基于車聯(lián)網(wǎng)技術的OBD應用探析

尹少峰 寧 萍

（重慶科創(chuàng)職業(yè)學院 重慶 402162）

引言

根據(jù)中商情報數(shù)據(jù)統(tǒng)計：2017年全國汽車保有量20 816.0萬輛中，其中各類客車18 475.0萬輛，占88.8%，貨車2 341.0萬輛，占11.2%。該數(shù)據(jù)說明了汽車是人們生活的必備品，但也影響了人們生活的質量：交通擁堵、環(huán)境污染、能源耗費。為了均衡該矛盾，在有限的道路公共基礎設施建設上應解決好城市交通的三大挑戰(zhàn)：安全及擁堵、尾氣排放、能源消耗，面對這三大挑戰(zhàn)，未來汽車必將著力發(fā)展新能源、車聯(lián)網(wǎng)（IOV）、智能交通技術（ITS）。其中車聯(lián)網(wǎng)（IOV）技術的車載智能終端（OBD）主要用于解決動力不足、尾氣污染和經(jīng)濟性差等方面的故障。

1 OBD車聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)狀

OBD簡稱為“車載診斷系統(tǒng)”。當與車載控制系統(tǒng)有關的控制系統(tǒng)或相關電子部件有故障時，隨時向駕駛者發(fā)出警告的故障診斷系統(tǒng)。最初使用OBD的目的是輔助維修人員進行車輛診斷，隨著汽車科技的發(fā)展和車聯(lián)網(wǎng)技術的應用，OBD逐漸從傳統(tǒng)汽車的服務專業(yè)人員轉向廣大車主[1]。

OBD模式車聯(lián)網(wǎng)的興起是由于傳統(tǒng)車聯(lián)網(wǎng)服務功能，如：音響、道路狀況、行車位置、事故救援等通過智能手機操作。而智能車聯(lián)網(wǎng)（IOV）則是以車為中心，除去傳統(tǒng)車聯(lián)網(wǎng)服務功能外，還需要實時監(jiān)測其防盜、車況、用車、汽車維護、保險等多種功能，如圖1所示。

圖1 車聯(lián)網(wǎng)技術中的OBD系統(tǒng)

1）OBD接入方式

OBD的車載智能終端主要有3種網(wǎng)絡接入方式，即藍牙接入、2G/3G/4G/5G移動通信接入和WiFi接入。如圖2所示[2]。

圖2 車聯(lián)網(wǎng)中OBD接入方式

2）OBD的監(jiān)測數(shù)據(jù)

OBD從第一代到今天經(jīng)歷了三代，起初的第一代是由美國汽車工程師協(xié)會（SAE）率先推出，其目的是激勵汽車商家設計更安全、更環(huán)保的節(jié)能控制系統(tǒng)，再是隨著汽車科技的發(fā)展，由OBD-Ⅰ發(fā)展為OBD-Ⅱ和OBD-Ⅲ，幫助汽車維修技師識別車輛問題來源及提醒保養(yǎng)里程和行車記錄等。

OBD通過汽車各電控系統(tǒng)監(jiān)測與廢氣排放有關的電子部件從而實施對車輛的監(jiān)測，如車輛有故障影響車輛使用性能時，ECU控制故障指示燈（MIL）會在汽車儀表板閃爍，以提醒駕駛員汽車有故障需要檢修。OBD經(jīng)16PIN接口，可以讀取儀表板數(shù)據(jù)、OBD-Ⅱ故障碼數(shù)據(jù)、安全相關數(shù)據(jù)和控制單元ECU等多類數(shù)據(jù)。OBD監(jiān)測數(shù)據(jù)如圖3所示[2]。

圖3 OBD監(jiān)測數(shù)據(jù)

2 OBD車聯(lián)網(wǎng)的應用

1）OBD車聯(lián)網(wǎng)的組成

車聯(lián)網(wǎng)技術中的OBD系統(tǒng)：由OBD終端、互聯(lián)網(wǎng)、智能手機等物理模塊組成，在故障診斷邏輯上，則是應用了物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)結構，由數(shù)據(jù)的采集、分析、結果展現(xiàn)等組成[2]，如圖4所示。OBD車聯(lián)網(wǎng)其突出特點是：穩(wěn)定性、及時性和智能性。

2）OBD車聯(lián)網(wǎng)的工作過程

對于今天市場上的在售車輛，都會強制安裝OBD-Ⅱ的16PIL接口（國家標準），外部設備可以通過該接口，按照OBD-Ⅱ協(xié)議中所約定的數(shù)據(jù)報文格式對車輛的信息進行訪問讀取車輛的使用性能數(shù)據(jù)以及寫入命令來修改ECU的教程進行新的控制來切換車輛的運行狀態(tài)。這種類似手機的外部設備，也可以是車載導航外掛3G/4G/5G模塊來實現(xiàn)。有了這些數(shù)據(jù)后，用戶可以實時看到車輛的性能參數(shù)，比如當前的轉矩、功率、轉速、油耗、水溫、車速、擋位，還能繪出各種圖表，也能在導航顯示屏上開關車燈、車窗等。有了3G/4G/5G通信模塊還能通過遠程APP實時控制車輛以及讀取車輛的信息[3]。其工作過程如圖5所示：

