CN112444411A - 基于can总线网络信号的整车诊断控制方法 - Google Patents

基于can总线网络信号的整车诊断控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种基于CAN总线网络信号的整车诊断控制方法，通过判断车速与网关转发的档位是否匹配，转速是否小于N转，发动机转速是否与车速不匹配，是否为车在D档等流程，解决了性能测试试验中，通过网关的功能模拟发动机此时的档位信号时，仪表上不会显示ESP故障，发动机转速可以达到最高转速，扭矩可以拉到最大值。

Description

基于CAN总线网络信号的整车诊断控制方法
技术领域
本发明涉及一种诊断控制方法，特别涉及一种基于CAN总线网络信号的整车诊断控制方法。
背景技术
在性能测试时，考虑到发动机在N档时转速达到一定数值时扭矩下降，而挂D档发动机转速达到一定数值时时仪表上显示变速箱温度过高故障，因此考虑通过网关的功能模拟发动机此时的档位信号。
试验表明此种方法可以使发动机转速到达某个数值左右，但是在整个试验过程中遇到了一些问题，主要包括：ESP-ABS模块的“ECM CAN信息错误”、仪表上会显示ESP故障，导致发动机转速无法达到最高转速，扭矩无法拉到最大值，因此需要调整模拟的方法将这些故障清除。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种基于CAN总线网络信号的整车诊断控制方法。
为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种基于CAN总线网络信号的整车诊断控制方法，包括如下步骤：
S1，进行总线信号测试及解析过程中，根据总线结构，进行相应的总线信号测试；
S2，进行轮速信号解析与模拟，对信号特征进行收集操作；
S3，判断网关和ESP是否发生故障，通过修改车速值以及限制发动机转速的方式对整车信号进行诊断。
优选的，所述S1包括：
S1-1，总线信号测试对变速箱控制器TCM发送报文信息的重要性进行测试；通过CANOE查看两路总线上的所有报文，分别断开C-CAN的TCM端和CCP-CAN的TCM端，并通过CANOE进行观测，确定TCM发送的报文，匹配终端电阻；
S1-2，进行总线的报文屏蔽测试；在确定自动变速箱TCM发送的报文之后，通过CANOE编程实现网关功能，并依次屏蔽TCM发送的每帧报文，读取故障，通过识别故障码中获取每帧报文的含义；
S1-3，在台架试验时变速箱是不工作的，采集变速箱不工作状态下在总线上发送的值，并用来替换正常行驶过程中相应的值，看整车性能是否受影响；
S1-4，进行总线信号解析，暂停变速箱的信号解析过程，由于车速信号模拟工作与发动机转速以及档位有关，同时解析车速信号模拟工作与发动机转速以及档位信号。
优选的，所述S1-4总线信号解析包括：
信号所在ID为0x80时，ECM发动机控制器为信号发送结点，所在网络是CCP-CAN和C-CAN，信号名称为发动机转速，所在字节是Byte2_3，信号长度(bit)为16，系数是0.265，偏移量为0；
信号所在ID为0x360时，TCM变速箱控制器为信号发送结点，所在网络是CCP-CAN，信号名称为自动挡位手柄信号，所在字节是Byte0，信号长度(bit)为8，系数是1，偏移量为0；
其中，P档时信号ID为0xE1，R档时信号ID为0xC3，N档时信号ID为0xA5，D档时信号ID为0x87,M档时信号ID为0x5A；
信号所在ID为0x111时，TCM是发送结点，所在网络是C-CAN，信号名称为档位信号，所在字节是Byte1，信号长度(bit)为8，系数是1，偏移量为0；其中，P档时信号ID为0xC0，R档时信号ID为0xC7，N档时信号ID为0xC6，D档时信号ID为0xC5,M档时信号ID为0xC8；
信号所在ID为0x113时，TCM是发送结点，所在网络是C-CAN，信号名称为手动档/自动挡位信号，所在字节是Byte2，信号长度(bit)为8，系数是1，偏移量为0；其中，P档时信号ID为00，R档时信号ID为E0，N档时信号ID为00，D档时信号ID为0x10，M1/D1档时信号ID为0x10，M2/D2档时信号ID为0x20，M3/D3档时信号ID为0x30，M4/D4档时信号ID为0x40，M5/D5档时信号ID为0x50，M6/D6档时信号ID为0x60，M7/D7档时信号ID为0x70，
信号所在ID为0x386时，ESP是发送结点，所在网络是C-CAN，信号名称为第一车速至第四车速，信号长度(bit)为12，系数是0.03，偏移量为0；其中，第一车速时所在字节为byte0_1，第二车速时所在字节为byte2_3，第三车速时所在字节为byte4_5，第四车速时所在字节为byte6_7。
