CN113204226B - 整车诊断系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种整车诊断系统及方法，包括中央网关、OBD诊断设备、远程诊断设备和CANFD电控单元；中央网关用于转发CAN、CANFD和车载以太网格式的报文，并根据预设诊断优先级策略控制诊断报文的转发；OBD诊断设备用于发送CAN、CANFD、车载以太网格式的诊断请求报文和处理诊断响应报文；远程诊断设备用于在远程诊断场景和FOTA场景下发送诊断请求报文和处理诊断响应报文；CANFD电控单元用于执行诊断任务，以及接收、处理诊断请求报文，并反馈诊断响应报文；将每个CANFD电控单元均分配一对CAN诊断报文物理逻辑地址、一对CANFD诊断报文物理逻辑地址和一个车载以太网逻辑地址。本发明提升了多种通信技术的诊断系统的可靠性和效率。
Description
技术领域
本发明属于纯电动汽车控制技术领域，具体涉及一种整车诊断系统及方法。
背景技术
随着智能网联汽车发展，整车通信网络在传统CAN网络基础上逐步引入更高带宽的车载通信技术，如CANFD、车载以太网。当前车载诊断以基于传统CAN网络为主，车载通信技术的变化导致原来基于CAN网络的诊断需扩展至CANFD网络和车载以太网网络。目前无系统性地整合多种通信技术的诊断系统，存在兼容性、优先级判断等问题。
针对基于车载以太网的诊断系统设计，如专利文献CN 208224834U公开的一种基于以太网的车载诊断系统，通过汽车网关与外部以太网连接，用于车辆自身通信以及诊断数据的传输，该车载以太网络由多个车载子网络组成，所有ECU均连接到相应的DoIP节点网关上，多个DoIP节点网关通过基于IP的网络连接在一起，其中一个DoIP节点作为DoIP边缘节点网关与外部以太网相连。该方法仅考虑了基于车载以太网的诊断系统，未考虑在车载以太网和CANFD/CAN网络并存情况的诊断网络设计，其较难应用到实际车载网络中。又如专利文献CN 108696424A公开了一种汽车通信系统，在诊断口和网关之间架设以太网和CANFD通信线路，各电子控制单元与中央网关之间分别架设CAN/CANFD协议通信线路，中央网关实现基于以太网和CANFD协议之间的信号转换和报文转换。该汽车通信系统虽然同时具备了车载以太网和CANFD，但未考虑不同通信技术之间的兼容性和优先级处理策略，在实际应用时仍存在可实施性问题。
因此，有必要开发一种新的整车诊断系统及方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种整车诊断系统及方法，它能提升多种通信技术的诊断系统的可靠性和效率。
第一方面，本发明所述的一种整车诊断系统，包括中央网关、OBD诊断设备、远程诊断设备、CANFD电控单元和CAN电控单元，所述OBD诊断设备分别通过CANFD线、车载以太网与中央网关建立通信连接，远程诊断设备分别通过CANFD线、车载以太网与中央网关建立通信连接，CANFD电控单元分别通过CANFD线、车载以太网与中央网关建立通信连接；CAN电控单元通过CAN线、车载以太网与中央网关建立通信连接；
所述中央网关用于转发CAN、CANFD和车载以太网格式的报文，并根据预设诊断优先级策略控制诊断报文的转发；
所述OBD诊断设备用于发送CAN、CANFD、车载以太网格式的诊断请求报文和处理诊断响应报文；
所述远程诊断设备用于在远程诊断场景和FOTA场景下发送诊断请求报文和处理诊断响应报文；
所述CANFD电控单元用于执行诊断任务，以及接收、处理诊断请求报文，并反馈诊断响应报文；CANFD电控单元为通过CANFD线与中央网关连接的电控单元，将每个CANFD电控单元均分配一对CAN诊断报文物理地址、一对CANFD诊断报文物理地址和一个车载以太网逻辑地址。
可选地，所述预设诊断优先级策略具体为：
诊断报文源端包括OBD口CANFD/CAN诊断报文、OBD口车载以太网诊断报文、远程诊断设备远程诊断报文和远程诊断设备远程刷写报文；
在中央网关接收到不同来源的诊断报文后，根据预设的诊断报文优先级打开相应的路由通道，转发诊断报文到目的端，并屏蔽其他诊断报文。
