車載診斷系統(tǒng)測試介紹

陸圣青，楚思東，龍 剛，范 學(xué)

（比亞迪汽車工業(yè)有限公司，廣東 深圳 518118）

汽車故障診斷儀是一種汽車離線診斷裝置，與OBD系統(tǒng)配套使用，用于讀取OBD系統(tǒng)針對ECU的診斷結(jié)果，可提高汽車故障診斷的可靠性［1］。本文主要介紹對汽車故障診斷儀的評價要求，以及故障模擬試驗方法。

1 診斷功能評價

1.1 診斷儀基本功能

診斷儀基本功能如下：讀取ECU軟硬件版本號，讀取所選模塊故障碼，清除所選模塊故障碼，讀取所選模塊數(shù)據(jù)流，讀取歷史診斷信息，控制相應(yīng)模塊執(zhí)行器。

1.2 診斷功能設(shè)計策略

維修人員在進行故障診斷時最廣泛使用的是讀取故障碼、讀取數(shù)據(jù)流、主動控制等功能。

1）讀取故障碼 故障碼就是在一個故障發(fā)生時，汽車制造公司采用相應(yīng)的代碼來記錄這些故障。例如故障碼B165D：右前正面碰撞傳感器未連接。通過讀取故障碼可以快速確認故障范圍。故障碼定義的主要是機械故障、電子／電氣故障、軟件故障、網(wǎng)絡(luò)故障等。

2）讀取數(shù)據(jù)流 數(shù)據(jù)流就是ECU的輸入端和執(zhí)行端的一些動態(tài)參數(shù)。輸入端信號主要是傳感器信號和開關(guān)量信號等，故障碼并未定義所有的汽車故障，在發(fā)生一些例如傳感器工作不良等沒有故障碼的故障時，可以利用讀取數(shù)據(jù)流來進行故障診斷。

3）主動控制 主動控制就是利用診斷儀通過ECU向執(zhí)行器發(fā)出指令，并執(zhí)行相應(yīng)動作。驅(qū)動執(zhí)行元件單獨工作，檢測執(zhí)行元件工作是否正常。

在進行診斷功能設(shè)計時，主要是根據(jù)研發(fā)人員提出的各ECU診斷功能需求、售后服務(wù)反饋的維修診斷需求以及同類車型診斷功能的對比，來進行診斷功能設(shè)計［2］。進行診斷功能設(shè)計時，一般將ECU分為以下3類，見表1。

表1 診斷功能設(shè)計策略

1.3 診斷功能的測試要求

對診斷系統(tǒng)測試時，可通過Vehicle spy、CANoe等設(shè)備采集總線報文，對診斷儀進行診斷功能測試，設(shè)備連接如圖1所示。

1）數(shù)據(jù)流測試要求 診斷儀顯示的數(shù)據(jù)流信息應(yīng)與數(shù)據(jù)所對應(yīng)的車輛狀態(tài)一致，如診斷儀顯示左前門閉鎖，車輛左前門實際也是閉鎖。

針對開關(guān)量，如左前門閉鎖開關(guān)，多次操作，數(shù)據(jù)流應(yīng)準確顯示左前門鎖的實際狀態(tài)。

針對離散輸入信息，如油門踏板，數(shù)據(jù)流應(yīng)準確顯示油門踏板行程，在實際行程內(nèi)不應(yīng)出現(xiàn)超出量程或無效數(shù)據(jù)。

針對連續(xù)數(shù)據(jù)信息，如電動轉(zhuǎn)向管柱，數(shù)據(jù)流應(yīng)準確顯示電機行程，在實際行程內(nèi)不應(yīng)出現(xiàn)超出量程或無效數(shù)據(jù)。

2）主動控制 主動控制就是利用診斷儀通過ECU向執(zhí)行器發(fā)出指令，并執(zhí)行相應(yīng)動作。驅(qū)動執(zhí)行元件單獨工作，檢測執(zhí)行元件工作是否正常。

進入元器件動作測試，診斷儀能夠接管ECU控制權(quán)，退出時能返回控制權(quán)給車上ECU。

診斷儀能夠控制各功能，如：能夠控制左前門鎖的閉鎖解鎖。

個性化設(shè)置信息及恢復(fù)模式設(shè)置信息應(yīng)能夠?qū)懭隕CU，診斷儀退出后，設(shè)置信息應(yīng)有效。

2 故障模擬和故障分類

故障模擬，即人為制造符合車載診斷系統(tǒng)識別條件的故障，來檢驗車載診斷系統(tǒng)自診斷功能的正確性。主要是對車載診斷系統(tǒng)故障策略進行驗證，包括故障確認條件、故障恢復(fù)條件、故障等級、報警方式等。

故障指與排放有關(guān)的部件或系統(tǒng)的失效，將導(dǎo)致排放污染物超過排放限值，或車載診斷系統(tǒng)（OBD）不能滿足規(guī)定的基本診斷要求。

