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純電動(dòng)汽車整車控制器遠(yuǎn)程升級(jí)方法研究

2021-10-02 10:01:27·  來(lái)源：電動(dòng)學(xué)堂  作者：陸婉利等  
　
文章來(lái)源：上汽通用五菱汽車股份有限公司技術(shù)中心0引言汽車的電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化已經(jīng)成為了汽車工業(yè) 發(fā)展不可扭轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，給汽車的電子電氣架構(gòu)帶來(lái)了一次
文章來(lái)源：上汽通用五菱汽車股份有限公司技術(shù)中心

0引言
汽車的電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化已經(jīng)成為了汽車工業(yè) 發(fā)展不可扭轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，給汽車的電子電氣架構(gòu)帶來(lái)了一次 大的變革。整車控制器（Vehicle control unit，簡(jiǎn)稱 VCU）是 新能源汽車的核心控制單元，既直接控制著汽車動(dòng)力系統(tǒng) 的輸出，又掌控著電機(jī)、電池和電動(dòng)附件的狀態(tài)，所以整車 控制器的性能優(yōu)劣直接影響著整車的性能。在整車控制器 的整個(gè)生命周期中，經(jīng)常會(huì)遇到改善潛在問(wèn)題和導(dǎo)入全新 功能的需求，傳統(tǒng)的線下刷寫(xiě)升級(jí)方法已經(jīng)不能滿足控制 器開(kāi)發(fā)和售后服務(wù)的需要，因此，對(duì)消費(fèi)者和汽車廠雙方 都受益的固件空中遠(yuǎn)程升級(jí)（firmware over-the-air，簡(jiǎn)稱 FOTA） 解決方案已經(jīng)成為整車控制器軟件升級(jí)方法的主 流方向。

FOTA 概述
FOTA 即固件空中下載技術(shù)，就是云端通過(guò)車載終端 對(duì)整車電控系統(tǒng)中的控制器進(jìn)行遠(yuǎn)程程序更新的過(guò)程。2014 年特斯拉首次面向中國(guó)推出 V5.9 版車載系統(tǒng)，使用 FOTA 可進(jìn)行多功能更新；2016 年，豐田汽車宣布采用 FOTA 技術(shù)更新 ECU；2017 年，大眾公司宣布使用 FOTA 進(jìn)行軟件升級(jí)；2020 年 12 月起至 2021 年 2 月，上汽通用汽車對(duì)別克、雪佛蘭和凱迪拉克旗下 17 個(gè)車系進(jìn)行 FOTA 遠(yuǎn)程升級(jí)。FOTA 這種遠(yuǎn)程升級(jí)技術(shù)已經(jīng)逐漸被 行業(yè)認(rèn)可并被普遍采用。

FOTA 系統(tǒng)組成
整車控制器 FOTA 系統(tǒng)包括云端服務(wù)器、車載通信終端、整車控制器。
2.1 云端服務(wù)器
云端服務(wù)器是 FOTA 的起點(diǎn)，完成升級(jí)文件的升級(jí)和 下發(fā)任務(wù)，可以實(shí)現(xiàn)升級(jí)車輛管理、軟件管理、升級(jí)日志目 錄管理升級(jí)實(shí)時(shí)監(jiān)控和報(bào)告、升級(jí)軟件包升級(jí)等。云端系 統(tǒng)由各個(gè)主機(jī)廠直接負(fù)責(zé)，存儲(chǔ)控制器升級(jí)的相關(guān)數(shù)據(jù)， 有很高的保密性要求。
2.2 車載通信終端
車載通信終端是車輛客戶端 FOTA 主節(jié)點(diǎn)。車載通訊 終端連接新能源汽車內(nèi)所有的總線，是車輛內(nèi)封閉網(wǎng)絡(luò)和 車輛外開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)通訊的唯一通道，也是車輛內(nèi)網(wǎng)絡(luò)通信的 樞紐，同時(shí)具有報(bào)文路由功能、防火墻功能和診斷功能，適 合作為遠(yuǎn)程升級(jí)的主要節(jié)點(diǎn)。
2.3 整車控制器
整車控制器的功能實(shí)現(xiàn)由硬件和軟件完成，硬件部分完成信號(hào)的采集、處理、診斷并根據(jù)需要發(fā)出控制信號(hào)，軟件部分完成各種功能及控制策略的實(shí)現(xiàn)。（圖 1）