优选的，所述S2包括：
S2-1，前轮的轮速传感器通过举升机上挂档空转时用示波器测量信号的波形，测量得知信号为方波，频率随轮速的变化而变化；波形幅值不同，但频率相同。当车速为0时，两路信号的频率都为0，当车速不为0时，两路信号的频率相同，并随车速变化；
S2-2，进行信号发生器的信号模拟，用信号发生器模拟车速信号，信号发生器的输出分别接到前轮的两个轮速传感器接插件的信号端；发动机启动之后，且档位处于空挡时加入模拟信号，信号频率与对应的车速是线性关系f＝6×v-4；f为模拟信号的频率，v为车速。
优选的，所述S2还包括：
S2-3，进行开发板的车速信号模拟；从总线上获取发动机转速以及档位的信息，计算车速
Figure BDA0002785335080000031
并根据f＝6×v-4计算相应的模拟信号的输出频率，FPGA开发板通过ETPU输出4路PWM信号；ig为档位传动比，n为发动机转速、rpm；r为轮胎半径、m；v为车速，km/h；i0为主传动比；
发动机启动后且处于空挡位置时加入模拟的车速信号，使用可调电阻调整电阻值改变分压值；
S2-4，进行NVH试验时，模拟车速信号根据总线上的发动机转速范围给定相应的档位，当转速大于0且小于2000rpm时，设定为M2档；当转速大于等于2000rpm时，设定为M3档；根据对应的传动比及转速计算车速，并输出模拟的轮速信号。
优选的，所述S3包括：
S3-1，将变速箱控制器上的两路CAN总线在TCU接插件端断开，两个网关分别接入，两路总线上的网关设置为，当转速大于1500rpm时，将接收的TCM报文中的所有档位信息改为D1档，并且修改相应的校验值，转发给ECM侧；当转速小于1200rpm时，直接将接收的TCM报文进行转发；
如果双离合器模块的发生输入速度传感器电路故障、双离合模块高速CAN2通信应答延误，以及TGS操纵杆通信故障，检查TGS杆总数异常的故障、ESP-ABS模块的“ECM CAN信息错误的故障、仪表上会显示ESP故障，那么发动机转速无法达到最高转速5500rpm，扭矩无法拉到最大值，因此需要调整模拟的方法将这些故障一一清除。
S3-2，网关故障
发动机启动后诊断仪显示AT双离合模块的“高速CAN2通信应答延误、与TGS操纵杆通信故障，检查TGS杆总数异常”等故障，通过排查发现是CCP-CAN上的网关硬件出现问题，更换硬件之后以上故障消失。
S3-3，发生ESP故障时，
试验在高转速大扭矩状态下运行一段时间，例如10min，再降低扭矩时，仪表上会显示ESP故障，诊断仪上显示故障为ESP-ABS模块的“ECM CAN信息错误”，此时无法到达最高转速，扭矩也无法为最大值，通过设置参数解决ESP故障。
优选的，所述S3设置参数包括：
S3-4，设置车速值，同时限制发动机转速，限制CAN总线上发动机的实际转速，当转速小于1500转时，网关转发的转速与实际转速一致；当转速大于1500转时，网关转发的转速保持在1500转；若通过发动机实际转速计算车速值，则其他模块可能会认为发动机转速与车速不匹配；若通过修改后的转速计算车速值，则发动机本身会认为转速与车速不匹配；
S3-5，根据发动机转速修改N档档位为D1-D7，由于将档位一直固定在D1使发动机转速与车速不匹配，从而导致ESP故障；根据转速的增加，将N档档位依次修改为D1-D7；
S3-6，修改N档档位为M1-M3，将发动机转速与M1-M3对应：转速大于900为M1，大于1200为M2，大于1500为M3，屏蔽ESP模块发送的故障信息，解析ID为0x507的报文第一字节信息对应仪表上的ESP故障灯，当没有ESP故障灯时，报文第一字节信息为0x00；有ESP故障灯时，报文第一字节信息为0x08；ID为0x153的报文信息指示的故障码为ECM CAN信息错误；
S3-7，将ESP模块的CAN总线断开，用canalyzer模拟网关功能，两个通道分别设置在断开的CAN总线两侧，并根据终端电阻调节电阻值，将ESP发送的ID为0x153和0x507报文的相关字节修改为无故障状态时的值再转发到整车网络上，发动机到达一定转速时显示ESP发送的报文故障信息；
S3-8，对变速箱控制器TCM屏蔽车速信息，变速器在N档时，能接收发动机转速和模拟的车速，并且在转速大于一定值时显示输入速度传感器电路范围的故障码，设置变速器接收的车速信息改为0，即变速箱在N档且它自认为车速为0；
解析ESP的车速信息，相应ID为0x386和0x387的报文跟车速相关，C-CAN上的网关将接收的0x386和0x387报文的车速修改为0之后转发给TCM；当转速到达5300左右时出现ESP故障以及ECM CAN信息错误的故障码；
