基于双MCU架构的ABS/ASR/VDC故障诊断系统设计

2 故障诊断接口电路设计

　　国际上现行通用的故障诊断接口和标准为OBD-II，它包括SAE J-1850 PWM、SAE J-1850 VPW和ISO 9141三种形式。LIN(Local Interconnect Network)[5]是一种遵循ISO9141协议规范的低成本的串行通信网络，广泛应用于汽车分布式电子系统控制和故障诊断，其目标是为现有汽车网络提供辅助功能。因此，LIN总线是一种辅助的总线网络，在不需要CAN总线的带宽和多功能的场合(比如智能传感器和制动装置之间的通信)，使用LIN总线可大大节省成本。LIN网络也已经成为国际上一种标准的故障诊断协议接口。

　　本文采用ISO9141-2协议，选用双向通信芯片为Vishay Siliconix公司生产的单端总线收发器SI9243A[6]。该芯片设计符合ISO9141故障诊断系统要求，内置有双向通信的K线驱动器和在数据传输前起唤醒功能的L线接收器，通信电路如图4所示。

3 故障诊断软件设计

　　ABS/ASR/VDC故障诊断系统的软件包括两部分，即系统上电和汽车起步时初始自检和行驶过程中的在线检测。

　　系统自检时故障指示灯首先点亮，据此也可以检查故障指示灯及其线路是否存在故障。如果自检通过，则约3 s后故障指示灯熄灭，系统自检结束。自检时若发现系统中存在故障，则以故障代码的形式存储故障信息，故障指示灯持续点亮以提醒驾驶员ABS/ASR/VDC系统出现故障。同时，ABS/ASR/VDC系统退出，常规制动与驱动恢复。自检若没有检测到故障，则软件继续运行。

　　初始自检项目主要包括：

　　（1）系统中已存故障信息的检测和某些故障信息的复查；

　　（2）通过SPI通信检测主、辅MCU的工作情况；

　　（3）电磁阀总开关的检查：打开和关闭电磁阀总开关，通过测定电磁阀驱动芯片供电电压VBB的值判断电磁阀总开关的工作情况；

　　（4）电磁阀功能的检查：驱动电磁阀工作，判断是否正常工作；

　　（5）轮速传感器静态故障和汽车起步时轮速相差过大故障的检查；

　　（6）对关键软件部分的检测，判断程序是否正常运行。

　　工作过程中还要通过ABS/ASR/VDC故障诊断系统实时监测关键部分的工作状况，如果发现故障应立即处理。在线故障诊断主要包括轮速信号的动态检测、电磁阀实时监测和主MCU的实时监测。

　　轮速实时诊断程序通过一定算法判断轮速信号是否异常，程序逻辑判断如图5所示。当前轮轮速差与后轮轮速差的绝对值超出设定的门限值时，按照程序逻辑判断各轮速信号是否存在故障。图中DWF、DWR、DWL、DWP分别为前轮轮速差、后轮轮速差、左侧轮轮速差、右侧轮轮速差之绝对值；DW0为前轮轮速差和后轮轮速差的差值门限值，DW1、DW2、DW3、DW4分别为DWF、DWR、DWL、DWP的门限值。考虑道路法规和汽车实际行驶工况，通过理论计算初步确定各门限，再通过试验修正。修正后的各门限值为：DW0=2 km/h，DW1=6 km/h，DW2=5 km/h，DW3=7 km/h，DW4=7 km/h。

4 故障诊断试验验证

　　在ABS/ASR/VDC系统的标定试验过程中，当电磁阀或轮速等突发意外故障时，故障指示灯都能点亮，同时退出ABS/ASR/VDC控制。这说明设计的故障诊断系统能准确实现电磁阀、轮速传感器等的故障诊断与处理。ECU和故障诊断仪之间通过通信可实现故障代码的读取、显示或清除等功能。

　　将设计的故障诊断系统应用于自主开发的ABS/ASR/VDC集成系统，进行了实车道路试验。试验结果表明：开发的故障诊断系统可以及时发现关键部件故障，并存储故障代码、退出ABS/ASR/VDC控制，保证了行车安全。基于双MCU架构的ECU设计增强了系统的故障诊断能力，并且在某些特殊情况下，辅MCU可以代替主MCU工作，大大降低了ECU的失效概率。