3 整車控制器 FOTA 流程（圖 2）

整車控制器的升級(jí)軟件需要工程師先進(jìn)性線下測(cè)試， 修改成規(guī)定的格式和名稱，確認(rèn)無(wú)誤后上傳至云端FOTA 系統(tǒng)。FOTA 服務(wù)器會(huì)生成軟件差分包或全量包并進(jìn)行簽 名、加密，如圖 3，添加升級(jí)策略、升級(jí)標(biāo)識(shí)等信息，這樣可 以確保 FOTA 升級(jí)文件從云服務(wù)器端下載到車載通訊終 端過(guò)程的安全性。服務(wù)器管理人員在服務(wù)器端選擇升級(jí)車 輛范圍、升級(jí)時(shí)間，完成升級(jí)軟件在云端的部署和升級(jí)任 務(wù)的建立。

在升級(jí)任務(wù)時(shí)間段內(nèi)，車載通訊終端通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與 云端建立連接，云端服務(wù)器對(duì)整車控制器軟件版本進(jìn)行收 集，與云端任務(wù)軟件版本進(jìn)行比較，若存在新版本，云端會(huì)將升級(jí)軟件下發(fā)到車端。
升級(jí)文件下載到本地后，車載通信終端會(huì)對(duì)升級(jí)程序 的版本、完整性進(jìn)行校驗(yàn)，并判斷車輛條件是否滿足 FOTA 升級(jí)條件，如果車輛狀態(tài)不滿足會(huì)終止升級(jí)流程。并且在升級(jí)過(guò)程中，也需要網(wǎng)關(guān)維持車輛狀態(tài)直至整車控 制器刷寫(xiě)完成。（表 1）

若均滿足條件且得到授權(quán)，便通過(guò) CAN 總線向整車 控制器發(fā)送升級(jí)請(qǐng)求。車載通訊終端會(huì)將待升級(jí)的軟件存 儲(chǔ)到預(yù)先設(shè)置的內(nèi)存里，并定時(shí)發(fā)送升級(jí)請(qǐng)求報(bào)文。如果 整車控制器響應(yīng)了升級(jí)請(qǐng)求，會(huì)先判斷當(dāng)前是否滿足升級(jí) 條件，判斷滿足條件后整車控制器會(huì)重啟并響應(yīng) FOTA 升 級(jí)。整車控制器會(huì)將過(guò)渡區(qū) FLASH 擦除，然后接受車載通 訊終端的升級(jí)數(shù)據(jù)，校驗(yàn)數(shù)據(jù)無(wú)誤后將升級(jí)數(shù)據(jù)寫(xiě)入過(guò)渡區(qū)FLASH。整車控制器再對(duì)接收到的程序進(jìn)行校核，升級(jí) 程序校核通過(guò)后，就會(huì)擦除存放實(shí)際程序地址的FLASH， 將過(guò)渡區(qū) FLASH 寫(xiě)入到現(xiàn)有應(yīng)用程序地址的 FLASH。最 后整車控制器再次重啟，完成軟件版本的更新。待整車控 制器升級(jí)完成后，車載通訊終端會(huì)收集升級(jí)日志信息，并 將其上傳至云端服務(wù)器端。

4結(jié)語(yǔ)
目前中國(guó)已經(jīng)成全球最大的新能源汽車市場(chǎng)，整車控 制器在不斷縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期的同時(shí)，市場(chǎng)需求量卻在急 速上升。整車控制器遠(yuǎn)程升級(jí)可以讓汽車企業(yè)遠(yuǎn)程管理車 輛控制器上的嵌入式軟件，不僅能在車輛上市后通過(guò)軟件 更新來(lái)優(yōu)化和新增整車控制器的功能，解決軟件漏洞、延 長(zhǎng)整車控制器產(chǎn)品生命周期，還能讓用戶在不用去維修 店、不更新硬件的情況下，優(yōu)化車輛性能，提高客戶粘度。相信隨著汽車智能網(wǎng)聯(lián)化趨勢(shì)的發(fā)展，整車控制器遠(yuǎn)程升 級(jí)的方法必將發(fā)揮更大的功能，迎來(lái)更廣闊的市場(chǎng)。
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