一種汽車ECU 下線電檢防錯(cuò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法

吳 浩，雷永富，楊 華

（奇瑞商用車（安徽）有限公司，安徽 蕪湖 241003）

1 引言

中國(guó)是全球最大的制造業(yè)國(guó)家，汽車行業(yè)舉足輕重，當(dāng)前汽車制造正邁入“智能化、網(wǎng)聯(lián)化、電動(dòng)化、共享化”的大道，汽車中電氣元件使用數(shù)量逐漸增加，不同車型對(duì)應(yīng)的電氣元件及連接日趨復(fù)雜。當(dāng)前人民生活水平不斷提高，對(duì)汽車的安全性、舒適性和實(shí)用性的要求也越來(lái)越高。隨著第3次信息革命的不斷沖擊，新的技術(shù)不斷發(fā)展，并且在汽車制造業(yè)上得到充分的應(yīng)用，如ESP（車身穩(wěn)定系統(tǒng)）、APA（全自動(dòng)泊車）、ACC/AEB（主動(dòng)制動(dòng)主動(dòng)安全系統(tǒng)）、CEM（域控制器）等。

而汽車下線檢測(cè)（簡(jiǎn)稱EOL）系統(tǒng)主要應(yīng)用于汽車生產(chǎn)線對(duì)ECU故障診斷、ECU防盜匹配、ECU標(biāo)定、ECU軟件配置、ECU程序下載軟件刷新等操作，實(shí)現(xiàn)汽車在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)電子ECU的狀態(tài)檢測(cè)、記錄，實(shí)現(xiàn)下線車輛提早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并且及時(shí)解決問(wèn)題，確保下線車輛軟硬件狀態(tài)一致性和汽車各電子ECU功能正常。提高整車的自動(dòng)化生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質(zhì)，縮短線下人工排查維修工時(shí)，降低研發(fā)、制造成本，增加項(xiàng)目盈利效益。

2 研究背景及意義

隨著汽車越來(lái)越智能化，功能配置增加帶來(lái)電子電器控制模塊數(shù)量增加，同時(shí)模塊差異化增加，具體到總裝電檢工位出現(xiàn)兩類問(wèn)題案例：①不同配置電器模塊外形類似，制造過(guò)程無(wú)法識(shí)別電子模塊錯(cuò)裝，譬如ECU、TBOX，甚至導(dǎo)致錯(cuò)裝問(wèn)題遺留到售后才被發(fā)現(xiàn)；②某項(xiàng)目研發(fā)階段發(fā)現(xiàn)組合儀表2個(gè)零件號(hào)3個(gè)月數(shù)據(jù)有9個(gè)軟件版本存在，變更記錄為0。通過(guò)此兩類問(wèn)題說(shuō)明：電子模塊硬件無(wú)法在出廠前做到錯(cuò)裝預(yù)防（防錯(cuò)）；電子模塊軟件版本狀態(tài)多，變更頻繁（狀態(tài)不統(tǒng)一）導(dǎo)致下線車輛狀態(tài)不一致，需要更多的工程師花費(fèi)更多的時(shí)間去排查，效率低，影響項(xiàng)目周期。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

一套全自動(dòng)汽車下線電檢（EOL）防錯(cuò)框架系統(tǒng)，必須能體現(xiàn)出“平臺(tái)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化”的思想。在總裝車間，我們把這套ECU下線檢測(cè)系統(tǒng)稱為EOL（End Of Line，簡(jiǎn)稱整車下線診斷檢測(cè)需求系統(tǒng)），也稱之為下線電檢。這套系統(tǒng)是用來(lái)給汽車上所有上CAN/CANFD的電子元器件進(jìn)行系統(tǒng)檢查（MES比對(duì)軟硬件版本、零件號(hào)；清除故障碼；在線刷新；雷達(dá)、胎壓標(biāo)定；在線配置等），它的作用主要是對(duì)總裝車間的下線車輛進(jìn)行系統(tǒng)檢測(cè)，確保下線車輛狀態(tài)一致性。具體的檢測(cè)原理如圖1所示（實(shí)例）。

