基于中央网关的综合故障诊断辅助系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于中央网关的综合故障诊断辅助系统，它的网关控制器根据车辆硬线输入信号和外部网络指令信号，对车辆运行状态进行判断，确定车辆运行状态是否满足预设的诊断条件，网关控制器读取动力域控制器和车身域控制器故障诊断信号，网关控制器根据动力域控制器诊断信号和车身域控制器故障诊断信号依据预设的故障代码与故障结果间的对应关系确定车辆故障判定结果；网关控制器在车辆进入辅助启动模式后对车辆刹车系统和驻车系统进行检查确认。本发明基于现整车功能配置和控制器网络布局设计的，充分利用网关控制器作为各控制器枢纽的特点，实现了故障诊断信息以及各控制器诊断综合处理后分析结果及时共享。

权利要求

1.一种基于中央网关的综合故障诊断辅助系统，其特征在于：它包括网关控制器(1)，网关控制器(1)用于根据车辆硬线输入信号和外部网络指令信号，对车辆运行状态进行判断，确定车辆运行状态是否满足预设的诊断条件，当车辆运行状态满足预设的诊断条件时，网关控制器(1)读取动力域控制器和车身域控制器故障诊断信号，网关控制器(1)根据动力域控制器诊断信号和车身域控制器故障诊断信号依据预设的故障代码与故障结果间的对应关系确定车辆故障判定结果；

当车辆启动钥匙处于ON档，且发动机未启动，同时车速为0或档位在P档或N档时，车辆运行状态满足预设的诊断条件；

当车辆抛锚无法启动，增加了辅助启动模式，网关控制器(1)通过对车辆运行状态判断，确定车辆刹车功能正常，且无发动机本体故障，则车辆进入辅助启动模式；

网关控制器(1)用于在车辆进入辅助启动模式后对车辆刹车系统和驻车系统进行检查确认，当车辆刹车系统和驻车系统至少一套正常时，网关控制器(1)根据车辆运行状态和环境参数，依据辅助启动预设判断规则确认车辆进入发动机强制启动模式或车辆强制启动模式，当车辆进入发动机强制启动模式时，网关控制器(1)向发动机管理系统发送发动机强制启动信息使发动机启动；当需进入车辆强制启动模式时，网关控制器(1)先判断转向系统是否正常，当转向系统正常时，进行车辆启动，使车辆进入怠速坡行行驶模式；

当天气炎热需开启空调或寒冷需开启暖风时，进入发动机强制启动模式，当车辆处在高速或山区工况时，进入车辆启动模式。

2.根据权利要求1所述的基于中央网关的综合故障诊断辅助系统，其特征在于：它还包括数据传输模块(2)和后台服务器(3)，网关控制器(1)通过数据传输模块(2)将动力域控制器诊断信号和车身域控制器故障诊断信号发送至后台服务器(3)。

3.根据权利要求1所述的基于中央网关的综合故障诊断辅助系统，其特征在于：所述车辆硬线输入信号采用车辆已有的硬线输入信号，并通过触发时间进行控制。

4.根据权利要求1所述的基于中央网关的综合故障诊断辅助系统，其特征在于：所述网关控制器(1)用于根据车辆硬线输入信号和外部网络指令信号，对车辆运行状态进行判断，当车辆启动钥匙处于ON档，且发动机未启动，同时车速为0或档位在P档或N档时，车辆运行状态满足预设的诊断条件，所述车辆运行状态包括发动机状态、车速状态、制动状态和档位状态。

5.根据权利要求2所述的基于中央网关的综合故障诊断辅助系统，其特征在于：当网关控制器(1)判断车辆运行状态不满足预设的诊断条件时将车辆运行状态不满足预设诊断条件的信息反馈给后台服务器(3)，后台服务器(3)通过显示或声音提醒驾驶员。