优选的，所述S3设置参数包括：
S3-9，对发动机控制器ECM模拟车速和档位信息，将ECM接插件端的C-CAN总线断开，将网关2接入，网关1位置不变，网关1的功能根据发动机转速修改TCM发送的档位信息，网关2的功能是模拟；
总线上的车速信息，同时根据发动机转速修改TCM发送的档位信息，将档位信息从N档修改为M1-M3档，当转速大于1500rpm为M3档；当变速箱挂N档，当ECM模拟车辆工作在M档，并且设置对应的车速，整车模拟在N档且车速为0，防止了其他模块对车辆进行限制或认为车辆状态有矛盾而报故障；
从CAN总线上ESP发送的报文中解析车速信号，网关2根据发动机转速计算车速，再将车速值通过相应报文发送给ECM；修改成功之后通过诊断仪读取ECM模块的车速值为0，则发动机的车速不是来源于CAN总线；查看ECM接插件定义可知，ECM接插件获取车速信号输入，此信号来源于ABS/ESP模块；
S3-10，增压器传感器电压低故障，不定时的出现ESP故障，发动机扭矩达到最大值的50％左右，查看故障码为传感器参考电压‘A’电路电压低，当此故障无法清除时，仪表上一直有ESP故障；当此故障通过诊断仪清除之后，ESP故障消失。如果增压器传感器的5V供电电压被拉低，电压异常则故障码出现，电压恢复正常后故障码未出现，发动机正常工作。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
解决了性能测试试验中，通过网关的功能模拟发动机此时的档位信号时，仪表上不会显示ESP故障，发动机转速可以达到最高转速，扭矩可以拉到最大值。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是CAN总线拓扑图；
图2是轮速信号频率与车速对应关系图；
图3是本发明图网关示意图；
图4是本发明canalyzer网关示意图；
图5是本发明网关示意图；
图6是本发明工作流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1-6所示，通过对整车信号进行采集后，通过CAN总线网络信号进行整车诊断，
Figure BDA0002785335080000071
Figure BDA0002785335080000081
S1，进行总线信号测试及解析过程中，根据总线结构，进行相应的总线信号测试，
S1-1，总线拓扑中与发动机和变速箱有关的CAN总线包括两路，C-CAN和CCP-CAN，如图1所示，CCP-CAN主要是发动机控制器和变速箱控制器的通讯，C-CAN除了它们之间的通信，还包括ABS、ESP、仪表等模块，通讯速率为500kb。
S1-2，总线信号测试对变速箱控制器TCM发送报文信息的重要性进行测试。首先通过CANOE查看两路总线上的所有报文，之后根据总线拓扑图，分别断开C-CAN的TCM端和CCP-CAN的TCM端，并通过CANOE直接观测，确定TCM发送的报文，匹配终端电阻；
S1-3，进行总线的报文屏蔽测试；在确定自动变速箱TCM发送的报文之后，通过CANOE编程实现网关功能，并依次屏蔽TCM发送的每帧报文，通过诊断仪读取故障，看是否能从故障码中知道每帧报文的含义。
S1-4，进行固定值测试，如果报文屏蔽不能得到任何有用信息，通过此方法来确定在台架试验时TCM发送的值对发动机性能是否有影响；
因为在台架试验时变速箱是不工作的，因此可以采集变速箱不工作状态下在总线上发送的值，并用来替换正常行驶过程中相应的值，看整车性能是否受影响。由于在整个过程中这些值都是固定的，所以称为固定值测试；
在CANOE中通过CAPL编程实现此功能，除了档位及校验信息之外，变速箱控制器发送的其他报文信息都用keyon时的值代替后发送给发动机控制器，修改之后进行路试，整车及发动机性能不受影响。但是在台架试验时有其他一些不确定因素，暂时决定在台架试验时不对变速箱的报文做任何处理，但是有一定风险。
S1-5，进行总线信号解析，可知变速箱的信号暂时不用解析，而之后的车速信号模拟工作与发动机转速以及档位有关，因此需要解析这两个信号。信号格式为Intel，解析的结果如下：
信号所在ID为0x80时，ECM发动机控制器为信号发送结点，所在网络是CCP-CAN和C-CAN，信号名称为发动机转速，所在字节是Byte2_3，信号长度(bit)为16，系数是0.265，偏移量为0；
信号所在ID为0x360时，TCM变速箱控制器为信号发送结点，所在网络是CCP-CAN，信号名称为自动挡位手柄信号，所在字节是Byte0，信号长度(bit)为8，系数是1，偏移量为0；
