一文了解汽车故障诊断的几个层级

汽车已成为大多数人的生活必需品，行车安全对于每个人都非常重要，当汽车出现故障时，我们该如何应对，以确保我们的安全？本文将从整车、功能和控制这三个层级来介绍汽车故障诊断背后的逻辑，希望当你看到汽车出现故障信息时，不慌不乱，沉着应对。

1. 整车层级的故障诊断策略

关于汽车故障诊断的话题，从驾驶员前方的仪表屏作为切入点，那应该是最容易让人理解和接收的。通常我们可以看到汽车仪表屏有绿黄红三种颜色的指示灯，以不同的符号显示，如下所示：

当车辆每次在接通电源以后会进行一次自检，在自检过程中，仪表屏可能会全部或逐一亮起绿黄红灯，再逐一熄灭，此时灯的状态与故障没关系。不管何时，驾驶员通常不会关注绿灯，只会关注黄灯和红灯，因为它俩是故障指示灯，表明车辆再向驾驶员发出警告，车辆可能或已经出现了故障，会引起行车潜在的安全问题。

具体来说，黄灯亮则说明车辆可能存在异常，但并不是说车辆一定出了故障。有时重启一下车辆就可以解决，有时需要专业的人员来检查和处理。而红灯亮则表明真有故障，且故障严重，会引起人车安全问题，比如车辆的制动失效、动力失效等故障。这时车辆会提醒驾驶员进行故障的相关处理，比如要求大屏显示严重故障和无法继续形式，同时语音播报驾驶员立即靠边停车。

这就是每个驾驶人员都所能感受到的整车层级的故障诊断策略，即一方面可通过黄灯和红灯让驾驶员感知到车辆的状态，另一方面通过音频和视频直接警告或指导驾驶员脱离危险。这些工作是由主机厂（OEM）来负责设计与制定，其来源于功能层级的故障诊断策略。

2. 功能层级的故障诊断策略

对于整车控制系统而言，通常分为几大总成系统，包括动力总成系统（Powertrain），底盘总成系统（Chassis）和车身总成系统（Body）等，如下所示：

Source: Domain controller E/E architecture example.

因此，这里所说功能层级是针对总成系统这个层面，以纯电动车的动力总成系统来说，主要功能有驱动控制，能量管理，高压上下电，高压充放电和高压安全等功能。这些功能都会因为故障而失效，失效之后对整车会有怎么样的影响和危害，这是都需要分析，并且都要有应对的措施。

比如驱动功能有故障，如果是动力丢失故障，那么车辆是无法行驶了，车辆需要立马靠边停车，此时相应的故障处理措施应该为下高压，点红灯。再比如高压安全故障，如果出现高压绝缘故障，那么车辆可能已经漏电，那将对车内人员造成触电危害，此时此时相应的故障处理措施应该为立即下高压，点红灯。

因此，对于总成系统的各个功能的故障诊断分析，最终汇总成如下形式的规定或准则，即不同故障等级代表不同的严重程度，需要采取不同的处理措施。

当然对于功能层级的故障，如何准确定义其故障等级是难点，因为对用户来说，定义等级高了，可能引起用户抱怨，定义等级低了，那又可能隐藏风险与危害；对主机厂而言，定义等级高了，可能时间和资源的投入大大增加，定义等级低了，出了问题这个锅谁也不愿意背，所以有些故障等级的定义需要在主机厂经历反复掰扯反复研讨。

以上在功能及以上层级的故障诊断策略，为了解决上面所遇到的问题，往下看也非常重要，即关注控制器层级的故障诊断策略。

3. 控制器层级的故障诊断策略

3.1 控制器层级的故障等级

在上面功能层级的故障诊断策略提到对功能故障的分析，其实会涉及到相关的控制器，因为一个整车功能的实现需要多个控制器之间进行相互匹配，比如之前文章所举的充电功能，动力总成系统就会涉及到VCU, BMS和OBC等控制器。

因此在功能层级进行故障分析时，自然需要下放到各个控制器层级来考虑，比如动力丢失故障是因为某个控制器接收报文丢失导致，在功能层级是很严重的故障，那么对于控制器来说，那应该也是很严重的故障，类似很多这样的情况，那对于控制器也应该有不同的故障等级，这种故障等级是充分考虑总成系统的功能故障的等级情况，因此类似于建立下面这样一种映射关系：

当然这种映射关系是主机厂和供应商多次讨论后才得到的，这将约束控制器的故障等级策略，为什么这么说？比如上面提到的通讯丢失故障，如果仅仅从供应商的角度来考虑，也许就是B等级故障，但是主机厂的输入最少是C等级及以上故障，这将导致控制器供应商可能需要更多的资源来处理。

3.2 控制器层级的故障诊断策略

对于控制器层级的故障诊断话题，其实就是大家常听到的DEM和DCM之类的内容，这就是在控制器层级对故障诊断所需要去实现的内容。

对于控制器来说，需要诊断不同的故障类型，包括系统故障，硬件故障和软件故障等，因此如何去做故障诊断，输入有来自控制器的各个部门，比如软硬件，系统和功能安全等，当然还包括主机厂某些特定的需求，通常以故障诊断列表的形式：

在此基础上，控制器会在什么样的条件下，用什么样的逻辑，以及什么样的debouce算法去检测是否有故障，如果有故障，那么应采取怎样的故障处理措施，以及存储哪些故障相关的信息。另外，就是当故障不再发生，有应该采取怎样的策略恢复，以及怎样的方式清除故障。

3.3 软件层级的故障诊断

上述的故障诊断策略的具体落地就属于软件层级的内容，比如采用AUTOSAR架构的话，如下所示：

有些故障的确认仅在应用层软件实现，有些故障的确认仅在底层软件实现，有些需要两者相结合。对于故障的存储和通讯则由底层软件实现，故障的处理可能需要应用层软和底层软件都参与。总而言之，取决于软件层级的故障诊断实施的具体方案。

最后补充一点，关于故障信息的存储和获取，对于存储现在常有两种方式，一种是存储在控制器里，另一种是通过数据云上传方式将数据存储车外的服务器。前一种通过相应的诊断仪器使用UDS服务去获取，后一种通过相应的服务器客户端去获取。

4. 小结

本文就从整车，功能和控制器三个层级介绍了故障诊断策略，一方面从整车开始逐层分解到控制器软件，另一方面是控制器从自身的系统和软硬件考虑，最终形成了一个完整的汽车故障诊断策略。对于这个故障诊断策略，简而言之，就是对故障进行识别和处理，包括检测，确认，处理，记录和通讯服务等。具体从下往上的层级看，就是由具体的软件逻辑开始，确认了某个故障，然后控制器上报相应的故障等级等信息，然后再功能层级判断出相应的故障等级，最终体现在整车层面，驾驶人员能在仪表和语音方面获知到故障的出现。

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文章来源：汽车MCU软件设计

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