6.根据权利要求1所述的基于中央网关的综合故障诊断辅助系统，其特征在于：所述网关控制器(1)根据车辆故障判定结果，确定故障的故障类型，并根据故障类型选择与确定的故障类型对应的CAN网段将车辆故障判定结果上传。

7.根据权利要求2所述的基于中央网关的综合故障诊断辅助系统，其特征在于：所述故障类型为动力系统故障、车身系统故障、和智能驾驶系统故障，网关控制器(1)用于将动力系统故障的诊断信息在动力系统CAN网段存储和上传，将车身系统故障的诊断信息在车身系统CAN网段存储和上传，将智能驾驶系统故障的诊断信息在智能驾驶系统CAN网段存储和上传；

网关控制器(1)与动力系统CAN网段、车身系统CAN网段和智能驾驶系统CAN网段均相连，网关控制器(1)在数据传输模式配置指令的控制下选通对应的动力系统CAN网段、车身系统CAN网段或智能驾驶系统CAN网段与后台服务器(3)进行通信；

数据传输模式配置指令包括数据内容以及传输时间，其中数据内容根据CAN网络结构和故障类型进行确认。

8.根据权利要求1所述的基于中央网关的综合故障诊断辅助系统，其特征在于：所述网关控制器(1)用于利用各种控制器的故障码之间的关联关系，对同一故障引起的不同控制器报出不同故障码进行汇总后报出一个故障码。

9.根据权利要求1所述的基于中央网关的综合故障诊断辅助系统，其特征在于：发动机强制启动模式下车速应为0，且驻车系统已启用或刹车制动系统已踩下；发动机强制启动模式下车辆应在P档，且禁止挂挡操作；车辆强制启动模式下，设定车速小于15km/h；车辆强制启动模式下，设有里程限制。

10.一种基于中央网关的综合故障诊断辅助方法，其特征在于：它包括如下步骤：步骤1：网关控制器(1)根据车辆硬线输入信号和外部网络指令信号，对车辆运行状态进行判断，确定车辆运行状态是否满足预设的诊断条件，当车辆运行状态满足预设的诊断条件时，网关控制器(1)读取动力域控制器和车身域控制器故障诊断信号，网关控制器(1)根据动力域控制器诊断信号和车身域控制器故障诊断信号依据预设的故障代码与故障结果间的对应关系确定车辆故障判定结果；

当车辆启动钥匙处于ON档，且发动机未启动，同时车速为0或档位在P档或N档时，车辆运行状态满足预设的诊断条件；

步骤2：当车辆抛锚无法启动，增加了辅助启动模式，网关控制器(1)通过对车辆运行状态判断，确定车辆刹车功能正常，且无发动机本体故障，则车辆进入辅助启动模式；

步骤3：网关控制器(1)在车辆进入辅助启动模式后对车辆刹车系统和驻车系统进行检查确认，当至少一套制动系统正常时，网关控制器(1)根据车辆运行状态和环境参数，依据辅助启动预设判断规则确认车辆进入发动机强制启动模式或车辆强制启动模式，当车辆进入发动机强制启动模式时，网关控制器(1)向发动机管理系统发送发动机强制启动信息使发动机启动；当需进入车辆强制启动模式时，网关控制器(1)先判断转向系统是否正常，当转向系统正常时，进行车辆启动，使车辆进入怠速坡行行驶模式；

当天气炎热需开启空调或寒冷需开启暖风时，进入发动机强制启动模式，当车辆处在高速或山区工况时，进入车辆启动模式。

说明书

基于中央网关的综合故障诊断辅助系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及车辆故障诊断技术领域，具体地指一种基于中央网关的综合故障诊断辅助系统及方法。

背景技术

[0002] 随着国民经济的不断提高和汽车消费市场的日渐成熟，汽车逐渐成为人们不可缺少的通勤和代步工具，同时人们对汽车功能需求也不断增加，使得汽车技术性和复杂度不
断提高，车辆控制系统及相关控制器的数量也不断增加，从而导致车辆故障现象及原因千
奇百怪，此时售后人员无法通过现象描述第一时间确认故障原因和排除故障，从而无法携
带备用零件和有效设备前往现场处理。