其中，P档时信号ID为0xE1，R档时信号ID为0xC3，N档时信号ID为0xA5，D档时信号ID为0x87,M档时信号ID为0x5A；
信号所在ID为0x111时，TCM是发送结点，所在网络是C-CAN，信号名称为档位信号，所在字节是Byte1，信号长度(bit)为8，系数是1，偏移量为0；其中，P档时信号ID为0xC0，R档时信号ID为0xC7，N档时信号ID为0xC6，D档时信号ID为0xC5,M档时信号ID为0xC8；
信号所在ID为0x113时，TCM是发送结点，所在网络是C-CAN，信号名称为手动档/自动挡位信号，所在字节是Byte2，信号长度(bit)为8，系数是1，偏移量为0；其中，P档时信号ID为00，R档时信号ID为E0，N档时信号ID为00，D档时信号ID为0x10，M1/D1档时信号ID为0x10，M2/D2档时信号ID为0x20，M3/D3档时信号ID为0x30，M4/D4档时信号ID为0x40，M5/D5档时信号ID为0x50，M6/D6档时信号ID为0x60，M7/D7档时信号ID为0x70，
信号所在ID为0x386时，ESP是发送结点，所在网络是C-CAN，信号名称为车速1-车速4，信号长度(bit)为12，系数是0.03，偏移量为0；其中，车速1时所在字节为byte0_1，车速2时所在字节为byte2_3，车速3时所在字节为byte4_5，车速4时所在字节为byte6_7。
S2，进行轮速信号解析与模拟，对信号特征进行收集操作，车轮转速传感器为霍尔效应传感器，它的信号被ABS模块采集；接插件为两线型式，其一为传感器电源(12V)，其二为转速信号；
S2-1，将前轮的轮速传感器信号线剥开，在举升机上挂档空转时用示波器测量信号的波形，测量得知信号为方波，最高幅值为1.8V左右，最低幅值1V左右，频率随轮速的变化而变化。除了传感器的轮速信号，ABS和ESP模块还从硬线将轮速信号以方波的形式输出给发动机控制器，测量得知轮速传感器的信号幅值为1V-1.8V，ABS通过硬线输出给发动机控制器的信号幅值为0-12V，两路波形幅值不同，但是频率是相同的。当车速为0时，两路信号的频率都为0，当车速不为0时，两路信号的频率相同，并随车速变化。因此模拟时只需模拟4个轮速信号，当有车速时，硬线上也会有相应的方波信号。
S2-2，进行信号发生器的信号模拟，将前轮的两个车速传感器从原位置拆下并绑在旁边。用信号发生器模拟车速信号，信号发生器的两路输出分别接到前轮的两个轮速传感器接插件的信号端。根据之前测试的原车轮速传感器信号特征，高电平1.8v，低电平1v的方波信号，进行模拟，为了防止控制器的自检故障，以及车轮转动时传感器的信号对模拟信号的影响，因此在发动机启动之后，且档位处于空挡时加入模拟信号，但整车无法识别此信号，车速为0。此时观察轮速信号被拉低了，接下来不断调整模拟信号的高低电平幅值，在每次调完后按之前的操作顺序接入传感器信号端，当低电平为1.5v，且高电平为2.5v时，信号终于能被识别，车速大于0。接下来测量频率与车速的关系，结果如表3所示。并根据表3数据画二维图，如图2所示。
表3轮速信号频率与车速对应关系
模拟的方波信号频率(Hz) 对应的车速(km/h)
50 9
80 14
110 19
140 24
图2中的信号频率与对应的车速是线性关系f＝6×v-4；
f为模拟信号的频率，Hz；v为车速，km/h；
S2-3，进行开发板的车速信号模拟；
从总线上获取发动机转速以及档位的信息，计算车速
Figure BDA0002785335080000111
并根据f＝6×v-4计算相应的模拟信号的输出频率，FPGA开发板通过ETPU输出4路PWM信号；
ig为档位传动比，n为发动机转速、rpm；r为轮胎半径、m；v为车速，km/h；i0为主传动比；
信号的幅值通过一个信号处理板处理之后为0.8V-2V；在发动机启动后且处于空挡位置时加入模拟的车速信号，车速显示为0，信号无法被识别，通过示波器观察信号，发现信号被拉低。将信号处理板换成可调变阻器，通过调整电阻值改变分压值，当调到某个电阻值时，模拟信号被识别，车速不为0；用示波器观察信号，此时信号与原传感器信号幅值接近，同理分别为其他3路信号增加一个可调变阻器，调到相应的阻值并固定，车速模拟成功。
S2-4，进行NVH试验时，将前轮的轮速传感器从原位置拆下，但接线不变；由于后轮的传感器无法拆下，则剪断原传感器的连线，并找了两个同类型的传感器接入其中，挂在车身旁边。由于变速箱拆卸等原因，当挂入D档时，仪表上显示温度过高故障，并且也无法挂入M档，因此只能在N档进行试验。由于没有实际的档位信息，模拟车速信号只能根据总线上的发动机转速范围给定相应的档位，当转速大于0且小于2000rpm时，设定为M2档；当转速大于等于2000rpm时，设定为M3档。根据对应的传动比及转速计算车速，并输出模拟的轮速信号。试验过程中没有出现ABS故障，说明信号模拟成功。发动机转速到5000以上时，扭矩开始下降，目前还不清楚原因，有可能是空挡的限制引起的，考虑在D档做相关的性能试验。
