車載診斷技術(shù)

一、背景依托于當(dāng)前汽車智能化推動(dòng)的軟件定義汽車的時(shí)代背景之下，在催生新型電子電氣架構(gòu)的同時(shí)，主機(jī)廠通過(guò)遠(yuǎn)程技術(shù)對(duì)整車實(shí)施適時(shí)的數(shù)據(jù)更新、診斷等服務(wù)是提升用戶用車體驗(yàn)的重要手段，而在相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，如何通過(guò)車端、云端、用戶手機(jī)APP端構(gòu)建一個(gè)安全且高效的智能診斷環(huán)境成為了車企們對(duì)整車生態(tài)布局中的重要一環(huán)。對(duì)于傳統(tǒng)的車載診斷方式其主要是通過(guò)診斷儀與車輛形成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的物理連接，再基于CAN總線并通過(guò)相關(guān)診斷協(xié)議以獲取車輛的故障信息，后來(lái)隨著多技術(shù)的應(yīng)用，為了簡(jiǎn)化工作流程并提高工作效率以及提升靈活性，通過(guò)藍(lán)牙等無(wú)線技術(shù)可實(shí)現(xiàn)以手機(jī)APP作為車輛診斷儀應(yīng)用的新診斷方式，但此方式僅是在物理產(chǎn)品上進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，其本質(zhì)并未發(fā)生變化。圖1

傳統(tǒng)診斷方式在如今汽車智能化的推動(dòng)之下，依托于車載以太網(wǎng)技術(shù)，利用其高帶寬、高速率、多路鏈接并行等特性，可實(shí)現(xiàn)對(duì)車外云診斷系統(tǒng)、售后端診斷儀/設(shè)備以及車內(nèi)診斷功能之間的相互連接，并通過(guò)多方數(shù)據(jù)的綜合分析及應(yīng)用，能夠快速、準(zhǔn)確的定位故障、預(yù)知故障狀態(tài)，從而對(duì)整車做出相應(yīng)的判斷處理，以此實(shí)現(xiàn)高效、安全的故障診斷。而在此過(guò)程中，如何進(jìn)行構(gòu)建統(tǒng)一的診斷數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口、協(xié)議接口、功能接口、診斷序列等并以此對(duì)多場(chǎng)景、多數(shù)據(jù)、多協(xié)議實(shí)現(xiàn)高效的協(xié)同工作是智能診斷技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵。圖2

智能診斷總線架構(gòu)二、DoIP診斷技術(shù)由于EEA的發(fā)展，車載以太網(wǎng)技術(shù)在整車通信架構(gòu)上得以普及與應(yīng)用，為了進(jìn)一步確保在復(fù)雜診斷任務(wù)和應(yīng)用更新的情況下設(shè)備具有更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，因此主機(jī)廠在進(jìn)行智能診斷規(guī)劃時(shí)，通過(guò)在UDS診斷服務(wù)的基礎(chǔ)上，使用TCP/IP及以太網(wǎng)技術(shù)來(lái)構(gòu)建統(tǒng)一的以太網(wǎng)診斷通信標(biāo)準(zhǔn)，以此對(duì)車輛進(jìn)行診斷，即DoIP（DiagnosticcommunicationoverInternetProtocol）診斷技術(shù)。在2022年3月，由全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)牽頭所發(fā)布的推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《道路車輛基于因特網(wǎng)協(xié)議的診斷通信（DoIP）第2部分：傳輸協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)》征求意見(jiàn)稿亦在推動(dòng)DoIP診斷技術(shù)在汽車上的應(yīng)用。圖3DoIP診斷通信標(biāo)準(zhǔn)在當(dāng)前基于域/中央集成的電子電氣架構(gòu)系統(tǒng)中，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)通常是由以太網(wǎng)和CAN/CAN-FD等多總線共同組成，而在診斷協(xié)議方面，由于以太網(wǎng)的應(yīng)用，傳統(tǒng)的以CAN/CAN-FD總線為主的診斷協(xié)議將逐漸演化為基于新型總線協(xié)議DoIP與傳統(tǒng)總線協(xié)議并存的狀態(tài)，其混合架構(gòu)如下：圖4