[0003] 传统的解决方案是采用车载诊断系统将从车辆的运行状况随时监控汽车产生故障，一旦存在故障，会马上发出警示。当系统出现故障时，控制器会通过CAN总线将故障信息
发送给仪表，仪表进行故障信息的显示和警告，同时控制器模块将故障信息存入存储器，通
过诊断设备可以将故障码从控制器中读出。根据故障码的提示，维修人员能够确定故障的
性质和部位。

[0004] 随着通讯及信号处理技术的进步，故障诊断向着数据化和智能化的方向发展，但大多直接采用将CAN数据上传的模式，对故障的分析和处理有一定的帮助，但是大多未考虑
实际控制器硬件资源和CAN线资源情况，以及实际发生故障尤其是抛锚故障时，驾驶员和乘
客的实际情况，尤其在高温或高寒环境下，不仅仅是给驾驶员和乘客带来极大的不便和抱
怨，有时甚至会导致出现生命危险。

[0005] 申请号为CN201710419748的中国专利，一种电动车整车故障的主动诊断方法，提出的方案为利用上位机对整车故障进行监控，并发出诊断指令给整车控制器。整车控制器
读取故障代码，并启动故障的模拟过程，将诊断出的故障代码上传到上位机；在上位机服务
器中查找原因及故障解决方案，并进行文字提示。该方案中，对每一个条件进行诊断，并对
应一个故障码；不仅，对整车控制器本身的硬件成本增加，而且软件实现复杂；另外针对故
障模拟的过程，不同零部件、控制器很难做到一致。

[0006] 申请号为CN201811409940.0的中国专利，一种智能汽车故障诊断方法及系统，方法包括：根据故障触发源的指令，对ECU进行读取故障诊断操作获取故障代码；根据故障代
码查询故障产生的条件，对每项故障条件通过诊断服务获取当前条件的状态信息；将获取
的状态信息与数据库中阈值对比，记录异常条件及数据，对分析结果进行处理并按照优先
级进行分类。该专利在获取车辆故障信息后，查询故障条件，从而获取状态信息，这样操作
需要将所有故障的诊断逻辑均存放在单个控制器中，从而对控制器硬件性能要求非常高，
导致车辆成本非常高；而且故障诊断就是根据诊断条件进行判断后给出故障码，现在反向
根据故障码推断状态信息后告知驾驶员的意义存在很大怀疑。

发明内容

[0007] 本发明的目的就是要提供一种基于中央网关的综合故障诊断辅助系统及方法，本发明基于现整车功能配置和控制器网络布局设计的，充分利用网关控制器作为各控制器枢
纽的特点，实现了故障诊断信息以及各控制器诊断综合处理后分析结果及时共享。

[0008] 为实现此目的，本发明所设计的一种基于中央网关的综合故障诊断辅助系统，它包括网关控制器，网关控制器用于根据车辆硬线输入信号和外部网络指令信号，对车辆运
行状态进行判断，确定车辆运行状态是否满足预设的诊断条件，当车辆运行状态满足预设
的诊断条件时，网关控制器读取动力域控制器和车身域控制器故障诊断信号，网关控制器
根据动力域控制器诊断信号和车身域控制器故障诊断信号依据预设的故障代码与故障结
果间的对应关系确定车辆故障判定结果；