S3，发动机在N档时转速到5000rpm以上扭矩下降，D档发动机转速到3000rpm以上时仪表上显示变速箱温度过高故障，因此考虑通过网关的功能模拟发动机此时的档位信号。即试验时将变速箱挂N档，同时将变速箱控制器发出来的所有报文都修改为整车在keyon时状态下D档的数值，由于大部分帧都有周期性的校验信息，修改报文时必须考虑相应的校验值。
S3-1，将变速箱控制器上的两路CAN总线在TCU接插件端断开，两个网关分别接入，如图3所示。两路总线上的网关实现的功能是：当转速大于1500rpm时，将接收的TCM报文中的所有档位信息改为D1档，并且修改相应的校验值，转发给ECM侧；当转速小于1200rpm时，直接将接收的TCM报文进行转发。试验表明此种方法可以使发动机转速到达5500rpm左右，但是在整个试验过程中遇到了一些问题，主要包括：试验过程中诊断仪会出现双离合器模块的“输入速度传感器1电路范围”故障、双离合模块的“高速CAN2通信应答延误、与TGS操纵杆通信故障，检查TGS杆总数异常”故障、ESP-ABS模块的“ECM CAN信息错误”、仪表上会显示ESP故障，导致发动机转速无法达到最高转速5500rpm，扭矩无法拉到最大值，因此需要调整模拟的方法将这些故障一一清除。
S3-2，网关故障
发动机启动后诊断仪显示AT双离合模块的“高速CAN2通信应答延误、与TGS操纵杆通信故障，检查TGS杆总数异常”等故障，通过排查发现是CCP-CAN上的网关硬件出现问题，更换硬件之后以上故障消失。
S3-3，ESP故障
试验在高转速大扭矩状态下运行一段时间，例如10min，再降低扭矩时，仪表上会显示ESP故障，诊断仪上显示故障为ESP-ABS模块的“ECM CAN信息错误”，此时无法到达最高转速，扭矩也无法拉到最大值。先后进行了以下方案的尝试，最终解决了ESP故障问题。
S3-4，修改车速值，经分析考虑可能是由于模拟的车速与网关转发的档位不匹配，因为在发动机转速大于900之后网关转发的档位一直是D1档，于是将模拟的车速也修改为1档的车速再进行试验，但仍然有ESP故障。
S3-5，限制发动机转速，另一种思路是限制CAN总线上发动机的实际转速，将网关的位置放在靠近发动机侧。当转速小于1500转时，网关转发的转速与实际转速一致；当转速大于1500转时，网关转发的转速保持在1500转。但修改后仪表上显示的仍然为实际转速，并没能限制住发动机转速，可能还有其他报文中包含转速信息，需要进一步解析。但是考虑到修改了发动机控制器发出的转速，会导致模拟的车速值不好确定，若通过发动机实际转速计算车速值，则其他模块可能会认为发动机转速与车速不匹配；若通过修改后的转速计算车速值，则发动机本身会认为转速与车速不匹配，所以暂时不考虑此方法。
S3-6，根据发动机转速修改N档档位为D1-D7，考虑是否由于将档位一直固定在D1使发动机转速与车速不匹配，从而导致ESP故障。因此根据转速的增加，将N档档位依次修改为D1-D7，同时模拟车速也根据修改后的档位变化。完成之后进行测试，发动机运行一段时间后仍会出现ESP故障。
S3-7，修改N档档位为M1-M3，考虑自动档车在D档时根据发动机转速、车速以及负载会自动加减档，可能模拟的车速和档位与发动机转速的关系不符合控制策略导致出现ESP故障，而手动档则一般不会出现自动加减档。因此解析手动档位M1-M3，将发动机转速与M1-M3对应：转速大于900为M1，大于1200为M2，大于1500为M3，同时模拟车速也根据修改后的档位变化。完成之后进行测试，发动机运行一段时间后仍会出现ESP故障。
S3-8，屏蔽ESP模块发送的故障信息，由于诊断仪上“ECM CAN信息错误”是由ESP模块发送的，并且根据电路图可知仪表上的ESP故障也是ESP模块通过CAN总线发送的，因此考虑将ESP模块故障相关的报文信息修改为无故障时的值来屏蔽故障。经过解析发现ID为0x507的报文第一字节信息与仪表上的ESP故障灯有关，当没有ESP故障灯时，它的值为0x00；有ESP故障灯时，它的值为0x08。ID为0x153的报文信息与故障码“ECM CAN信息错误”有关。
