一種車輛遠程診斷方法的研究與實現(xiàn)

匡小軍 鄭繼翔

1.上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545007 2.中汽研（天津）汽車工程研究院有限公司 天津市 300300

1 車輛診斷技術(shù)現(xiàn)狀

近年來，隨著生活水平的提高，人們對駕乘體驗的要求越來越高，汽車電子電控系統(tǒng)發(fā)展也日趨復雜，隨之而來的是對汽車診斷和售后維修服務提出了更高的要求。傳統(tǒng)的汽車診斷通常有兩種方式：一種是借助診斷儀器設備的診斷方法；另一種是電控系統(tǒng)自診斷的方法。

借助診斷儀器設備的診斷方法，通常是專業(yè)維修人員使用診斷設備對汽車的歷史和當前狀態(tài)進行測試和檢查，并通過對車輛的狀態(tài)數(shù)據(jù)進行分析發(fā)現(xiàn)故障及其產(chǎn)生的原因。

自診斷的方法，是利用電控單元自身的檢測電路，監(jiān)測傳感器、執(zhí)行器狀態(tài)，從而判斷電控單元是否出現(xiàn)故障，并在出現(xiàn)故障時，通過車輛的顯示與報警系統(tǒng)將當前的故障狀態(tài)及時告知駕駛員。

傳統(tǒng)的車輛診斷方式，都需要將車輛駕駛或運輸?shù)街付ǖ木S修點，專業(yè)維修人員才能掌握車輛的具體狀態(tài)。面對越來越復雜的電控系統(tǒng)，傳統(tǒng)的車輛診斷方式難以滿足售后的要求，而且逐漸暴露出維修效率低以及維修成本高的缺點。隨著電子和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展以及4G、5G 通信的普及，利用智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)建立車輛遠程診斷系統(tǒng)可以有效改善傳統(tǒng)車輛診斷技術(shù)的不足。

2 遠程診斷技術(shù)簡介

2.1 遠程診斷技術(shù)概述

遠程診斷功能主要涉及車輛手機APP 系統(tǒng)、遠程診斷云平臺系統(tǒng)、車聯(lián)網(wǎng)終端，如圖1 所示。利用安裝在車內(nèi)的與車輛總線相連接的車聯(lián)網(wǎng)終端，執(zhí)行車輛診斷命令，獲取車輛電子系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)，并通過無線通信手段，將數(shù)據(jù)傳送至遠程診斷云平臺進行信息處理，同時支持用戶或?qū)I(yè)維修人員通過APP 進行診斷數(shù)據(jù)的查詢。

圖1 遠程診斷系統(tǒng)構(gòu)成

遠程診斷的診斷范圍包括讀取整車的故障碼、采集車輛實時數(shù)據(jù)、車輛ECU 的自檢測試，車輛ECU 的配置、ECU 的系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測、軟件運行的故障日志、車輛故障主動上報。

2.2 遠程診斷的流程

遠程診斷的功能流程，如圖2 所示：

圖2 遠程診斷的功能流程

1）用戶或?qū)I(yè)維修人員通過APP 發(fā)起遠程診斷請求；

2）遠程診斷云平臺進行診斷配置，包括配置車型，設置診斷參數(shù)；

3）遠程診斷云平臺向車聯(lián)網(wǎng)終端發(fā)布診斷任務，包括診斷任務策略配置以及車輛配置；

4）車聯(lián)網(wǎng)終端：整車進行車輛診斷，收集并上傳車輛診斷數(shù)據(jù)；

5）遠程診斷云平臺接收到車輛診斷數(shù)據(jù)后進行診斷分析處理，對已有故障進行分析或?qū)收线M行預警；

6）用戶或?qū)I(yè)維修人員通過APP 查詢診斷數(shù)據(jù)和診斷結(jié)果。

3 遠程車輛診斷的場景分析

場景分析是功能需求的來源，基于場景和多維度的環(huán)境分析，能夠確切的梳理出各種真實情況下的用戶需求，并對用戶需求進行提煉、總結(jié)，形成相應的工程設計功能點。

車輛診斷的應用場景的主要參與者包括整車廠的開發(fā)調(diào)試人員、維修站的維修人員以及車主：

整車廠：1）可通過遠程的方式及時獲取生產(chǎn)工廠線上車輛的狀態(tài)信息，及時對軟件版本進行測試和調(diào)整；2）對于路試階段的車輛，能夠及時獲取故障信息，及時進行故障分析，開發(fā)人員無需到達現(xiàn)場；3）對用戶車輛的車輛狀態(tài)進行監(jiān)控，及時獲取車輛運行狀態(tài)有助于系統(tǒng)完善和功能升級。