第二方面，本发明所述的整车诊断方法，采用如本发明所述的整车诊断系统，其诊断方法包括以下步骤：
OBD诊断设备发送CAN/CANFD诊断报文：
当OBD诊断设备发送CANFD格式的物理寻址的诊断请求到诊断口，中央网关把诊断口的CANFD格式的物理寻址诊断请求报文转发到CANFD电控单元所在CANFD网段，转发后的格式仍为CANFD格式；CANFD电控单元接收到CANFD格式的物理寻址诊断请求报文后，回复CANFD格式的物理寻址诊断响应报文；
当OBD诊断设备发送CAN格式的物理寻址的诊断请求到诊断口，中央网关将诊断口的CAN格式的物理寻址诊断请求报文转发到CANFD电控单元所在CANFD网段，转发后的格式仍然为CAN格式，CANFD电控单元接收到CAN格式的物理寻址诊断请求报文后，回复CAN格式的物理寻址诊断响应报文；
当OBD诊断设备发送CAN格式的功能寻址的诊断请求到诊断口，中央网关把功能寻址的诊断请求报文转发到所有CAN/CANFD网段，转发后的格式仍然为CAN格式；接收到CAN格式的功能寻址诊断请求报文后，回复CAN格式的诊断响应报文；
OBD诊断设备发送车载以太网诊断报文：
OBD诊断设备通过诊断口的以太网与中央网关进行DOIP连接和激活；
OBD诊断设备发送DOIP诊断请求给中央网关：
若OBD诊断设备发送以太网节点的物理寻址时，中央网关根据物理寻址把DOIP诊断报文转发给车内以太网节点，所述以太网节点为通过车载以太网与中央网关连接的电控单元；
若OBD诊断设备发送CANFD节点的物理寻址时，中央网关根据物理寻址把DOIP诊断报文转成CANFD诊断报文发给CANFD节点，所述CANFD节点为通过CANFD线与中央网关连接的电控单元；
若OBD诊断设备发送CAN节点的物理寻址时，中央网关根据物理寻址把DOIP诊断报文转成CAN诊断报文发给CAN节点，所述CAN节点为通过CAN线与中央网关连接的电控单元；
若OBD诊断设备发送功能寻址时，中央网关把DOIP诊断报文转发给车内所有以太网节点，并转发成CAN格式的功能寻址诊断请求给所有的CAN节点和CANFD节点；
若以太网节点接收到DOIP诊断请求报文，则回复DOIP诊断响应报文；
若CANFD节点接收到CANFD诊断请求报文，则回复CANFD诊断响应报文；
若CAN节点接收到CAN诊断请求报文，则回复CAN诊断响应报文；
中央网关把以太网节点的DOIP诊断响应报文、CANFD诊断响应报文和CAN诊断响应报文转成对应的DOIP诊断报文发送给OBD诊断设备。
可选地，中央网关根据预设诊断优先级策略控制诊断报文的转发，具体为：
S101，默认所有通道的诊断路由为关闭状态；
S102，中央网关是否接收到某一路诊断请求报文，若否，返回步骤S101，若是，进入步骤S103；
S103，当中央网关接收到某一路诊断请求时，打开对应通道的诊断报文转发路由；
S104，在当前某一路诊断通道已打开时，接收到另一路诊断请求报文，中央网关按照预设优先级判断；
S105，当步骤S104的优先级高于步骤S103的优先级时，中央网关将关闭步骤S103中打开的诊断路由，然后打开步骤S104中的诊断通道。
可选地，所述预设优先级如下：
远程诊断设备FOTA刷写>(OBD CANFD诊断&OBD车载以太网诊断)>远程诊断设备远程诊断。
本发明具有以下优点：本发明能够实现多种通信技术并存下的共同诊断，既兼容了传统CAN网络，确保了传统设备(如车管所检测设备)的可用性，又支持了更新型的CANFD和车载以太网诊断，使基于诊断实现的故障诊断、文件读取、软件刷写在车内高效实现。
附图说明
图1为本实施例的系统结构框图；
图2为本实施例中优先级策略的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种整车诊断系统，包括中央网关、OBD诊断设备、远程诊断设备、CANFD电控单元和CAN电控单元，所述OBD诊断设备分别通过CANFD线、车载以太网与中央网关建立通信连接，远程诊断设备分别通过CANFD线、车载以太网与中央网关建立通信连接，CANFD电控单元分别通过CANFD线、车载以太网与中央网关建立通信连接。CANFD电控单元是指通过CANFD线与中央网关进行通信的电控单元。CAN电控单元通过CAN线、车载以太网与中央网关建立通信连接。