[0009] 网关控制器通过对车辆运行状态判断，确定车辆刹车功能正常，且无发动机本体故障，则车辆进入辅助启动模式；

[0010] 网关控制器用于在车辆进入辅助启动模式后对车辆刹车系统和驻车系统进行检查确认，当至少一套制动系统正常时，网关控制器根据车辆运行状态和环境参数，依据辅助
启动预设判断规则确认车辆进入发动机强制启动模式或车辆强制启动模式，当车辆进入发
动机强制启动模式时，网关控制器向发动机管理系统发送发动机强制启动信息使发动机启
动；当需进入车辆强制启动模式时，网关控制器先判断转向系统是否正常，当转向系统正常
时，进行车辆启动，使车辆进入怠速坡行行驶模式。

[0011] 本发明的有益效果：

[0012] 本发明基于整车功能配置和控制器网络布局设计，充分利用中央网关作为各控制器枢纽的特点，实现了故障诊断信息以及各控制器诊断综合处理后分析结果及时共享，为
售后服务人员提供有效的诊断信息和维修建议，即避免了对现有诊断设备的依赖，也提高
了售后服务的工作效率，尤其当出现车辆抛锚无法启动时，售后人员可直接携带备件和必
要工作进行现场处理和修复。同时，为解决无法依据故障进行判断的复杂的问题，提供了数
据上传功能，给售后和技术人员提供第一手数据，以便进行深度分析；在该功能方案设计
中，充分考虑了车辆硬件自身资源，采用分网段上传方案，避免对车辆硬件的改造和升级。
进一步的，对于极端情况下，当车辆抛锚无法启动，增加了辅助模式，根据车辆具体故障情
况进行发动机强制启动或车辆强制启动，不但能在恶劣环境下(高温、高寒、黑夜)给驾驶员
和乘客提供空调、暖风、灯光基本防护，还能及时将车辆移动到安全地方，避免车辆收到2次
伤害，尤其在高速路、S路以及山路中间等危险地方时。

附图说明

[0013] 图1为本发明的结构示意图；

[0014] 图2为本发明流程设计图；

[0015] 图3为本发明的综合诊断功能流程图；

[0016] 图4为本发明的上传功能流程图；

[0017] 图5为本发明的辅助启动功能流程图。

[0018] 其中，1—网关控制器、2—数据传输模块、3—后台服务器。

具体实施方式

[0019] 以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

[0020] 如图1～5所示一种基于中央网关的综合故障诊断辅助系统，它包括网关控制器1，网关控制器1用于根据车辆硬线输入信号(如巡航开关、空调开关和启停开关等)和外部网
络指令信号(如外部的诊断模式通知指令等)(为确保该功能的安全性和误触发，当车辆硬
线和外部都有输入时才进入该功能进行判断，可确保车辆即不会因异常工况/故障进入该
模式，也不会因信息安全等问题导致车辆信息泄露或被控制)，对车辆运行状态(包括档位、
车速、刹车、车门等状态)进行判断，确定车辆运行状态是否满足预设的诊断条件，当车辆运
行状态满足预设的诊断条件时，网关控制器1读取动力域控制器(如发动机控制单元EMS等)
和车身域控制器(如车身控制单元BCM、空调控制器AC、仪表IC等)故障诊断信号，网关控制
器1根据动力域控制器诊断信号和车身域控制器故障诊断信号依据预设的故障代码与故障
结果间的对应关系确定车辆故障判定结果；