将ESP模块的CAN总线断开，用canalyzer模拟网关功能，两个通道分别接断开的CAN总线两侧，并根据原网络的终端电阻调节两个网络的电阻值，如图4所示。将ESP发送的ID为0x153和0x507报文的相关字节修改为无故障状态时的值再转发到整车网络上，发动机到达一定转速时可以看到ESP发送的报文上有故障信息，通过网关转发后仪表上的ESP故障灯可以被屏蔽掉，但是诊断仪上仍然有“ECM CAN信息错误”，扭矩不能拉到最大值。
在试验过程中发现只要加上模拟的车速信号，过一段时间就会出现“ECM CAN信息错误”故障码，而不加车速则不会出现这个故障，因此可以从车速方面考虑解决问题。
S3-9，对变速箱控制器TCM屏蔽车速信息，变速器在N档时，它也能接收到发动机转速和模拟的车速，并且在转速大于一定值时出现“输入速度传感器1电路范围”故障码，因此考虑将变速器接收的车速信息改为0，即变速箱在N档且它自认为车速为0。
解析ESP的车速信息，ID为0x386和0x387的报文跟车速相关，C-CAN上的网关将接收的这两帧报文的车速修改为0之后转发给TCM。修改之后进行试验，“输入速度传感器1电路范围”故障码没有再出现，但是仍不能到达最高转速，当转速到达5300左右时出现ESP故障以及“ECM CAN信息错误”故障码。
S3-10，对发动机控制器ECM模拟车速和档位信息，将ECM接插件端的C-CAN总线断开，将网关2接入，网关1位置不变，如图5所示。网关1的功能还是根据发动机转速修改TCM发送的档位信息，网关2的功能是模拟；
总线上的车速信息，同时根据发动机转速修改TCM发送的档位信息，将档位信息从N档修改为M1-M3档，当转速大于1500rpm认为是M3档。在试验期间变速箱挂N档，并且不通过开发板模拟车速，这样处理之后相当于只有ECM认为车辆工作在M档，并且有对应的车速，整车其他模块都认为车辆在N档且车速为0，防止了其他模块对车辆进行限制或认为车辆状态有矛盾而报故障。
首先从CAN总线上ESP发送的报文中解析车速信号，网关2根据发动机转速计算车速，再将车速值通过相应报文发送给ECM。修改成功之后通过诊断仪读取ECM模块的车速值仍然为0，说明发动机的车速不是来源于CAN总线。通过3.1以及查看ECM接插件定义可知，ECM接插件A26端口还有一个硬线的车速信号输入，信号形式为0-12V的PWM，信号频率与车速的对应关系与图2一致，此信号来源于ABS/ESP模块。从ECM接插件处剪断A26的线束，通过开发板模拟车速信号给它，仪表上车速为0，但是从诊断仪可以读出ECM模块的车速不为0，并且与模拟的车速信号变化一致，说明ECM的车速来源于A26的硬线信号，车速信号模拟成功。
通过对ECM模拟车速和档位信息之后，试验过程中“ECM CAN信息错误”故障码不再出现。
S3-11，增压器传感器电压低故障，仪表上会不定时的出现ESP故障，发动机扭矩只能达到最大值的50％左右，通过诊断仪查看故障码为“传感器参考电压‘A’电路电压低”，当此故障无法清除时，仪表上一直有ESP故障；当此故障通过诊断仪清除之后，ESP故障消失。经过排查是由于增压器传感器的5V供电电压由于某种原因被拉低，电压恢复正常后故障码没有再出现，发动机能正常工作。
本发明具备如下技术效果：
1)在整车路试进行固定值测试时感觉发动机性能不受影响，于是对某些信号没有做进一步解析，导致试验时增加了大量的工作。由于整车状态与台架试验状态有很多不同的地方，因此不能忽略任何重要信号的解析，需要解析的信号如下：
发动机控制器模块的发动机转速信号和油门踏板信号；变速箱控制器模块的P/R/N/D档位信号，D1-Dn档档位信号，M1-Mn档档位信号，输入/输出轴转速信号，n由档位数决定；ABS/ESP模块的车速信号；所有需要模块的CAN报文的校验算法信号；解析时需要注意，可能有的信号不止在一帧报文中存在，如发动机转速和档位信息，若需要相关信息则都需要解析。
2)整车路试情况下尽可能多保存一些不同工况下的总线数据，以备后续数据的分析和模拟，如不同发动机转速对应的档位和车速信息等。
3)由于使用到网关，需要考虑终端电阻的问题。在加入网关之前测试原车网络的终端电阻值，加入网关之后根据两个网络的终端电阻值增加或去掉相应的电阻，尽量保证最终的阻值与原车网络一致。
4)比较可行的方案是只对发动机控制器模拟车速信息和相应的档位信息，其他模块暂时不做处理。以后在上台架之前，最好能在路试时测试此方案的可行性，测试成功之后再在转鼓上测试，两种情况下都没有问题再上台架，否则还要考虑其他模拟方案。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种基于CAN总线网络信号的整车诊断控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，进行总线信号测试及解析过程中，根据总线结构，进行相应的总线信号测试；