圖4 OBD車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

圖5 OBD車聯(lián)網(wǎng)工作過程

3）OBD車聯(lián)網(wǎng)的故障診斷實例

車聯(lián)網(wǎng)技術中的OBD系統(tǒng)當檢測到車輛故障時，儀表上MIL燈點亮或閃爍報警，駕駛員得知車輛有故障并及時進行修理。通過OBD系統(tǒng)來識別故障部件、故障系統(tǒng)及故障原因，有助于維修技師迅速診斷在第一時間使車輛得到正確的修理。

現(xiàn)在我們使用智能監(jiān)測顯示設備通過互聯(lián)網(wǎng)接通被檢測車輛OBD接口，讓監(jiān)測設備與控制單元ECU通訊，在OBD系統(tǒng)的總體框架內(nèi)監(jiān)控所有與廢氣相關的傳感器、執(zhí)行器和輸出極的功能（ECU）等電控部件是否有故障。以發(fā)動機電控系統(tǒng)中的λ傳感器為例進行故障診斷[2]，如圖6所示。

圖6 發(fā)動機電控系統(tǒng)

汽車發(fā)動機的排氣系統(tǒng)中安裝了λ傳感器，用于檢測發(fā)動機在燃燒過程中廢氣混合物中的氧氣濃度，是一個開、閉環(huán)控制回路的組成部分，這個控制回路在處于閉環(huán)控制時是用來保證發(fā)動機的理想空燃比，同時也可以檢測催化凈化器的工作狀態(tài)。

3 OBD車聯(lián)網(wǎng)的局限性

1）OBD系統(tǒng)不能檢測廢氣中的具體成分及含量，只是起隨車排放監(jiān)測器的作用；

2）OBD系統(tǒng)的可靠性受行車環(huán)境限制，可能降低診斷的準確度；

3）OBD系統(tǒng)不能指示如何對車輛修理，只起檢測功能；

4）OBD系統(tǒng)對電控系統(tǒng)只能診斷到70%～80%，同時不能有效地判斷故障的惡化狀態(tài)；

5）OBD系統(tǒng)軟件的錯誤會影響故障診斷的正確性。

4 我國OBD車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢

國外在OBD檢測的項目和限值方面，存在一定差別。而我國導入的OBD技術，采用歐洲Ⅲ+OBD的相關標準規(guī)定。也就是說我國將強制實施國Ⅲ標準，國Ⅲ標準里則強制要求安裝OBD[1]。

對OBD車載智能終端的發(fā)展趨勢將在以下方面得到應用。

1）非接觸手勢控制技術和語音技術的應用；

2）OBD的商業(yè)模式開發(fā)，如：UBI（用量保險的新型商業(yè)模式）；

3）在硬件集成方式上，隨著OBD車載智能終端的發(fā)展，對不同功能的需求越來越多；

4）網(wǎng)絡時代的快速升級。

未來的OBD將會作為車載產(chǎn)品內(nèi)標準配置項，必將為我國的車聯(lián)網(wǎng)落地做出最佳的貢獻。

5 結束語

隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，車輛保有量的增加呈現(xiàn)交通擁堵，也有用戶不按時保養(yǎng)及粗暴駕駛，導致車輛故障頻繁發(fā)生，而車輛是一個非常復雜的機、電、液綜合平臺。此時用戶和汽車維修技師利用高科技大數(shù)據(jù)-互聯(lián)網(wǎng)來對故障車進行故障診斷與排除：基于OBD的車載智能終端，一般以智能手機作為服務顯示設備，通過藍牙、3G/4G/5G、WiFi等方式與智能手機互聯(lián)，將OBD接口獲取的汽車數(shù)據(jù)和服務以智能手機APP的形式提供給用戶和維修技師，可以更簡單、便捷地了解車況信息和及時對車輛進行診斷維修。車聯(lián)網(wǎng)技術中的車載智能終端（OBD）的應用功能和內(nèi)容廣泛。實時監(jiān)測應用、行車信息記錄、遠程控制、電子圍欄、碰撞提醒等等。

本文對車聯(lián)網(wǎng)技術OBD車載智能終端的實時監(jiān)測應用中故障診斷系統(tǒng)和維護系統(tǒng)的功能應用進行了探析，給予用戶和維修技師借鑒和幫助。