如图1所示，所述中央网关用于转发CAN、CANFD和车载以太网格式的报文，并根据预设诊断优先级策略控制诊断报文的转发。所述OBD诊断设备用于发送CAN、CANFD、车载以太网格式的诊断请求报文和处理诊断响应报文。所述远程诊断设备用于在远程诊断场景和FOTA场景下发送诊断请求报文和处理诊断响应报文。所述CANFD电控单元用于执行诊断任务，以及接收、处理诊断请求报文，并反馈诊断响应报文。
为充分利用CANFD通信数据长度更长、带宽更大的特点，要求CANFD电控单元回复诊断报文应为CANFD格式，但如果是一个普通CAN诊断设备接入网络，诊断设备会出现不兼容问题。为解决该问题，本系统利用CANFD向下兼容CAN的特性，将每个CANFD电控单元均分配一对CAN诊断报文物理地址、一对CANFD诊断报文物理地址和一个车载以太网逻辑地址。其中，CAN格式的诊断报文DLC长度最长限制在8字节，CANFD格式的诊断报文的报文DLC长度最长限制在64字节。在OBD诊断设备接入诊断网络时，OBD诊断设备发送CAN报文，CANFD电控单元回复CAN报文，OBD诊断设备发送CANFD报文，CANFD电控单元回复CANFD报文。
本实施例中，为了实现OBD诊断设备对车内CANFD电控单元的诊断。OBD诊断设备发送和接收以太网格式的诊断报文，CANFD电控单元发送和接收CANFD格式的诊断报文，中央网关实现CANFD和以太网报文间的相互转发。当中央网关接收到OBD诊断设备发送的以太网诊断报文后，将该报文的数据场内容提取后封装为CANFD报文，转发到对应CANFD电控单元。
本实施例中，为了实现以太网和CANFD的转发路径确认，为每一个CANFD电控单元分配一个以太网物理地址。中央网关根据CANFD电控单元的CANFD诊断报文物理地址和对应的以太网物理地址进行寻址，转发诊断报文到对应的网段。
本实施例中，一种整车诊断方法，采用如本实施例中所述的整车诊断系统，其方法包括以下步骤：
OBD诊断设备发送CAN/CANFD诊断报文：
当OBD诊断设备发送CANFD格式的物理寻址的诊断请求到诊断口，中央网关把诊断口的CANFD格式的物理寻址诊断请求报文转发到CANFD电控单元所在CANFD网段，转发后的格式仍为CANFD格式；CANFD电控单元接收到CANFD格式的物理寻址诊断请求报文后，回复CANFD格式的物理寻址诊断响应报文。
当OBD诊断设备发送CAN格式的物理寻址的诊断请求到诊断口，中央网关将诊断口的CAN格式的物理寻址诊断请求报文转发到CANFD电控单元所在CANFD网段，转发后的格式仍然为CAN格式，CANFD电控单元接收到CAN格式的物理寻址诊断请求报文后，回复CAN格式的物理寻址诊断响应报文。
当OBD诊断设备发送CAN格式的功能寻址的诊断请求到诊断口，中央网关把功能寻址的诊断请求报文转发到所有CAN/CANFD网段，转发后的格式仍然为CAN格式；接收到CAN格式的功能寻址诊断请求报文后，回复CAN格式的诊断响应报文。
OBD诊断设备发送车载以太网诊断报文：
为每一个CANFD电控单元分配一个车载以太网逻辑地址，定义示例如下：
OBD诊断设备通过诊断口的以太网与中央网关进行DOIP(即基于IP的诊断)连接和激活。
OBD诊断设备发送DOIP诊断请求给中央网关：
OBD诊断设备发送的如果是以太网节点的物理寻址，中央网关根据逻辑地址把DOIP诊断报文转发给车内以太网节点，所述以太网节点为通过车载以太网与中央网关连接的电控单元；
OBD诊断设备发送的如果是CANFD节点的物理寻址，中央网关根据逻辑地址把DOIP诊断报文转成CANFD诊断报文发给CANFD节点，所述CANFD节点为通过CANFD线与中央网关连接的电控单元；
OBD诊断设备发送的如果是CAN节点的物理寻址，中央网关根据逻辑地址把DOIP诊断报文转成CAN诊断报文发给CAN节点，所述CAN节点为通过CAN线与中央网关连接的电控单元；