自診斷系統(tǒng)將故障分為如下5類。

1）A類：故障影響行車及乘員安全，是最嚴重的故障。需要點亮故障指示燈和蜂鳴器報警，儲存故障碼，并按照安全模式執(zhí)行相應(yīng)的失效保護策略。

2）B類：故障與行車及乘員安全相關(guān)，但并沒有A類故障嚴重。需要點亮故障指示燈和蜂鳴器報警，儲存故障碼。

3）C類：故障與駕駛舒適性相關(guān)，可能儲存和更新故障記錄，儲存故障碼。

4）D類：故障為間歇故障，影響行車安全的模塊有故障指示燈和蜂鳴器報警，可能儲存和更新故障記錄，儲存故障碼。

5）E類：故障為偶發(fā)故障，影響行車安全的模塊有故障指示燈和蜂鳴器報警，可能儲存和更新故障記錄，儲存故障碼。

A類、B類、C類故障存儲歷史故障，故障碼不可自動清除，只能通過診斷儀清除。D類、E類故障，滿足清除策略可自行清除，也可用診斷儀清除［3］。

2.1 典型故障

如圖2所示，車載ECU一般分為電源、輸入端、輸出端、網(wǎng)絡(luò)等部分。

在進行故障模擬時，主要針對ECU的電源、輸入端、輸出端、網(wǎng)絡(luò)等部分的常見故障進行故障模擬。

電源故障包括：電源短路、供電電壓過低、供電電壓過高、搭鐵不良等。

輸入端主要是傳感器、開關(guān)和攝像頭等部件。傳感器故障包括傳感器短路、斷路，傳感器供電電壓過低，傳感器供電電壓過高，傳感器信號超出范圍等；開關(guān)故障主要針對自復(fù)位式開關(guān)，表現(xiàn)為開關(guān)卡滯等。

輸出端主要是繼電器、電機等部件。繼電器故障包括繼電器粘連、不吸合或短路等；電機故障主要是堵轉(zhuǎn)和過載等。

網(wǎng)絡(luò)故障即為總線失效錯誤，包括有CAN_H線斷開、CAN_L線斷開、CAN_H和CAN_L線在同一位置斷開、CAN_H線與搭鐵線短接、CAN_H線與電源短接、CAN_L線與電源短接、CAN_L線與搭鐵線短接、CAN_H與CAN_L短接、CAN_H與CAN_L同時對搭鐵線短接、CAN_H與CAN_L同時對電源線短接等。

2.2 故障模擬測試

下面對燃油表信號短路／斷路故障進行模擬（燃油表處于滿油位時）。

第1步：模擬燃油表信號短路／斷路。燃油表刻度緩慢下降，2min左右下降為0；儀表板提示文字報警信息 “燃油信號異?！?；當(dāng)燃油刻度降至燃油低報警點后，燃油低報警燈點亮。見圖3。

第2步：恢復(fù)燃油表信號。燃油表刻度逐漸上升，恢復(fù)至初始狀態(tài)；儀表板不再顯示文字報警信息 “燃油信號異常”；當(dāng)燃油刻度上升至燃油低報警點后，燃油低報警燈熄滅。

燃油信號異常故障策略對比。①車型A：儀表燃油量逐漸下降為0，點亮燃油低報警燈，顯示“燃油信號異?！眻缶?。②車型B：燃油刻度熄滅5s后顯示最后接收到的燃油信息。③車型C：當(dāng)油箱液位傳感器失效時，燃油表停在它的當(dāng)前位置，同時一個計時器打開。如果傳感器過20 s還是失效，燃油表下降到最小位置，不點亮燃油低報警燈。

通過對比發(fā)現(xiàn)車型A的故障策略特點是有文字報警信息 “燃油信號異?！?，可以很直觀地發(fā)現(xiàn)故障；缺點是油量緩慢下降，燃油低報警燈點亮容易讓用戶誤解。車型C的故障策略較為人性化，用戶可以發(fā)現(xiàn)燃油刻度歸零但燃油低報警燈未點亮這一異?，F(xiàn)象，其適用于未配置LED顯示屏的組合儀表。車型B的故障策略最不合理，5s燃油刻度熄滅效果不夠明顯，不能很好地起到警示作用。

3 結(jié)語

本文簡單介紹了診斷功能設(shè)計策略，以及診斷儀功能的評價要求，制定診斷策略及數(shù)據(jù)流需要積累大量的經(jīng)驗。

［1］ISO 15031-3：2004道路車輛 車輛與排放有關(guān)診斷用的外部試驗裝置之間的通訊 第3部分：診斷連結(jié)器和相關(guān)的電路：技術(shù)要求及使用［S］.

［2］孟磊.基于OBD-Ⅱ車載遠程故障診斷系統(tǒng)設(shè)計［D］.武漢：武漢理工大學(xué)，2012.

［3］ISO 15031-4：2005道路車輛 車輛與排放有關(guān)診斷用的外部試驗裝置之間的通訊 第4部分：外部試驗裝置［S］.