維修站：1）專業(yè)維修人員能夠定期的發(fā)起主動式售后服務，通過定期對售出車輛的運行狀況進行檢測，從而對車輛故障進行預警；2）車輛出現(xiàn)故障時，在無需到店的情況下維修人員能夠及時獲取故障信息，提前備貨準備維修；3）幫助維修站進行故障診斷數(shù)據(jù)庫的建立和維護。

車主：1）車主能夠隨時進行車輛狀態(tài)的檢查，獲取車輛健康測評信息；2）能夠遠程獲取專業(yè)人員的維修建議和維修指導；3）專業(yè)人員能夠上門維修。

基于使用者對汽車診斷的需求，本文提出了兩種遠程診斷的應用場景。

3.1 遠程診斷的應用場景1-主動上報

當車輛發(fā)生故障時，車端主動上報故障數(shù)據(jù)至遠程診斷云平臺，平臺自動匹配云診斷數(shù)據(jù)庫，分析故障原因，并將故障信息推送至服務人員，由服務人員主動聯(lián)系車主，溝通車輛狀態(tài)。

3.2 遠程診斷的應用場景2-主動查詢

車主或售后人員主動向遠程診斷云平臺發(fā)起主動查詢車輛健康狀況的請求，由遠程診斷云平臺向車端下發(fā)診斷腳本，車端上報執(zhí)行結(jié)果，平臺自動匹配云診斷數(shù)據(jù)庫，分析故障原因并給出維修建議以及推送附近維修站點。

4 遠程車輛診斷的功能實現(xiàn)

針對遠程診斷應用場景的分析，以使用者的需求為輸入進行功能需求分析，提取、整理出實現(xiàn)該需求所涉及到的整車相關(guān)系統(tǒng)，并詳細說明了各系統(tǒng)間的交互信息。同時，為實現(xiàn)遠程車輛診斷，著重提出了車端功能實現(xiàn)的方案，設計系統(tǒng)間的功能邏輯和策略。

4.1 功能需求分析

基于以上分析，本文提出一種車輛遠程故障診斷方案。本方案系統(tǒng)框圖如圖3 所示，其中：

圖3 遠程車輛診斷系統(tǒng)框圖

1）手機APP 系統(tǒng)需要支持車主、開發(fā)人員以及維修人員主動發(fā)起車輛診斷信息的查詢，并將查詢請求上傳至遠程診斷云平臺，同時需要支持車主、開發(fā)人員以及維修人員獲取車輛健康狀態(tài)；

2）遠程診斷系統(tǒng)需要：①遠程診斷策略管理，包括診斷策略的創(chuàng)建、修改和刪除；②需要進行診斷任務的管理，包括遠程診斷任務的發(fā)布、刪除、查詢以及下發(fā)；③同時遠程診斷系統(tǒng)還需要支持遠程診斷數(shù)據(jù)管理，包括進行診斷任務的統(tǒng)計：數(shù)據(jù)采集、收集成功或失敗的次數(shù)等多個維修的統(tǒng)計分析；任務執(zhí)行狀況統(tǒng)計：任務執(zhí)行時間、執(zhí)行效率的統(tǒng)計分析；診斷數(shù)據(jù)的分析：對收集的車輛診斷數(shù)據(jù)進行故障分析。

3）車聯(lián)網(wǎng)終端作為遠程車輛診斷系統(tǒng)車端的主節(jié)點，是平臺與車端的接口和診斷策略的執(zhí)行者。通過與遠程診斷平臺交互獲得車輛診斷任務信息，下載診斷任務包，并對診斷任務包的安全性和完整性進行校驗；車聯(lián)網(wǎng)終端需要按照接收的診斷策略，在指定車輛執(zhí)行診斷任務，同時將診斷過程中生成的日志以及診斷信息上傳到遠程診斷云平臺；車聯(lián)網(wǎng)終端還需要實時監(jiān)測當前是否有本地診斷任務。

4）鑰匙系統(tǒng)需要監(jiān)控并實時向車聯(lián)網(wǎng)中單輸出整車電源狀態(tài)信息，并能夠響應遠程上電或下電動作。

5）車身防盜及門鎖系統(tǒng)需要監(jiān)測并實時向車聯(lián)網(wǎng)終端輸出整車設防狀態(tài)。

4.2 車端功能實現(xiàn)方案

依據(jù)遠程診斷的應用場景，車端功能的實現(xiàn)方案分為主動上報和主動查詢兩種：

1）主動上報診斷數(shù)據(jù)的實現(xiàn)方案

前置條件：

車聯(lián)網(wǎng)終端檢測到當前車輛無本地診斷任務。

功能策略：

①當整車電源狀態(tài)切換至于Running（發(fā)動機運行狀態(tài)）滿1min 后，車聯(lián)網(wǎng)終端向整車發(fā)送故障診斷請求，收集整車故障碼（DTC），并上傳至遠程診斷云平臺；