OBD诊断设备发送的功能寻址时，中央网关把DOIP诊断报文转发给车内所有以太网节点，并转发成CAN格式的功能寻址诊断请求给所有的CAN节点和CANFD节点；
以太网节点接收到DOIP诊断请求报文回复DOIP诊断响应报文。CANFD节点接收到CANFD诊断请求报文回复CANFD诊断响应报文，CAN节点接收到CAN诊断请求报文回复CAN诊断响应报文；
中央网关把以太网节点的DOIP诊断响应报文、CANFD诊断响应报文和CAN诊断响应报文转成对应的DOIP诊断报文发送给OBD诊断设备。
如图2所示，诊断优先级诊断判断方法，包括：
S101，默认所有通道(包括OBD到每个电控单元的通信通道，以及远程诊断设备到每个电控单元的通信通道)的诊断路由为关闭状态；
S102，中央网关接收到某一路诊断请求报文，若否，返回步骤S101，若是，进入步骤S103；
S103，当中央网关接收到某一路诊断请求时，打开对应通道的诊断报文转发路由。如网关OBD口收到0x700报文(某一电控单元的诊断物理地址请求报文ID)，打开OBD到该CANFD电控单元所在网段的转发通道，该CANFD电控单元在接收到诊断请求报文并处理后，发送诊断物理地址响应报文0x708，转发到OBD口DCAN，且中央网关不将该响应报文转发到远程诊断设备所在网段，也不将该报文转发为以太网诊断响应报文；
S104，在当前某一路诊断通道已打开时，接收到另一路诊断请求报文，中央网关按照预先设计的优先级判断；
优先级设计为：
优先级1：OBD CANFD诊断；
优先级2：OBD车载以太网诊断；
优先级3：远程诊断设备FOTA刷写；
优先级4：远程诊断设备远程诊断；
优先级预设为级3>(1&2)>>4。
优先级1和优先级2不会同时发生，故优先级1和优先级2相同。
S105，当S104所述优先级高于S103所述优先级时，网关将关闭S103打开的诊断路由，然后打开S104所述诊断请求。如：优先级1通道已经打开，此时进行远程诊断设备做FOTA操作，中央网关收到远程诊断设备发送的诊断请求报文后，关闭优先级1通道，打开优先级3诊断路由。
S106，系统还设置有诊断超时时间，当前诊断路由如果在5s内诊断报文持续存在，将保持该诊断路由处于开启状态，如果5s内不再有诊断报文，中央网关将关闭该诊断路由通道。
本实施例中，车载终端通过网关对各总线网段的故障码报文进行检测，检测到有故障码出现时，车载终端按照与后台服务器约定的协议对故障码进行打包缓存；满足上传条件时，车载终端将打包的故障码上传至后台服务器。后台服务器对接收到的故障码进行分类存储，其分类维度有电控单元、故障等级。
本实施例中，若整车上涉及有CAN电控单元，其中，CAN电控单元是指通过CAN线与中央网关进行通信的电控单元，将每个CAN电控单元分配一对CAN诊断报文物理地址和一个车载以太网逻辑地址。当中央网关将诊断口的CAN格式的物理寻址诊断请求报文转发到CAN电控单元所在CAN网段，转发后的格式仍然为CAN格式，CAN电控单元接收到CAN格式的物理寻址诊断请求报文后，回复CAN格式的物理寻址诊断响应报文。
Claims (4)
1.一种整车诊断系统，其特征在于：包括中央网关、OBD诊断设备、远程诊断设备、CANFD电控单元和CAN电控单元，所述OBD诊断设备分别通过CANFD线、车载以太网与中央网关建立通信连接，远程诊断设备分别通过CANFD线、车载以太网与中央网关建立通信连接，CANFD电控单元分别通过CANFD线、车载以太网与中央网关建立通信连接；
CAN电控单元分别通过CAN线、车载以太网与中央网关建立通信连接；
所述中央网关用于转发CAN、CANFD和车载以太网格式的报文，并根据预设诊断优先级策略控制诊断报文的转发；
所述OBD诊断设备用于发送CAN、CANFD、车载以太网格式的诊断请求报文和处理诊断响应报文；
所述远程诊断设备用于在远程诊断场景和FOTA场景下发送诊断请求报文和处理诊断响应报文；
所述CANFD电控单元用于执行诊断任务，以及接收、处理诊断请求报文，并反馈诊断响应报文；CANFD电控单元为通过CANFD线与中央网关连接的电控单元；将每个CANFD电控单元均分配一对CAN诊断报文物理地址、一对CANFD诊断报文物理地址和一个车载以太网逻辑地址；
