CN104579816B - 诊断车辆网络的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车辆网络健康评估。确定车辆健康状况包括发送请求给网关装置以开始对车辆网络的诊断测试。该请求包括指令以在预定时段测量网关装置产生的电压。车辆健康状况的确定是进一步地通过把该请求转化成探测信号并且在车辆网络的差分总线上维护该探测信号。健康状况的确定是进一步地通过在预定时段测量差分总线的高电平总线上的电压和测量差分总线的低电平总线上的电压,计算高电平总线上测量的电压与低电平总线上测量的电压之间的差值,把该差值与预定标准电压值作比较,其结果表明健康状况。

Description

诊断车辆网络的方法和系统
技术领域
本发明涉及车辆诊断,并且更详细地涉及使用车辆诊断确定车辆网络健康的方法学。
背景技术
由于通常需要的设备,执行车辆网络诊断会是昂贵的。 另外,车辆网络诊断方法通常需要对测试者部分进行某种类型的训练。 例如,执行车辆网络诊断的一个方法包括使用电压表测量总线电压。 该方法包括由操作员把数字万用表(DVOM)物理连接到车辆数据链连接器(DLC)或OBDII的引脚上。 这个过程花费时间执行。 进一步地,在有源控制器区域网(CAN)总线上,这个过程会是困难的,因为,CAN信号会干扰测量。
其它方法包括使用示波器来估计波形(这需要训练)和使用电阻表来测量电阻;无论如何,为了这样做,车辆必须断电。
因此,需要的是一种方式来进行低成本和简化的车辆网络诊断。
发明内容
在本发明的一个实施例中,提供一种方法。 该方法包括通过计算机处理器发送请求给网关装置以开始对车辆网络的诊断测试。 该请求包括指令以在预定时段测量诊断测试期间网关装置产生的电压。 该网关装置可通信地连接到车辆网络和计算机处理器。 该方法还包括通过该网关装置把该请求转化成探测信号并且在车辆网络的差分总线上维护(assert)该探测信号。 该探测信号配置成把车辆网络上的节点激活成显性状态。 该方法进一步地包括在预定时段测量差分总线的高电平总线上的电压和测量差分总线的低电平总线上的电压。 该方法进一步地包括计算高电平总线上测量的电压与低电平总线上测量的电压之间的差值,把该差值与预定标准电压值作比较,以及确定作为该比较的函数的车辆网络的健康状况。
在本发明的另一示范性实施例中,提供一种系统。 该系统包括计算机处理器、可通信地连接到该计算机处理器和车辆的车辆网络的网关装置以及可由该计算机处理器执行的应用程序。 该应用程序配置成执行方法。 该方法包括通过计算机处理器发送请求给网关装置以开始对车辆网络的诊断测试。 该请求包括指令以在预定时段测量诊断测试期间网关装置产生的电压。 该方法还包括通过该网关装置把该请求转化成探测信号并且在车辆网络的差分总线上维护该探测信号。 该探测信号配置成把车辆网络上的节点激活成显性状态。 该方法进一步地包括在预定时段测量差分总线的高电平总线上的电压和测量差分总线的低电平总线上的电压,计算高电平总线上测量的电压与低电平总线上测量的电压之间的差值,把该差值与预定标准电压值作比较,以及确定作为该比较的函数的车辆网络的健康状况。
在本发明的又一另外示范性实施例中,提供一种计算机程序产品。 计算机程序产品包括嵌有程序代码的计算机可读存储介质,该程序代码在由计算机处理器执行时促使计算机处理器执行方法。 该方法包括通过计算机处理器发送请求给网关装置以开始对车辆网络的诊断测试。 该请求包括指令以在预定时段测量诊断测试期间网关装置产生的电压。该方法还包括通过该网关装置把该请求转化成探测信号并且在车辆网络的差分总线上维护该探测信号。 该探测信号配置成把车辆网络上的节点激活成显性状态。 该方法进一步地包括在预定时段测量差分总线的高电平总线上的电压和测量差分总线的低电平总线上的电压,计算高电平总线上测量的电压与低电平总线上测量的电压之间的差值,把该差值与预定标准电压值作比较,以及确定作为该比较的函数的车辆网络的健康状况。
本发明提供下列技术方案。
技术方案1. 一种方法,包括:
通过计算机处理器发送请求给网关装置以开始对车辆网络的诊断测试,该请求包括指令以在预定时段测量诊断测试期间网关装置产生的电压,该网关装置通信地连接到车辆网络和计算机处理器;