②從整車電源狀態(tài)切換至于Running 狀態(tài)后第一次向整車發(fā)送故障診斷請求開始計時，以60min 為周期循環(huán)向整車發(fā)送故障診斷請求，計時期間若出現(xiàn)平臺主動發(fā)起診斷請求的情況，則重新啟動60min 計時。

2）主動查詢診斷數(shù)據(jù)的實現(xiàn)方案

前置條件①

整車電源狀態(tài)處于ON 或Running 狀態(tài)且車聯(lián)網(wǎng)終端檢測到當前車輛無本地診斷任務。

前置條件②

整車電源狀態(tài)處于非ON 和非Running，且整車處于未設防狀態(tài)且車聯(lián)網(wǎng)終端檢測到當前車輛無本地診斷任務。

前置條件③

整車電源狀態(tài)處于非ON 和非Running，且整車處于設防狀態(tài)且車聯(lián)網(wǎng)終端檢測到當前車輛無本地診斷任務。

功能策略

當滿足前置條件①時，用戶發(fā)起診斷請求后，手機APP 系統(tǒng)將請求上傳至遠程診斷云平臺，由平臺將診斷指令下發(fā)至車內(nèi)車聯(lián)網(wǎng)終端，并由車聯(lián)網(wǎng)終端向整車發(fā)送故障診斷請求。車聯(lián)網(wǎng)終端收集整車故障碼并上傳至遠程診斷平臺，由平臺推送至手機APP 供用戶查看，如圖4 所示。

當滿足前置條件②時，用戶發(fā)起診斷請求后，手機APP 系統(tǒng)將請求上傳至遠程診斷云平臺，由平臺將診斷指令下發(fā)至車內(nèi)車聯(lián)網(wǎng)終端，車聯(lián)網(wǎng)終端根據(jù)前置條件②判斷當前車輛處于未上電狀態(tài)且本地有車輛使用需求（通過整車處于未設防狀態(tài)判斷），為保證安全，此時不允許遠程上電，因此車聯(lián)網(wǎng)終端向遠程診斷云平臺反饋本地環(huán)境不滿足，由平臺向用戶推送遠程診斷未能完成及遠程診斷失敗的原因，如圖4 所示。

當滿足前置條件③時，用戶發(fā)起診斷請求后，手機APP 系統(tǒng)將請求上傳至遠程診斷云平臺，由平臺將診斷指令下發(fā)至車內(nèi)車聯(lián)網(wǎng)終端，車聯(lián)網(wǎng)終端根據(jù)前置條件③判斷當前車輛處于未上電狀態(tài)且本地無車輛使用需求（通過整車處于設防狀態(tài)判斷），首先向鑰匙系統(tǒng)發(fā)起遠程上ON 檔電的請求，由鑰匙系統(tǒng)執(zhí)行上ON 檔電的動作，電源狀態(tài)滿足后，向整車發(fā)送故障診斷請求。車聯(lián)網(wǎng)終端收集整車故障碼并上傳至遠程診斷平臺，由平臺推送至手機APP 供用戶查看，如圖4所示。

圖4 主動查詢診斷數(shù)據(jù)的實現(xiàn)方案

5 結(jié)論

為應對日益復雜的整車功能，提高車輛開發(fā)及售后維修的效率，降低成本，本文提出了一種車輛遠程故障診斷的方案。本方案根據(jù)車輛診斷功能不同的應用場景需求，提出了主動上報和主動查詢的兩種方案。其中，主動上報的遠程車輛診斷方案主要是為了專業(yè)維修人員或開發(fā)人員定期獲取車輛信息，對潛在的故障進行預警，或?qū)σ呀?jīng)出現(xiàn)的故障給予車主合理的維修保養(yǎng)建議。主動查詢的遠程車輛診斷方案主要是為了當車輛出現(xiàn)故障時，專業(yè)維修人員能夠在未接觸到車輛時獲取故障數(shù)據(jù)，分析故障原因，提前準備維修設備或更換的部件等；或者車主在使用車輛前獲取車輛健康狀態(tài)信息，以免影響行程。隨著智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)的發(fā)展和各主機廠售后維修的完善，車輛遠程診斷云平臺與主機廠的TSP 平臺對接獲取售后維修站點，在車主的汽車出現(xiàn)故障時，及時引導用戶將車輛開往就近的維修站點進行維修，維修站點能夠提前回去車輛維修訂單也是未來遠程車輛診斷發(fā)展的趨勢。