所述CAN电控单元为通过CAN线与中央网关进行通信的电控单元，将每个CAN电控单元分配一对CAN诊断报文物理地址和一个车载以太网逻辑地址；
所述预设诊断优先级策略具体为：
诊断报文源端包括OBD口CANFD/CAN诊断报文、OBD口车载以太网诊断报文、远程诊断设备远程诊断报文和远程诊断设备远程刷写报文；
在中央网关接收到不同来源的诊断报文后，根据预设的诊断报文优先级打开相应的路由通道，转发诊断报文到目的端，并屏蔽其他诊断报文。
2.一种整车诊断方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的整车诊断系统，其诊断方法包括以下步骤：
OBD诊断设备发送CAN/CANFD诊断报文：
当OBD诊断设备发送CANFD格式的物理寻址的诊断请求到诊断口，中央网关把诊断口的CANFD格式的物理寻址诊断请求报文转发到CANFD电控单元所在CANFD网段，转发后的格式仍为CANFD格式；CANFD电控单元接收到CANFD格式的物理寻址诊断请求报文后，回复CANFD格式的物理寻址诊断响应报文；
当OBD诊断设备发送CAN格式的物理寻址的诊断请求到诊断口，中央网关将诊断口的CAN格式的物理寻址诊断请求报文转发到CANFD电控单元所在CANFD网段，转发后的格式仍然为CAN格式，CANFD电控单元接收到CAN格式的物理寻址诊断请求报文后，回复CAN格式的物理寻址诊断响应报文；
当OBD诊断设备发送CAN格式的功能寻址的诊断请求到诊断口，中央网关把功能寻址的诊断请求报文转发到所有CAN/CANFD网段，转发后的格式仍然为CAN格式；接收到CAN格式的功能寻址诊断请求报文后，回复CAN格式的诊断响应报文；
OBD诊断设备发送车载以太网诊断报文：
OBD诊断设备通过诊断口的以太网与中央网关进行DOIP连接和激活；
OBD诊断设备发送DOIP诊断请求给中央网关：
若OBD诊断设备发送以太网节点的物理寻址时，中央网关根据物理寻址把DOIP诊断报文转发给车内以太网节点，所述以太网节点为通过车载以太网与中央网关连接的电控单元；
若OBD诊断设备发送CANFD节点的物理寻址时，中央网关根据物理寻址把DOIP诊断报文转成CANFD诊断报文发给CANFD节点，所述CANFD节点为通过CANFD线与中央网关连接的电控单元；
若OBD诊断设备发送CAN节点的物理寻址时，中央网关根据物理寻址把DOIP诊断报文转成CAN诊断报文发给CAN节点，所述CAN节点为通过CAN线与中央网关连接的电控单元；
若OBD诊断设备发送功能寻址时，中央网关把DOIP诊断报文转发给车内所有以太网节点，并转发成CAN格式的功能寻址诊断请求给所有的CAN节点和CANFD节点；
若以太网节点接收到DOIP诊断请求报文，则回复DOIP诊断响应报文；
若CANFD节点接收到CANFD诊断请求报文，则回复CANFD诊断响应报文；
若CAN节点接收到CAN诊断请求报文，则回复CAN诊断响应报文；
中央网关把以太网节点的DOIP诊断响应报文、CANFD诊断响应报文和CAN诊断响应报文转成对应的DOIP诊断报文发送给OBD诊断设备。
3.根据权利要求2所述的整车诊断方法，其特征在于：中央网关根据预设诊断优先级策略控制诊断报文的转发，具体为：
S101，默认所有通道的诊断路由为关闭状态；
S102，中央网关是否接收到某一路诊断请求报文，若否，返回步骤S101，若是，进入步骤S103；
S103，当中央网关接收到某一路诊断请求时，打开对应通道的诊断报文转发路由；
S104，在当前某一路诊断通道已打开时，接收到另一路诊断请求报文，中央网关按照预设优先级判断；
S105，当步骤S104的优先级高于步骤S103的优先级时，中央网关将关闭步骤S103中打开的诊断路由，然后打开步骤S104中的诊断通道。
4.根据权利要求3所述的整车诊断方法，其特征在于：所述预设优先级如下：
远程诊断设备FOTA刷写>( OBD CANFD诊断& OBD 车载以太网诊断)>远程诊断设备远程诊断。
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