根據(jù)整車的診斷拓?fù)湓韴D設(shè)計(jì)、電器ECU的功能設(shè)計(jì)和對(duì)總裝車間現(xiàn)場(chǎng)工藝實(shí)際場(chǎng)地分析，它要求汽車下線電檢（EOL）防錯(cuò)框架系統(tǒng)具備場(chǎng)地聯(lián)網(wǎng)、220V電源電壓、測(cè)試機(jī)柜/平板、ECU具備CAN/CANFD診斷等功能，現(xiàn)場(chǎng)工藝人員才可以對(duì)整車所有電子元器件進(jìn)行特殊功能驗(yàn)證，確保整車具備正常功能。

圖1 整車下線檢測(cè)原理圖

3.1 硬件設(shè)計(jì)

為了降低制造、人工成本和提高自動(dòng)化生產(chǎn)線的效率，下線電檢（EOL）防錯(cuò)框架系統(tǒng)應(yīng)具備平臺(tái)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化，即可同時(shí)實(shí)現(xiàn)兼容多個(gè)項(xiàng)目車型在同一條生產(chǎn)測(cè)試線去多次平臺(tái)復(fù)用。下線電檢（EOL）的設(shè)備是一個(gè)小平板，它是集開(kāi)關(guān)、CAN卡、DAQ、DMM為一體的總線，也是集信號(hào)發(fā)生器、攝像頭掃描、示波器分析、音頻分析等為一體化。小平板設(shè)備的硬件板卡是依據(jù)整車所有被測(cè)產(chǎn)品而特別定制，為了滿足和兼容更多新技術(shù)功能。為了打造硬件平臺(tái)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化，它可為后續(xù)多款車型的平臺(tái)復(fù)用提供扎實(shí)的基礎(chǔ)。

由于下線電檢（EOL）防錯(cuò)框架系統(tǒng)用于主機(jī)廠總裝車間電檢工位，處在的環(huán)境惡劣，故系統(tǒng)硬件平板的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下條件。

1）硬件系統(tǒng)設(shè)備采用模塊化、區(qū)域化設(shè)計(jì)，是為了后續(xù)方便維修、更換。

2）平板設(shè)備應(yīng)放在特定工作區(qū)域，有專業(yè)負(fù)責(zé)人維護(hù)管理。

3）平板設(shè)備需要有防水措施，定時(shí)清理灰塵。

4）平板設(shè)備需要具備硬件設(shè)計(jì)防錯(cuò)，以防員工人為誤操作而導(dǎo)致程序操作錯(cuò)誤帶來(lái)的車間生產(chǎn)的損失。

3.2 軟件設(shè)計(jì)

在傳統(tǒng)的電檢設(shè)備中，軟件程序往往是直接對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行直接訪問(wèn)，它極易造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，同時(shí)也增加了設(shè)備廠家對(duì)系統(tǒng)維護(hù)的難度。

在小平板設(shè)備的應(yīng)用服務(wù)層，下線電檢（EOL）防錯(cuò)框架系統(tǒng)集成了CAN/CANFD的ECU軟硬件版本讀取、ECU在線配置、標(biāo)定、讀取和清除故障碼、刷新等功能性服務(wù)。在應(yīng)用層軟件中可以聯(lián)網(wǎng)通過(guò)整車配置碼中的特殊車型位從MES系統(tǒng)中直接調(diào)用多個(gè)車型的電檢程序來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)車型特殊的功能操作。

軟件設(shè)計(jì)具體包括以下方面。

1）總裝車間平板設(shè)備聯(lián)網(wǎng)可以直接通過(guò)配置碼中的特殊車型位從MES系統(tǒng)中直接調(diào)用對(duì)應(yīng)車型的車輛信息來(lái)進(jìn)行特殊操作，以及CAN/CANFD的ECU軟硬件版本/零件號(hào)讀取、讀取和清除故障碼、ECU在線配置、標(biāo)定、刷新等服務(wù)來(lái)進(jìn)行防錯(cuò)檢測(cè)。

2）平板設(shè)備可支持按鍵操作和平板界面觸摸，也同時(shí)具備整個(gè)車型ECU檢測(cè)或者單個(gè)ECU的特殊操作功能（標(biāo)定、刷新、在線配置、診斷等）。

3）平板設(shè)備對(duì)ECU診斷時(shí)可以直接顯示整車的當(dāng)前故障碼、整車的軟硬件版本和零件號(hào)，并且通過(guò)聯(lián)網(wǎng)和MES系統(tǒng)中的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，與MES系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)不符就會(huì)顯示不符合項(xiàng)，以便于線下高效解決。