混合網(wǎng)絡(luò)診斷協(xié)議架構(gòu)由ISO13400系列標(biāo)準(zhǔn)定義的DoIP診斷與CAN診斷相比具有更快的數(shù)據(jù)傳輸速率，可在滿足車企對(duì)于高速率要求的前提下，在時(shí)間成本、物理成本等方面做到更低。相比之下，DoIP具有如下特性：1）其數(shù)據(jù)速率可達(dá)到100Mbit/s，與使用ISO15765-2標(biāo)準(zhǔn)下的高速CAN相比，速率更高；2）通過(guò)以太網(wǎng)為對(duì)外接口，具有標(biāo)準(zhǔn)化的硬件組件；3）與PC相連接時(shí)僅需通過(guò)以太網(wǎng)接口即可，不再需要VCI（車輛通信接口）硬件，這極大的方便了整車的標(biāo)定/調(diào)試與故障排查工作；4）由于DoIP技術(shù)是通過(guò)TCP/IP及以太網(wǎng)技術(shù)來(lái)構(gòu)建的，因此在基礎(chǔ)設(shè)施上可完美匹配IT設(shè)備，可被快速應(yīng)用于本地及遠(yuǎn)程任務(wù)之中；5）通過(guò)以太網(wǎng)的多路鏈接并行特性，可支持多臺(tái)診斷儀同時(shí)對(duì)車輛進(jìn)行診斷工作，具有更高的效率。在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上，其通過(guò)向下傳遞的方式構(gòu)成了完整的以太網(wǎng)幀，主要包括版本、版本位取反、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度以及診斷數(shù)據(jù)5個(gè)部分，如下：圖5DoIP數(shù)據(jù)其結(jié)構(gòu)如下：圖6DoIP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用DoIP技術(shù)在車輛與外部設(shè)備之間發(fā)起會(huì)話時(shí)其流程如下圖所示：圖7DoIP會(huì)話流程三、智能云診斷通過(guò)DoIP技術(shù)的應(yīng)用可解決近端點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的速率、接口、數(shù)據(jù)格式以及在效率等方面的部分問(wèn)題，但對(duì)于在文章開(kāi)頭所提到的在研發(fā)、測(cè)試、售后、服務(wù)以及客戶端的多場(chǎng)景下對(duì)不同應(yīng)用需求時(shí)所采用的工具、數(shù)據(jù)等多樣性的問(wèn)題依然存在。因此為了解決應(yīng)對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景而產(chǎn)生的多診斷工具、多診斷數(shù)據(jù)、多格式帶來(lái)的重復(fù)性工作而導(dǎo)致的效率低下問(wèn)題，主機(jī)廠通過(guò)采用不同模塊的部署方式，力求通過(guò)統(tǒng)一的診斷技術(shù)框架來(lái)解決不同的應(yīng)用需求，在新技術(shù)的應(yīng)用下，傳統(tǒng)的本地診斷模式正朝著如今以近端點(diǎn)對(duì)點(diǎn)診斷為主，再輔以遠(yuǎn)程診斷及OTA技術(shù)的模式，而隨著技術(shù)的成熟以及應(yīng)用，以云診斷為主的車內(nèi)主動(dòng)診斷、APP診斷模式將被推上歷史舞臺(tái)。圖8

統(tǒng)一診斷技術(shù)框架為實(shí)現(xiàn)最終的智能診斷需求，在新電子電氣架構(gòu)的支持下，其發(fā)展路線將分為三步：1）首先是以2023年的今天為基線的以近端點(diǎn)對(duì)點(diǎn)為主再輔以遠(yuǎn)程診斷及OTA技術(shù)的被動(dòng)診斷技術(shù)路線；2）接著是基于多場(chǎng)景下，在實(shí)現(xiàn)了近端成熟的DoIP以太網(wǎng)診斷技術(shù)的基礎(chǔ)上，以近端點(diǎn)對(duì)點(diǎn)診斷為輔配合云診斷為主的診斷技術(shù)；3）在云診斷技術(shù)的應(yīng)用及普及之后，可實(shí)現(xiàn)對(duì)云端診斷系統(tǒng)和車內(nèi)診斷功能的相連，通過(guò)主動(dòng)的、實(shí)時(shí)的大數(shù)據(jù)分析功能，以實(shí)現(xiàn)對(duì)整車故障的精確定位、提前預(yù)警等能力，以此來(lái)確保整車始終處于最大程度上的非故障安全狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)車輛主動(dòng)的智能診斷功能。對(duì)