通过该网关装置把该请求转化成探测信号并且在车辆网络的差分总线上维护该探测信号,该探测信号配置成把车辆网络上的节点激活成显性状态;
在预定时段测量差分总线的高电平总线上的电压和测量差分总线的低电平总线上的电压;
计算高电平总线上测量的电压与低电平总线上测量的电压之间的差值;
把该差值与预定标准电压值作比较;以及
确定作为该比较的函数的车辆网络的健康状况。
技术方案2. 如技术方案1所述的方法,其中,确定健康状况包括,当预定标准电压值与高电平总线上测量的电压和低电平总线上测量的电压之间的差值之间的差值超过预定值时确定车辆网络具有故障。
技术方案3. 如技术方案1所述的方法,其中,节点通信地连接到电子控制单元。
技术方案4. 如技术方案1所述的方法,其中,所述预定时段规定了脉冲宽度,该脉冲宽度足够大以使节点完成规定的差错序列。
技术方案5. 如技术方案4所述的方法,其中,车辆网络是控制器区域网。
技术方案6. 如技术方案5所述的方法,其中,脉冲宽度是12位。
技术方案7. 如技术方案1所述的方法,其中,按序测量高电平总线上的电压和低电平总线上的电压。
技术方案8. 如技术方案1所述的方法,其中,该网关装置包括车辆通信接口。
技术方案9. 如技术方案1所述的方法,其中,该网关装置一体地固定到车辆。
技术方案10. 一种系统,包括:
计算机处理器;
网关装置,其通信地连接到计算机处理器和车辆的车辆网络;和
由计算机处理器执行的应用程序,应用程序配置成执行方法,该方法包括:
通过计算机处理器发送请求给网关装置以开始对车辆网络的诊断测试,该请求包括指令以在预定时段测量诊断测试期间网关装置产生的电压;
通过该网关装置把该请求转化成探测信号并且在车辆网络的差分总线上维护该探测信号,该探测信号配置成把车辆网络上的节点激活成显性状态;
在预定时段测量差分总线的高电平总线上的电压和测量差分总线的低电平总线上的电压;
计算高电平总线上测量的电压与低电平总线上测量的电压之间的差值;
把该差值与预定标准电压值作比较;和
确定作为该比较的函数的车辆网络的健康状况。
技术方案11. 如技术方案10所述的系统,其中,确定健康状况包括,当预定标准电压值与高电平总线上测量的电压和低电平总线上测量的电压之间的差值之间的差值超过预定值时确定车辆网络具有故障。
技术方案12. 如技术方案10所述的系统,其中,节点通信地连接到电子控制单元。
技术方案13. 如技术方案10所述的系统,其中,该预定时段规定了脉冲宽度,该脉冲宽度足够大以使节点完成规定的差错序列。
技术方案14. 如技术方案13所述的系统,其中,车辆网络是控制器区域网。
技术方案15. 如技术方案14所述的系统,其中,脉冲宽度是12位。
技术方案16. 如技术方案10所述的系统,其中,按序测量高电平总线上的电压和低电平总线上的电压。
技术方案17. 如技术方案10所述的系统,其中,该网关装置包括车辆通信接口。
技术方案18. 如技术方案10所述的系统,其中,该网关装置一体地固定到车辆。
技术方案19. 一种计算机程序产品包括嵌有程序代码的计算机可读存储介质,该程序代码在由计算机处理器执行时促使计算机处理器执行方法,该方法包括:
通过计算机处理器发送请求给网关装置以开始对车辆网络的诊断测试,该请求包括指令以在预定时段测量诊断测试期间网关装置产生的电压,该网关装置通信地连接到车辆网络和计算机处理器;
通过该网关装置把该请求转化成探测信号并且在车辆网络的差分总线上维护该探测信号,该探测信号配置成把车辆网络上的节点激活成显性状态;
在预定时段测量差分总线的高电平总线上的电压和测量差分总线的低电平总线上的电压;
计算高电平总线上测量的电压与低电平总线上测量的电压之间的差值;
把该差值与预定标准电压值作比较;和
确定作为该比较的函数的车辆网络的健康状况。
技术方案20. 如技术方案19所述的计算机程序产品,其中,确定健康状况包括,当预定标准电压值与高电平总线上测量的电压和低电平总线上测量的电压之间的差值之间的差值超过预定值时确定车辆网络具有故障。