[0021] 网关控制器1通过对车辆运行状态判断，确定车辆刹车功能正常，且无发动机本体故障，则车辆进入辅助启动模式；

[0022] 网关控制器1用于在车辆进入辅助启动模式后对车辆刹车系统和驻车系统进行检查确认，当车辆刹车系统和驻车系统至少一套正常时，网关控制器1根据车辆运行状态和环
境参数(环境参数包括环境温度、湿度和海拔等)，依据辅助启动预设判断规则确认车辆进
入发动机强制启动模式或车辆强制启动模式(当驾驶员有需求时，如天气炎热需开启空调、
寒冷需开启暖风等进入发动机强制启动模式，当车辆处在高速或山区工况，可能引起二次
事故时，可进入车辆启动模式)，当车辆进入发动机强制启动模式时，网关控制器1向发动机
管理系统(EMS，Engine Management System)发送发动机强制启动信息使发动机启动(发动
机启动模式不进行挂挡和松开制动操作，车只能原地怠速)；当需进入车辆强制启动模式
时，网关控制器1先判断转向系统是否正常，当转向系统正常时，进行车辆启动，使车辆进入
怠速坡行行驶模式(车速15～20公里每小时，并实时监测制动系统的工作状态，行驶距离一
般限制在1～2公里)。在发动机强制启动模式和车辆强制启动模式下，均实时监测车辆工作
状态(网关控制器1对车辆的状态量进行监控，如刹车状态，车速情况等)，当不满足条件时，
即退出辅助启动模式，同时进行熄火处理；

[0023] 车辆刹车系统和驻车系统检查时会发出一定时间的提示，驾驶员进行制动和驻车操作，包括踩下/松开制动踏板，拉起/放下手刹操作，网关控制器1根据车辆对驾驶员制动
和驻车操作的执行情况反馈数据，确定车辆刹车系统和驻车系统是否正常，车辆刹车系统
和驻车系统的检测时间设定为20s；

[0024] 上述技术方案中，它还包括数据传输模块2和后台服务器3，网关控制器1通过数据传输模块2将动力域控制器诊断信号和车身域控制器故障诊断信号发送至后台服务器3，提
供故障时的各种条件如发动机运行状态、燃烧情况等，结合故障码供技术人员分析。同时，
网关控制器1将综合分析各控制器提供的诊断信息，给出故障初步分析结果(汇总各个控制
器的故障信息，对同类同指向的问题进行反馈，如当BCAN上的2个或多个控制器报出通信异
常，则反馈怀疑BCAN网络异常，建议测试BCAN的电压电阻等信息)，并通过数据传输模块2发
送至后台，用于售后技术人员的分析，避免现场处理低下等问题；

[0025] 所述数据传输模块2可采用Tbox等无线传输设备，后台服务器3可采用云端服务器或手机APP等。

[0026] 上述技术方案中，所述车辆硬线输入信号采用车辆已有的硬线输入信号，并通过触发时间进行控制。避免重新增加一路开发，可以采用现有的开发进行控制，避免增加成
本。

[0027] 上述技术方案中，所述网关控制器1用于根据车辆硬线输入信号和外部网络指令信号，对车辆运行状态进行判断，当车辆启动钥匙处于ON档，且发动机未启动，同时车速为0
或档位在P档或N档时，车辆运行状态满足预设的诊断条件，所述车辆运行状态包括发动机
状态、车速状态、制动状态和档位状态。

[0028] 上述技术方案中，当网关控制器1判断车辆运行状态不满足预设的诊断条件时将车辆运行状态不满足预设诊断条件的信息反馈给后台服务器3，后台服务器3通过显示或声
音提醒驾驶员。

[0029] 上述技术方案中，所述网关控制器1根据车辆故障判定结果，确定故障的故障类型，并根据故障类型选择与确定的故障类型对应的CAN网段将车辆故障判定结果上传。车辆
故障判定结果实时存储在网关控制器1的存储器中，存储时间将依据存储器大小和数据量
确认，采用数据实时存储方式能够有效降低数据传输对网络速率的要求，避免数据丢失或
损坏。

[0030] 上述技术方案中，所述故障类型为动力系统故障、车身系统故障、和智能驾驶系统故障，网关控制器1用于将动力系统故障的诊断信息在动力系统CAN网段存储和上传，将车
身系统故障的诊断信息在车身系统CAN网段存储和上传，将智能驾驶系统故障的诊断信息
在智能驾驶系统CAN网段存储和上传，从而提高数据上传效率；

[0031] 网关控制器1与动力系统CAN网段、车身系统CAN网段和智能驾驶系统CAN网段均相连，网关控制器1在数据传输模式配置指令的控制下选通对应的动力系统CAN网段、车身系
统CAN网段或智能驾驶系统CAN网段与后台服务器3进行通信；

