车载诊断技术

ZHAOHUI 2023-10-13 发布于上海

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一、背景

依托于当前汽车智能化推动的软件定义汽车的时代背景之下，在催生新型电子电气架构的同时，主机厂通过远程技术对整车实施适时的数据更新、诊断等服务是提升用户用车体验的重要手段，而在相关技术的应用过程中，如何通过车端、云端、用户手机APP端构建一个安全且高效的智能诊断环境成为了车企们对整车生态布局中的重要一环。

对于传统的车载诊断方式其主要是通过诊断仪与车辆形成点对点的物理连接，再基于CAN总线并通过相关诊断协议以获取车辆的故障信息，后来随着多技术的应用，为了简化工作流程并提高工作效率以及提升灵活性，通过蓝牙等无线技术可实现以手机APP作为车辆诊断仪应用的新诊断方式，但此方式仅是在物理产品上进行数据关联，其本质并未发生变化。

图1 传统诊断方式

在如今汽车智能化的推动之下，依托于车载以太网技术，利用其高带宽、高速率、多路链接并行等特性，可实现对车外云诊断系统、售后端诊断仪/设备以及车内诊断功能之间的相互连接，并通过多方数据的综合分析及应用，能够快速、准确的定位故障、预知故障状态，从而对整车做出相应的判断处理，以此实现高效、安全的故障诊断。而在此过程中，如何进行构建统一的诊断数据格式、数据访问接口、协议接口、功能接口、诊断序列等并以此对多场景、多数据、多协议实现高效的协同工作是智能诊断技术应用的关键。

图2 智能诊断总线架构

二、DoIP诊断技术

由于EEA的发展，车载以太网技术在整车通信架构上得以普及与应用，为了进一步确保在复杂诊断任务和应用更新的情况下设备具有更高的数据传输速率，因此主机厂在进行智能诊断规划时，通过在UDS诊断服务的基础上，使用TCP/IP及以太网技术来构建统一的以太网诊断通信标准，以此对车辆进行诊断，即DoIP（Diagnostic communication over Internet Protocol）诊断技术。在2022年3月，由全国汽车标准化技术委员会牵头所发布的推荐性国家标准《道路车辆基于因特网协议的诊断通信（DoIP）第2部分：传输协议与网络层服务》征求意见稿亦在推动DoIP诊断技术在汽车上的应用。

图3 DoIP诊断通信标准

在当前基于域/中央集成的电子电气架构系统中，其网络架构通常是由以太网和CAN/CAN-FD等多总线共同组成，而在诊断协议方面，由于以太网的应用，传统的以CAN/CAN-FD总线为主的诊断协议将逐渐演化为基于新型总线协议DoIP与传统总线协议并存的状态，其混合架构如下：

图4 混合网络诊断协议架构

由ISO13400系列标准定义的DoIP诊断与CAN诊断相比具有更快的数据传输速率，可在满足车企对于高速率要求的前提下，在时间成本、物理成本等方面做到更低。相比之下，DoIP具有如下特性：

1）其数据速率可达到100 Mbit/s，与使用ISO 15765-2标准下的高速CAN相比，速率更高；

2）通过以太网为对外接口，具有标准化的硬件组件；

3）与PC相连接时仅需通过以太网接口即可，不再需要VCI（车辆通信接口）硬件，这极大的方便了整车的标定/调试与故障排查工作；

4）由于DoIP技术是通过TCP/IP及以太网技术来构建的，因此在基础设施上可完美匹配IT设备，可被快速应用于本地及远程任务之中；

5）通过以太网的多路链接并行特性，可支持多台诊断仪同时对车辆进行诊断工作，具有更高的效率。

在数据结构上，其通过向下传递的方式构成了完整的以太网帧，主要包括版本、版本位取反、数据类型、数据长度以及诊断数据5个部分，如下：

图5 DoIP数据

其结构如下：

图6 DoIP数据结构

应用DoIP技术在车辆与外部设备之间发起会话时其流程如下图所示：

图7 DoIP会话流程

三、智能云诊断

通过DoIP技术的应用可解决近端点对点的速率、接口、数据格式以及在效率等方面的部分问题，但对于在文章开头所提到的在研发、测试、售后、服务以及客户端的多场景下对不同应用需求时所采用的工具、数据等多样性的问题依然存在。

因此为了解决应对不同应用场景而产生的多诊断工具、多诊断数据、多格式带来的重复性工作而导致的效率低下问题，主机厂通过采用不同模块的部署方式，力求通过统一的诊断技术框架来解决不同的应用需求，在新技术的应用下，传统的本地诊断模式正朝着如今以近端点对点诊断为主，再辅以远程诊断及OTA技术的模式，而随着技术的成熟以及应用，以云诊断为主的车内主动诊断、APP诊断模式将被推上历史舞台。