可靠性进行评估；能够在整车进行路试或实际运行过程中，对CAN总线的耐久度和可靠性进行评估。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种CAN总线耐久度和可靠性评估装置，其特征在于，所述装置包括电压采集单元、电流采集单元、温度采集单元、CAN信号采集单元和处理评估单元：

所述电压采集单元，用于实时采集被测车辆的30线和15线的电压；

所述电流采集单元，用于实时采集所述30线和所述15线的电流；

所述温度采集单元，用于实时采集所述被测车辆的CAN总线的各总线节点的温度；

所述CAN信号采集单元，用于实时采集和记录所述CAN总线的高速和低速两个通道中的CAN信号，并记录采集的电压、电流和温度；

所述处理评估单元，用于对采集的电压、电流、温度和CAN信号进行处理；并根据处理后的电压、电流、温度、CAN信号、以及预置的CAN总线耐久度和可靠性参照表，对所述被测车辆的CAN总线的耐久度和可靠性进行评估。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电压采集单元包括：

分别与所述被测车辆的车载自动诊断系统诊断口中所述30线、所述15线和地线相连的电压传感器、以及分别与所述电压传感器和所述CAN信号采集单元相连的第一模拟量采集模块。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电流采集单元包括：

分别与所述30线和所述15线相连的电流传感器、以及分别与所述电流传感器和所述CAN信号采集单元相连的第二模拟量采集模块。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温度采集单元包括：

分别与所述各总线节点相连的热电偶、以及分别与所述热电偶和所述CAN信号采集单元相连的温度采集模块。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述CAN信号采集单元为，

分别与所述被测车辆的车载自动诊断系统诊断口中CAN接口和所述处理评估单元相连的数据记录仪。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理评估单元包括：

笔记本电脑、与所述笔记本电脑连接的CAN卡、以及分别与所述CAN卡和所述CAN信号采集单元连接的CAN收发器。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理评估单元还用于：

根据采集的所述CAN信号，检测并提示故障总线节点；同时显示所述故障总线节点在故障时间内的电压、电流、温度和CAN信号。

8.一种CAN总线耐久度和可靠性评估方法，其特征在于，所述方法包括：

实时采集和记录被测车辆的CAN总线的相关参数，所述参数包括所述被测车辆的30线和15线的电压、电流、各总线节点温度和所述CAN总线的CAN信号；

对采集的电压、电流、温度和CAN信号进行处理；

根据处理后的电压、电流、温度、CAN信号、以及预置的CAN总线耐久度和可靠性参照表，对所述被测车辆的CAN总线的耐久度和可靠性进行评估。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述对采集的电压、电流、温度和CAN信号进行处理，包括：

在同一时间轴内显示所述采集的电压、电流、温度和CAN信号曲线；

在所述时间轴上选取一段时间，计算所述电压、电流、温度和CAN信号在所述一段时间的均值。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据处理后的电压、电流、温度、CAN信号、以及预置的CAN总线耐久度和可靠性参照表，对所述被测车辆的CAN总线的耐久度和可靠性进行评估，包括：

根据处理后的电压、电流、温度和CAN信号，在所述预置的CAN总线耐久度和可靠性参照表中，查询所述处理后的电压、电流、温度和CAN信号对应的耐久度和可靠性；

将所述对应的CAN总线耐久度和可靠性显示出来。

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