[0032] 数据传输模式配置指令包括数据内容以及传输时间，其中数据内容根据CAN网络结构和故障类型进行确认(主要根据故障码和快照信息，初步判断大概是那类故障)，将故
障信息通过对应的CAN网段传给后台服务器3。当需要其他网段的数据进一步故障分析时
(如分析是什么零件损坏了，简单的可以带到现场直接更换，复杂的可以让拖车直接过去，
提高现场处理效率)，可采用被动模式，即完成车辆状态评估后，中央网关依据无线传输模
块发送的指令切换至数据传输模式，将CAN数据实时存储并上传至后台，(即当分析需要
BCAN数据(车身)并完成了BCAN数据上传，但又想要PCAN的数据(动力)，可以进行切换)。传
输时间根据故障情况和网络情况确定，包括5s、20s、60s和持续等。

[0033] 上述数据传输配置方式是一种根据网段分配进行的数据传输方式，从而避免中央网关将所有CAN数据上传导致CAN网络负载以及网关负荷过大导致新的问题，同时也避免控
制器硬件系统升级导致整车成本大幅度提高。

[0034] 上述技术方案中，所述网关控制器1用于利用各种控制器的故障码之间的关联关系，对同一故障引起的不同控制器报出不同故障码进行汇总后报出一个故障码，利于故障
进一步定位和确定。

[0035] 上述技术方案中，发动机强制启动模式下车速应为0，且驻车系统已启用或刹车制动系统已踩下；发动机强制启动模式下车辆应在P档，且禁止挂挡操作；车辆强制启动模式
下，设定车速小于15km/h；车辆强制启动模式下，设有里程限制，避免驾驶员长时间驾驶故
障车辆。在辅助模式下，车辆不限制空调功能和暖风功能，对于智能驾驶等功能进行限制
(如限制盲区监测，自动泊车等功能无法使用)，辅助驾驶模式自动停止或人为下电后需重
新授权；

[0036] 上述技术方案中，当车辆出现无法启动(发动机强制启动模式或车辆强制启动模式)的故障时，判断为发动机外传感器、执行器故障，此时直接使用发动机启动和车辆坡行
所需相关传感器参考默认值进行启动。

[0037] 上述技术方案中，转向系统检测中，驾驶员按照低于90°步进进行检查，并过语音或文字提示驾驶员，完成至少一圈方向盘转向；

[0038] 一种基于中央网关的综合故障诊断辅助方法，其特征在于：它包括如下步骤：

[0039] 步骤1：网关控制器1根据车辆硬线输入信号和外部网络指令信号，对车辆运行状态进行判断，确定车辆运行状态是否满足预设的诊断条件，当车辆运行状态满足预设的诊
断条件时，网关控制器1读取动力域控制器和车身域控制器故障诊断信号，网关控制器1根
据动力域控制器诊断信号和车身域控制器故障诊断信号依据预设的故障代码与故障结果
间的对应关系确定车辆故障判定结果；

[0040] 步骤2：网关控制器1通过对车辆运行状态判断，确定车辆刹车功能正常，且无发动机本体故障，则车辆进入辅助启动模式；

[0041] 步骤3：网关控制器1在车辆进入辅助启动模式后对车辆刹车系统和驻车系统进行检查确认，当至少一套制动系统正常时，网关控制器1根据车辆运行状态和环境参数，依据
辅助启动预设判断规则确认车辆进入发动机强制启动模式或车辆强制启动模式，当车辆进
入发动机强制启动模式时，网关控制器1向发动机管理系统发送发动机强制启动信息使发
动机启动；当需进入车辆强制启动模式时，网关控制器1先判断转向系统是否正常，当转向
系统正常时，进行车辆启动，使车辆进入怠速坡行行驶模式。

[0042] 本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。