通过下面结合附图对本发明的详细说明,本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点将更明显。
附图说明
仅仅举例来说,其它特征、优点和详情出现在下面详细说明的实施例中,该详细说明参照附图,其中:
图1描述根据本发明实施例的用于确定车辆网络健康的系统的框图;
图2是流程图,描述根据本发明实施例的用于确定车辆网络健康的过程;
图3是由根据本发明的第一实施例的诊断测试获得的电压测量值的图形描述;
图4是由根据本发明的第二实施例的诊断测试获得的电压测量值的图形描述;和
图5是由根据本发明的第三实施例的诊断测试获得的电压测量值的图形描述。
具体实施方式
下面的描述本质上仅仅是示范性,并且不意图限制本发明、其应用或用途。 应当理解,在全部附图中,相应的附图标记代表相同或相应的部件和特征。
根据本发明的示范性实施例,提供使用诊断测试过程确定车辆网络健康的系统和方法。 该诊断测试过程识别车辆网络上是否会出现间歇问题。 该诊断测试过程发送周期性探测信号(本文也称作数字信号)给车辆网络并且测量该网络上产生的电压。 该电压测量值与电压标准值相比以确定网络上是否存在故障状况。
现在看向图1,系统100包括计算机处理器102和车辆104的一部分,它们都可通信地连接到网关装置106。 车辆104又包括节点108a - 108n,每个节点都服务相应的电子控制器(ECU)。 在一个实施例中,节点108a - 108n与它们相应的ECU一体。
计算机处理器102包括用于处理数据的硬件元件(例如电路、逻辑磁心、寄存器等等),这些数据配置成促进车辆104的各个部件的诊断测试,例如那些与车辆发动机控制模块相关的。 计算机处理器102与网关装置106通信以发送和接收车辆104的诊断测试中使用的信息,如本文描述的。 在一个实施例中,计算机处理器102是远程设备,其通过穿通接线(interface connection)例如USB电缆连接到网关装置106。
这些节点108a - 108n充当至车辆104中的它们各自的ECU的连接点,并且可通信地连接到车辆104的通信网络110。 这些节点108a - 108n配置成与它们各自的ECU通信,以及通过网络110彼此通信。 这些节点108a - 108n都可以包括一个或多个微处理器和存储器。 这些节点108a-108n连同它们的ECU一起利用微处理器以处理来自车辆传感器(例如发动机传感器,诸如燃料喷射传感器、正时装置、氧传感器、冷却剂传感器、进气传感器等等)的输入,并且按照车辆部件的相应功能传送该信息给车辆部件,例如车辆中的其它ECU或模块,这又执行动作,例如驱动相应的致动器执行车辆功能。
这些节点108a-108n接收和传递消息,这些消息被确定传输给相应的节点108a-108n,例如,通过用于通信网络110内的相应节点的网络地址。 同样,网络地址可用于路由数据包通过网络110。
通信网络110可以是串行数据总线、并行总线或其它类型的连接。通信网络110可以包括无线通信技术(例如使用射频信号)。 在本文描述的实施例中,通信网络110是控制器区域网(CAN),其利用为此限定的标准协议。
将理解的是,虽然为了便于说明,仅仅参照图1的车辆104示出了一些部件,但是,通信网络110可以包括许多附加的部件,例如传感器、控制器、无线电收发机等等。
网关装置106可以执行在硬件、软件或它们的组合中。 网关装置106把从计算机处理器102接收到的程序指令转化成电信号,这些电信号被维护成网络110上的探测信号。 通过网关装置106中存在的电子电路把探测信号施加于网络110。 为此,网关装置106可以包括模拟-数字和数字-模拟转换器。
在一个实施例中,网关装置106可以一体地连接到车辆104(例如,在制造时设计到车辆104中)或可以是通过穿通接线连接到车辆104的独立装置。网关装置106可以执行为车辆通信接口(VCI)。
虽然示为图1的系统100中的两个独立装置,但是,将理解的是,这些实施例不是这样受限的。 例如,计算机处理器102可以与网关装置106一体以形成用于执行本文所述的诊断测试的单个单元。