4）建立檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，可存儲(chǔ)上萬(wàn)車輛的檢測(cè)結(jié)果，并可隨時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查詢和傳遞結(jié)果。

3.3 EOL系統(tǒng)防錯(cuò)設(shè)計(jì)方案

一套全自動(dòng)汽車下線電檢（EOL）防錯(cuò)框架系統(tǒng)，，既要滿足總裝車間自動(dòng)化流水線生產(chǎn)節(jié)拍，還需要滿足確保下線車輛軟硬件版本狀態(tài)一致性，所以需要一套系統(tǒng)設(shè)備可以快速高效地規(guī)避車輛問(wèn)題。平板電檢設(shè)備程序應(yīng)具備一鍵操作后自動(dòng)完成該車型所有ECU測(cè)試功能（診斷、在線配置、刷新、標(biāo)定等），而且還能夠依據(jù)整車各ECU的性能參數(shù)來(lái)對(duì)測(cè)試結(jié)果自動(dòng)檢測(cè)、判斷并進(jìn)行處理。整個(gè)全自動(dòng)下線電檢（EOL）防錯(cuò)系統(tǒng)應(yīng)滿足如下原則：多車型平臺(tái)復(fù)用化、測(cè)試過(guò)程自動(dòng)化、測(cè)試流程實(shí)時(shí)化、操作流程簡(jiǎn)單化、測(cè)試數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和測(cè)試數(shù)據(jù)共享化。

全自動(dòng)汽車下線電檢（EOL）防錯(cuò)框架系統(tǒng)主要有：MES系統(tǒng)校驗(yàn)防錯(cuò)檢測(cè)站點(diǎn)、EMS（發(fā)動(dòng)機(jī)模塊系統(tǒng)）/TCU（變速器模塊系統(tǒng)）在線刷寫(xiě)檢測(cè)站點(diǎn)、ECU在線配置檢測(cè)站點(diǎn)、胎壓自學(xué)習(xí)檢測(cè)站點(diǎn)及四輪定位、雷達(dá)/全景標(biāo)定檢測(cè)站點(diǎn)、模塊配置及特殊功能學(xué)習(xí)站點(diǎn)、ECU故障診斷、保存ECU檢測(cè)數(shù)據(jù)文件、打印檢測(cè)報(bào)告等功能。

1）MES系統(tǒng)校驗(yàn)防錯(cuò)檢測(cè)站點(diǎn)：EOL設(shè)備聯(lián)網(wǎng)讀取整車的軟硬件版本、零件號(hào)與MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)文件進(jìn)行校驗(yàn)認(rèn)證。

2）EMS/TCU在線刷寫(xiě)檢測(cè)站點(diǎn)：動(dòng)力總成類型（是渦輪增壓還是缸內(nèi)直噴）、車輛配置（高度傳感器數(shù)量、高度傳感器位置、是否帶壓力傳感器、指示燈亮滅方式等）、功能設(shè)置（激活待機(jī)功能方式、是否支持網(wǎng)絡(luò)管理等）、安全設(shè)置（氣囊殘壓、電磁閥錯(cuò)誤檢查等）。針對(duì)各種車型不同的配置，需在下線前將整車EMS/TCU參數(shù)完成設(shè)定并形成XX.XX.XX格式文件。通過(guò)平板電檢設(shè)備將此格式文件包下載后在線刷寫(xiě)到EMS、TCU中。

3）ECU在線配置檢測(cè)站點(diǎn)：通過(guò)對(duì)整車ECU寫(xiě)入配置碼來(lái)實(shí)現(xiàn)同一個(gè)零件在不同車型不同版型的特殊功能。

4）胎壓自學(xué)習(xí)檢測(cè)站點(diǎn)：需平板電檢設(shè)備對(duì)輪胎傳感器寫(xiě)入胎壓ID進(jìn)行激活和識(shí)別。

5）四輪定位站點(diǎn)：平板設(shè)備需對(duì)轉(zhuǎn)角傳感器（SAM）、ESP（制動(dòng)系統(tǒng)）、EPS（轉(zhuǎn)向系統(tǒng)）等進(jìn)行功能標(biāo)定學(xué)習(xí)。

6）雷達(dá)/全景標(biāo)定檢測(cè)站點(diǎn)：平板設(shè)備需對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)（RADAR）、AVM（全景泊車系統(tǒng)）等進(jìn)行功能標(biāo)定學(xué)習(xí)。