S2，进行轮速信号解析与模拟，对信号特征进行收集操作；
S3，判断网关和ESP是否发生故障，通过修改车速值以及限制发动机转速的方式对整车信号进行诊断。
2.根据权利要求1所述的基于CAN总线网络信号的整车诊断控制方法，其特征在于，所述S1包括：
S1-1，总线信号测试对变速箱控制器TCM发送报文信息的重要性进行测试；通过CANOE查看两路总线上的所有报文，分别断开C-CAN的TCM端和CCP-CAN的TCM端，并通过CANOE进行观测，确定TCM发送的报文，匹配终端电阻；
S1-2，进行总线的报文屏蔽测试；在确定自动变速箱TCM发送的报文之后，通过CANOE编程实现网关功能，并依次屏蔽TCM发送的每帧报文，读取故障，通过识别故障码中获取每帧报文的含义；
S1-3，在台架试验时变速箱是不工作的，采集变速箱不工作状态下在总线上发送的值，并用来替换正常行驶过程中相应的值，看整车性能是否受影响；
S1-4，进行总线信号解析，暂停变速箱的信号解析过程，由于车速信号模拟工作与发动机转速以及档位有关，同时解析车速信号模拟工作与发动机转速以及档位信号。
3.根据权利要求2所述的基于CAN总线网络信号的整车诊断控制方法，其特征在于，所述S1-4总线信号解析包括：
信号所在ID为0x80时，ECM发动机控制器为信号发送结点，所在网络是CCP-CAN和C-CAN，信号名称为发动机转速，所在字节是Byte2_3，信号长度(bit)为16，系数是0.265，偏移量为0；
信号所在ID为0x360时，TCM变速箱控制器为信号发送结点，所在网络是CCP-CAN，信号名称为自动挡位手柄信号，所在字节是Byte0，信号长度(bit)为8，系数是1，偏移量为0；
其中，P档时信号ID为0xE1，R档时信号ID为0xC3，N档时信号ID为0xA5，D档时信号ID为0x87,M档时信号ID为0x5A；
信号所在ID为0x111时，TCM是发送结点，所在网络是C-CAN，信号名称为档位信号，所在字节是Byte1，信号长度(bit)为8，系数是1，偏移量为0；其中，P档时信号ID为0xC0，R档时信号ID为0xC7，N档时信号ID为0xC6，D档时信号ID为0xC5,M档时信号ID为0xC8；
信号所在ID为0x113时，TCM是发送结点，所在网络是C-CAN，信号名称为手动档/自动挡位信号，所在字节是Byte2，信号长度(bit)为8，系数是1，偏移量为0；其中，P档时信号ID为00，R档时信号ID为E0，N档时信号ID为00，D档时信号ID为0x10，M1/D1档时信号ID为0x10，M2/D2档时信号ID为0x20，M3/D3档时信号ID为0x30，M4/D4档时信号ID为0x40，M5/D5档时信号ID为0x50，M6/D6档时信号ID为0x60，M7/D7档时信号ID为0x70，
信号所在ID为0x386时，ESP是发送结点，所在网络是C-CAN，信号名称为第一车速至第四车速，信号长度(bit)为12，系数是0.03，偏移量为0；其中，第一车速时所在字节为byte0_1，第二车速时所在字节为byte2_3，第三车速时所在字节为byte4_5，第四车速时所在字节为byte6_7。
4.根据权利要求1所述的基于CAN总线网络信号的整车诊断控制方法，其特征在于，所述S2包括：
S2-1，前轮的轮速传感器通过举升机上挂档空转时用示波器测量信号的波形，测量得知信号为方波，频率随轮速的变化而变化；波形幅值不同，但频率相同；当车速为0时，两路信号的频率都为0，当车速不为0时，两路信号的频率相同，并随车速变化；
S2-2，进行信号发生器的信号模拟，用信号发生器模拟车速信号，信号发生器的输出分别接到前轮的两个轮速传感器接插件的信号端；发动机启动之后，且档位处于空挡时加入模拟信号，信号频率与对应的车速是线性关系f＝6×v-4；f为模拟信号的频率，v为车速。
5.根据权利要求4所述的基于CAN总线网络信号的整车诊断控制方法，其特征在于，所述S2还包括：
S2-3，进行开发板的车速信号模拟；从总线上获取发动机转速以及档位的信息，计算车速
Figure FDA0002785335070000031
并根据f＝6×v-4计算相应的模拟信号的输出频率，FPGA开发板通过ETPU输出4路PWM信号；ig为档位传动比，n为发动机转速、rpm；r为轮胎半径、m；v为车速，km/h；i0为主传动比；
发动机启动后且处于空挡位置时加入模拟的车速信号，使用可调电阻调整电阻值改变分压值；
S2-4，进行NVH试验时，模拟车速信号根据总线上的发动机转速范围给定相应的档位，当转速大于0且小于2000rpm时，设定为M2档；当转速大于等于2000rpm时，设定为M3档；根据对应的传动比及转速计算车速，并输出模拟的轮速信号。