计算机处理器102可以实施为任何计算装置,例如多种用途桌上型电脑或膝上型计算机,或者可以是便携式装置,例如智能电话机或平板电脑。 计算机处理器102可以无线地连接到网关装置106或者可以物理地连接在其上。 计算机处理器102执行应用程序112用于实施本文描述的示范性诊断测试。
现在看向图2,现在将描述实施例中执行诊断测试的过程。
在步骤202,计算机处理器102通过应用程序112发送请求给网关装置106以激活网关装置106并且开始诊断测试。 该请求包括指令以在预定时间量测量测试期间网关装置106产生的电压。 可以根据网络110的类型确定和调整这段时间 例如,如果网络110是CAN网络,期望的这段时间由参与网络节点完成指定的差错序列的时间量确定。 为此,CAN网络上的探测脉冲具有至少12位的脉冲宽度。
在步骤204,网关装置106通过其转化机构把该请求转化为探测信号(本文也称作探针脉冲和数字信号),并且在网关装置106处维护探测信号。在通信网络110的差分总线(例如高电平总线和低电平总线)上维护探测信号。 一旦接收到探测信号,节点就被激活成显性状态。
在步骤206,在短的延迟时间之后,在预定时段,在高电平总线和低电平总线上取得电压测量值。测量值可以包括按序在高电平总线和低电平总线上测量电压(例如,先是高电平总线,然后是低电平总线)。这些特征在图3-5中示出和描述。
在步骤208,应用程序112计算两个电压测量值(即来自高电平总线和低电平总线的测量值)之间的差值,在步骤210,应用程序112比较从步骤208获得的电压的差值与标示为通信网络110健康时的期望电压电平的预定标准电压值。 在步骤212,步骤210的结果表明网络110的健康状况。 例如,在健康的CAN网络中,该测量值为近似2.5伏特。 对于开路总线,这个电压将近似为3.0伏特,且短接总线将近似为0.0伏特。 可以周期性地(例如1/秒)维护探测信号,只要不极大地影响网络110的性能。
图3-5示出作为CAN网络的网络110的电压数据的图形描述,每个图形示出不同的电压条件。在图3-5中,"x"轴反映以25微秒为单位的时间,"y"轴代表电压单位。
如图3所示,示出用于标准健康总线的CAN总线电压测试。 如总体上在310处示出的,CAN总线被驱使为活性状态,后面是在间隔320期间的延迟。 在该延迟之后,测量高电平CAN总线的电压值(CANH)(如330处所示),测量低电平CAN总线的电压值(CANL)(如340处所示)。 这两个测量值之间的差值在350示出。 因此,如图3所示,CANH测量值是3.6伏特,CANL测量值是1.13333伏特,差值是2.46667伏特。这个差值当它接近标准值2.5时,反映出健康网络。
在图4,示出移除了一个终端电阻器的CAN总线电压测试。 如410所示,CAN总线被驱使为活性状态,后面是在间隔420期间的延迟。 在该间隔之后,测量高电平CAN总线的电压值(CANH)(如430处所示),和测量低电平CAN总线的电压值(CANL)(如440处所示)。 这两个测量值之间的差值在450示出。 因此,如图4所示,CANH测量值是3.84444伏特,CANL测量值是0.93333,并且差值是2.91111。这个差值比图3中的差值高0.44伏特,反映网络有问题。
在图5,示出没有了终端的CAN总线电压测试。 没了终端,电压差值(CANH-CANL)升高得更多。如图5所示,在510处,CAN总线被驱使为活性状态,后面是在间隔520期间的延迟。在该间隔之后,测量高电平CAN总线的电压值(CANH)(如530处所示),测量低电平CAN总线的电压值(CANL)(如540处所示)。 这两个测量值之间的差值在550示出。 因此,如图5所示,CANH测量值是4.55556伏特,CANL测量值是0.53334伏特,差值是4.02222伏特。
尽管已经参照示范性实施例描述了本发明,但是,本领域技术人员将理解的是,在不脱离本发明范围的情况下可以做出改变并且用等同物代替其元件。 另外,在不脱离其实质范围的情况下,可以做出许多改型以使特定情形或材料适应本发明的教导。 因此,意图是,本发明不局限于所公开的特定实施例,而是,本发明将包括落入本申请范围内的全部实施例。

Claims (20)

1.一种用于诊断车辆网络的方法,包括:
通过计算机处理器发送请求给网关装置以开始对车辆网络的诊断测试,该请求包括指令以在预定时段测量诊断测试期间网关装置产生的电压,该网关装置通信地连接到车辆网络和计算机处理器;
通过该网关装置把该请求转化成探测信号并且在车辆网络的差分总线上维护该探测信号,该探测信号配置成把车辆网络上的节点激活成显性状态;
在预定时段测量差分总线的高电平总线上的电压和测量差分总线的低电平总线上的电压;
计算高电平总线上测量的电压与低电平总线上测量的电压之间的差值;
把该差值与预定标准电压值作比较;以及
确定作为该比较的函数的车辆网络的健康状况。
2.如权利要求1所述的方法,其中,确定健康状况包括,当预定标准电压值与高电平总线上测量的电压和低电平总线上测量的电压之间的差值之间的差值超过预定值时确定车辆网络具有故障。
3.如权利要求1所述的方法,其中,节点通信地连接到电子控制单元。
4.如权利要求1所述的方法,其中,所述预定时段规定了脉冲宽度,该脉冲宽度足够大以使节点完成规定的差错序列。
5.如权利要求4所述的方法,其中,车辆网络是控制器区域网。
6.如权利要求5所述的方法,其中,脉冲宽度是12位。
7.如权利要求1所述的方法,其中,按序测量高电平总线上的电压和低电平总线上的电压。
8.如权利要求1所述的方法,其中,该网关装置包括车辆通信接口。
9.如权利要求1所述的方法,其中,该网关装置一体地固定到车辆。
10.一种用于诊断车辆网络的系统,包括:
计算机处理器;
网关装置,其通信地连接到计算机处理器和车辆的车辆网络;和
由计算机处理器执行的应用程序,应用程序配置成执行方法,该方法包括:
通过计算机处理器发送请求给网关装置以开始对车辆网络的诊断测试,该请求包括指令以在预定时段测量诊断测试期间网关装置产生的电压;
通过该网关装置把该请求转化成探测信号并且在车辆网络的差分总线上维护该探测信号,该探测信号配置成把车辆网络上的节点激活成显性状态;
在预定时段测量差分总线的高电平总线上的电压和测量差分总线的低电平总线上的电压;
计算高电平总线上测量的电压与低电平总线上测量的电压之间的差值;
把该差值与预定标准电压值作比较;和
确定作为该比较的函数的车辆网络的健康状况。
11.如权利要求10所述的系统,其中,确定健康状况包括,当预定标准电压值与高电平总线上测量的电压和低电平总线上测量的电压之间的差值之间的差值超过预定值时确定车辆网络具有故障。
12.如权利要求10所述的系统,其中,节点通信地连接到电子控制单元。
13.如权利要求10所述的系统,其中,该预定时段规定了脉冲宽度,该脉冲宽度足够大以使节点完成规定的差错序列。
14.如权利要求13所述的系统,其中,车辆网络是控制器区域网。
15.如权利要求14所述的系统,其中,脉冲宽度是12位。
16.如权利要求10所述的系统,其中,按序测量高电平总线上的电压和低电平总线上的电压。
17.如权利要求10所述的系统,其中,该网关装置包括车辆通信接口。
18.如权利要求10所述的系统,其中,该网关装置一体地固定到车辆。
19.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序在由计算机处理器执行时促使计算机处理器执行方法,该方法包括:
通过计算机处理器发送请求给网关装置以开始对车辆网络的诊断测试,该请求包括指令以在预定时段测量诊断测试期间网关装置产生的电压,该网关装置通信地连接到车辆网络和计算机处理器;
通过该网关装置把该请求转化成探测信号并且在车辆网络的差分总线上维护该探测信号,该探测信号配置成把车辆网络上的节点激活成显性状态;
在预定时段测量差分总线的高电平总线上的电压和测量差分总线的低电平总线上的电压;
计算高电平总线上测量的电压与低电平总线上测量的电压之间的差值;
把该差值与预定标准电压值作比较;和
确定作为该比较的函数的车辆网络的健康状况。
20.如权利要求19所述的计算机可读存储介质,其中,确定健康状况包括,当预定标准电压值与高电平总线上测量的电压和低电平总线上测量的电压之间的差值之间的差值超过预定值时确定车辆网络具有故障。
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