基于雙MCU架構的ABS/ASR/VDC故障診斷系統設計

2 故障診斷接口電路設計

　　國際上現行通用的故障診斷接口和標準為OBD-II，它包括SAE J-1850 PWM、SAE J-1850 VPW和ISO 9141三種形式。LIN(Local Interconnect Network)[5]是一種遵循ISO9141協(xié)議規范的低成本的串行通信網(wǎng)絡(luò )，廣泛應用于汽車(chē)分布式電子系統控制和故障診斷，其目標是為現有汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )提供輔助功能。因此，LIN總線(xiàn)是一種輔助的總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，在不需要CAN總線(xiàn)的帶寬和多功能的場(chǎng)合(比如智能傳感器和制動(dòng)裝置之間的通信)，使用LIN總線(xiàn)可大大節省成本。LIN網(wǎng)絡(luò )也已經(jīng)成為國際上一種標準的故障診斷協(xié)議接口。

　　本文采用ISO9141-2協(xié)議，選用雙向通信芯片為Vishay Siliconix公司生產(chǎn)的單端總線(xiàn)收發(fā)器SI9243A[6]。該芯片設計符合ISO9141故障診斷系統要求，內置有雙向通信的K線(xiàn)驅動(dòng)器和在數據傳輸前起喚醒功能的L線(xiàn)接收器，通信電路如圖4所示。

3 故障診斷軟件設計

　　ABS/ASR/VDC故障診斷系統的軟件包括兩部分，即系統上電和汽車(chē)起步時(shí)初始自檢和行駛過(guò)程中的在線(xiàn)檢測。

　　系統自檢時(shí)故障指示燈首先點(diǎn)亮，據此也可以檢查故障指示燈及其線(xiàn)路是否存在故障。如果自檢通過(guò)，則約3 s后故障指示燈熄滅，系統自檢結束。自檢時(shí)若發(fā)現系統中存在故障，則以故障代碼的形式存儲故障信息，故障指示燈持續點(diǎn)亮以提醒駕駛員ABS/ASR/VDC系統出現故障。同時(shí)，ABS/ASR/VDC系統退出，常規制動(dòng)與驅動(dòng)恢復。自檢若沒(méi)有檢測到故障，則軟件繼續運行。

　　初始自檢項目主要包括：

　?。?）系統中已存故障信息的檢測和某些故障信息的復查；

　?。?）通過(guò)SPI通信檢測主、輔MCU的工作情況；

　?。?）電磁閥總開(kāi)關(guān)的檢查：打開(kāi)和關(guān)閉電磁閥總開(kāi)關(guān)，通過(guò)測定電磁閥驅動(dòng)芯片供電電壓VBB的值判斷電磁閥總開(kāi)關(guān)的工作情況；

　?。?）電磁閥功能的檢查：驅動(dòng)電磁閥工作，判斷是否正常工作；

　?。?）輪速傳感器靜態(tài)故障和汽車(chē)起步時(shí)輪速相差過(guò)大故障的檢查；

　?。?）對關(guān)鍵軟件部分的檢測，判斷程序是否正常運行。

　　工作過(guò)程中還要通過(guò)ABS/ASR/VDC故障診斷系統實(shí)時(shí)監測關(guān)鍵部分的工作狀況，如果發(fā)現故障應立即處理。在線(xiàn)故障診斷主要包括輪速信號的動(dòng)態(tài)檢測、電磁閥實(shí)時(shí)監測和主MCU的實(shí)時(shí)監測。

　　輪速實(shí)時(shí)診斷程序通過(guò)一定算法判斷輪速信號是否異常，程序邏輯判斷如圖5所示。當前輪輪速差與后輪輪速差的絕對值超出設定的門(mén)限值時(shí)，按照程序邏輯判斷各輪速信號是否存在故障。圖中DWF、DWR、DWL、DWP分別為前輪輪速差、后輪輪速差、左側輪輪速差、右側輪輪速差之絕對值；DW0為前輪輪速差和后輪輪速差的差值門(mén)限值，DW1、DW2、DW3、DW4分別為DWF、DWR、DWL、DWP的門(mén)限值?？紤]道路法規和汽車(chē)實(shí)際行駛工況，通過(guò)理論計算初步確定各門(mén)限，再通過(guò)試驗修正。修正后的各門(mén)限值為：DW0=2 km/h，DW1=6 km/h，DW2=5 km/h，DW3=7 km/h，DW4=7 km/h。

4 故障診斷試驗驗證

　　在A(yíng)BS/ASR/VDC系統的標定試驗過(guò)程中，當電磁閥或輪速等突發(fā)意外故障時(shí)，故障指示燈都能點(diǎn)亮，同時(shí)退出ABS/ASR/VDC控制。這說(shuō)明設計的故障診斷系統能準確實(shí)現電磁閥、輪速傳感器等的故障診斷與處理。ECU和故障診斷儀之間通過(guò)通信可實(shí)現故障代碼的讀取、顯示或清除等功能。

　　將設計的故障診斷系統應用于自主開(kāi)發(fā)的ABS/ASR/VDC集成系統，進(jìn)行了實(shí)車(chē)道路試驗。試驗結果表明：開(kāi)發(fā)的故障診斷系統可以及時(shí)發(fā)現關(guān)鍵部件故障，并存儲故障代碼、退出ABS/ASR/VDC控制，保證了行車(chē)安全?；陔pMCU架構的ECU設計增強了系統的故障診斷能力，并且在某些特殊情況下，輔MCU可以代替主MCU工作，大大降低了ECU的失效概率。