6.根据权利要求1所述的基于CAN总线网络信号的整车诊断控制方法，其特征在于，所述S3包括：
S3-1，将变速箱控制器上的两路CAN总线在TCU接插件端断开，两个网关分别接入，两路总线上的网关设置为，当转速大于1500rpm时，将接收的TCM报文中的所有档位信息改为D1档，并且修改相应的校验值，转发给ECM侧；当转速小于1200rpm时，直接将接收的TCM报文进行转发；
如果双离合器模块的发生输入速度传感器电路故障、双离合模块高速CAN2通信应答延误，以及TGS操纵杆通信故障，检查TGS杆总数异常的故障、ESP-ABS模块的ECM CAN信息错误的故障、仪表上会显示ESP故障，；
S3-2，当网关故障，发动机启动后检测显示AT双离合模块发出高速CAN2通信应答延误、与TGS操纵杆通信故障，检查TGS杆总数异常的故障，
S3-3，发生ESP故障时，在高转速大扭矩状态下运行一段时间，再降低扭矩时，仪表上会显示ESP故障，显示故障为ESP-ABS模块的ECM CAN信息错误，此时无法到达最高转速，扭矩也无法为最大值，通过设置参数解决ESP故障。
7.根据权利要求6所述的基于CAN总线网络信号的整车诊断控制方法，其特征在于，所述S3设置参数包括：
S3-4，设置车速值，同时限制发动机转速，限制CAN总线上发动机的实际转速，当转速小于1500转时，网关转发的转速与实际转速一致；当转速大于1500转时，网关转发的转速保持在1500转；若通过发动机实际转速计算车速值，则其他模块可能会认为发动机转速与车速不匹配；若通过修改后的转速计算车速值，则发动机本身会认为转速与车速不匹配；
S3-5，根据发动机转速修改N档档位为D1-D7，由于将档位一直固定在D1使发动机转速与车速不匹配，从而导致ESP故障；根据转速的增加，将N档档位依次修改为D1-D7；
S3-6，修改N档档位为M1-M3，将发动机转速与M1-M3对应：转速大于900为M1，大于1200为M2，大于1500为M3，屏蔽ESP模块发送的故障信息，解析ID为0x507的报文第一字节信息对应仪表上的ESP故障灯，当没有ESP故障灯时，报文第一字节信息为0x00；有ESP故障灯时，报文第一字节信息为0x08；ID为0x153的报文信息指示的故障码为ECM CAN信息错误；
S3-7，将ESP模块的CAN总线断开，用canalyzer模拟网关功能，两个通道分别设置在断开的CAN总线两侧，并根据终端电阻调节电阻值，将ESP发送的ID为0x153和0x507报文的相关字节修改为无故障状态时的值再转发到整车网络上，发动机到达一定转速时显示ESP发送的报文故障信息；
S3-8，对变速箱控制器TCM屏蔽车速信息，变速器在N档时，能接收发动机转速和模拟的车速，并且在转速大于一定值时显示输入速度传感器电路范围的故障码，设置变速器接收的车速信息改为0，即变速箱在N档且它自认为车速为0；
解析ESP的车速信息，相应ID为0x386和0x387的报文跟车速相关，C-CAN上的网关将接收的0x386和0x387报文的车速修改为0之后转发给TCM；当转速到达5300左右时出现ESP故障以及ECM CAN信息错误的故障码。
8.根据权利要求7所述的基于CAN总线网络信号的整车诊断控制方法，其特征在于，所述S3设置参数包括：
S3-9，对发动机控制器ECM模拟车速和档位信息，将ECM接插件端的C-CAN总线断开，将网关2接入，网关1位置不变，网关1的功能根据发动机转速修改TCM发送的档位信息，网关2的功能是模拟；
总线上的车速信息，同时根据发动机转速修改TCM发送的档位信息，将档位信息从N档修改为M1-M3档，当转速大于1500rpm为M3档；当变速箱挂N档，当ECM模拟车辆工作在M档，并且设置对应的车速，整车模拟在N档且车速为0，防止了其他模块对车辆进行限制或认为车辆状态有矛盾而报故障；
从CAN总线上ESP发送的报文中解析车速信号，网关2根据发动机转速计算车速，再将车速值通过相应报文发送给ECM；修改成功之后通过诊断仪读取ECM模块的车速值为0，则发动机的车速不是来源于CAN总线；查看ECM接插件定义可知，ECM接插件获取车速信号输入，此信号来源于ABS/ESP模块；
S3-10，增压器传感器电压低故障，不定时的出现ESP故障，发动机扭矩达到最大值的50％，查看故障码为传感器参考电压‘A’电路电压低，当此故障无法清除时，仪表上一直有ESP故障；当此故障通过诊断仪清除之后，ESP故障消失；如果增压器传感器的5V供电电压被拉低，电压异常则故障码出现，电压恢复正常后故障码未出现，发动机正常工作。
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