7）模塊配置及特殊功能學(xué)習(xí)站點(diǎn)：域控制器模塊（BDM）/智能座艙（CDC）/ESP（制動(dòng)系統(tǒng)）等控制器軟件在線配置寫(xiě)入、IMMO與EMS（發(fā)動(dòng)機(jī)模塊系統(tǒng)）的防盜匹配學(xué)習(xí)、獨(dú)立防夾學(xué)習(xí)等。

8）故障診斷清除后再讀取ECU當(dāng)前故障信息。

9）打印檢測(cè)報(bào)告。

主要步驟如下。

步驟1：在車輛經(jīng)過(guò)EOL檢測(cè)線時(shí)，通過(guò)檢測(cè)設(shè)備掃描VIN碼。

步驟2：電檢設(shè)備先要讀取整車的電子電器控制模塊軟硬件版本號(hào)和零件號(hào)，然后與設(shè)備MES系統(tǒng)中輸入的軟硬件版本號(hào)和零件號(hào)進(jìn)行校驗(yàn)對(duì)比。

①軟硬件版本號(hào)和零件號(hào)都校驗(yàn)一致，MES系統(tǒng)設(shè)備顯示OK，整車再進(jìn)行控制模塊的故障診斷、防盜匹配、ECU標(biāo)定、軟件配置等操作。

②軟硬件版本號(hào)校驗(yàn)一致/不一致，但是零件號(hào)校驗(yàn)不一致，MES系統(tǒng)設(shè)備顯示NOK，電檢不通過(guò)，提示車間裝錯(cuò)樣件，需要線下更換控制器。

③軟硬件版本號(hào)校驗(yàn)不一致但是零件號(hào)校驗(yàn)一致，MES系統(tǒng)設(shè)備顯示NOK，電檢設(shè)備將校驗(yàn)不一致的控制器軟件刷新到最新?tīng)顟B(tài)，最后整車再進(jìn)行控制模塊的故障診斷、防盜匹配、ECU標(biāo)定、軟件配置等操作。

步驟3：下線電檢完成，確保EOL下線車輛狀態(tài)一致。

ECU下線電檢防錯(cuò)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖2所示。

MES系統(tǒng)車間防錯(cuò)校驗(yàn)圖如圖3所示。

圖2 整車下線電檢（EOL）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

4 總結(jié)

1）下線電檢（EOL）防錯(cuò)框架系統(tǒng)具備平臺(tái)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化，即可同時(shí)實(shí)現(xiàn)兼容多個(gè)項(xiàng)目車型在同一條生產(chǎn)測(cè)試線去多次平臺(tái)復(fù)用，推廣性極高。

圖3 MES系統(tǒng)車間防錯(cuò)校驗(yàn)圖

2）提高整車性能，確保下線車輛軟硬件狀態(tài)一致和汽車各ECU功能正常。

3）縮短故障問(wèn)題排查時(shí)間；提高車輛品質(zhì)，節(jié)約制造成本，提高生產(chǎn)效率，縮短項(xiàng)目周期，降低其生產(chǎn)成本。

4）下線電檢（EOL）防錯(cuò)框架系統(tǒng)可以聯(lián)網(wǎng)通過(guò)識(shí)別配置碼中的特殊車型位從MES系統(tǒng)中調(diào)用對(duì)應(yīng)車型的電檢程序來(lái)進(jìn)行TCU（變速器）、ESP（制動(dòng)系統(tǒng)）、EMS（發(fā)動(dòng)機(jī)模塊）的參數(shù)配置、在線刷寫(xiě)，APA（自動(dòng)泊車）、FCM（前攝像頭）、FRM（前雷達(dá)）、RADAR（后雷達(dá)）等特殊模塊進(jìn)行程序標(biāo)定、刷新、讀取軟硬件版本和零件號(hào)、診斷等；可以確保下線車輛的軟硬件版本、零件號(hào)一致性（不同車型，不同版型車可以用同一個(gè)零件號(hào)），也使零部件系統(tǒng)架構(gòu)開(kāi)發(fā)趨于平臺(tái)化、智能化。

5）整個(gè)EOL系統(tǒng)服務(wù)器可以對(duì)檢查數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，幫助品質(zhì)管理部門(mén)和研發(fā)設(shè)計(jì)部門(mén)對(duì)品質(zhì)問(wèn)題點(diǎn)進(jìn)行跟蹤、記錄、整改。