集成GSM與GPS系統(tǒng) OBD-II強(qiáng)化遠(yuǎn)程車況監(jiān)控功能

車載診斷(OBD)系統(tǒng)的概念最早是由通用汽車(GM)于1982年引入，目的是監(jiān)測排放控制系統(tǒng)。一旦發(fā)現(xiàn)故障，OBD系統(tǒng)會點(diǎn)亮儀表板上的一個(gè)指示燈以通知駕駛員，同時(shí)在車載計(jì)算機(jī)，通常稱作引擎控制單元(ECU)或引擎控制模塊(ECM)內(nèi)記錄一個(gè)代碼，這個(gè)代碼可通過相應(yīng)設(shè)備獲取以便于故障排除。

加州空氣資源委員會(CARB)于1985年采用汽車工程師協(xié)會(SAE)制定的標(biāo)準(zhǔn)，要求從1988年起所有在加州銷售的車輛都必須具有基本的OBD功能。之后，美國環(huán)保局(EPA)要求自1991年起所有在美國銷售的新車必須滿足相關(guān)OBD技術(shù)要求，這就是OBD-I.

汽車工程師協(xié)會對診斷接口、通信方式等技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化工作，OBD-I在此基礎(chǔ)上發(fā)展為第二代OBD，即OBD-II.美國環(huán)保局采用新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，于1990年修訂《清潔空氣法》(Clear Air Act)，要求自1996年1月1日起，所有在美國市場銷售的新車必須符合OBD-II所定義的技術(shù)要求。

歐盟在2001年也要求歐洲各國汽車制造商生產(chǎn)的轎車都應(yīng)配置歐洲電控汽車車載診斷(European On-board Diagnosis System， EOBD)系統(tǒng)。

2005年4月，中國大陸國家環(huán)境保護(hù)總局和國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局聯(lián)合頒布GB18352.3-2005，亦即輕型車輛污染物排放限值及測量方法，簡稱“國Ⅲ、Ⅳ”。根據(jù)國Ⅲ要求，2008年7月1日起，第一類汽油車(座位總數(shù)不超過六座，且最大總質(zhì)量不超過2，500公斤的M1類車輛)須強(qiáng)制安裝OBD系統(tǒng)，并在用車符合性檢查中同步執(zhí)行。

OBD-II技術(shù)要求涵蓋四大范圍

根據(jù)GB18352.3的要求，與車輛OBD-II系統(tǒng)通信的外部診斷設(shè)備必須符合ISO 15031-4“道路車輛——與排放相關(guān)的外部診斷設(shè)備之間的通信第3部分：外部故障診斷設(shè)備的要求”的有關(guān)要求。這些要求主要包括統(tǒng)一診斷連接器、兼容的通信協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)的故障代碼和診斷服務(wù)范圍四個(gè)方面，以下將一一說明。

不同車輛診斷連接器須統(tǒng)一

OBD通用故障診斷儀與車輛間的連接器須使用統(tǒng)一的診斷連接器，物理接口規(guī)范參見J1962協(xié)議，其接腳配置定義如圖1所示，其中未定義的接腳可保留給診斷儀擴(kuò)展使用。

圖1：統(tǒng)一診斷連接器接腳配置

外部診斷設(shè)備須支持所有通信協(xié)議

OBD通用故障診斷儀與車輛間的通信系統(tǒng)可使用的協(xié)議有ISO 9141、SAE J1850 41、6Kb/s PWM(脈寬調(diào)制)、SAEJ185010，4Kb/s VPW(可變脈寬)/ISO 14230(KW 2000)/ISO 15765-4(CAN)和SAE J1939-73(CAN)。根據(jù)SAE J1978或ISO 15031-5要求，任何車輛只允許使用一種通信協(xié)議，不過，為兼容各種車型的OBD系統(tǒng)，外部診斷設(shè)備須支持上述所有通信協(xié)議規(guī)范。具體協(xié)議分層如表1所示。

ISO 15031-5規(guī)范涵蓋外部診斷設(shè)備可用的九個(gè)服務(wù)模式，第一個(gè)模式為讀取當(dāng)前動力系統(tǒng)診斷數(shù)據(jù)，目的是獲得車上相關(guān)數(shù)據(jù)，如進(jìn)氣系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)、排氣系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)、引擎轉(zhuǎn)速、車速、燃油類型、引擎工作狀況、引擎開啟時(shí)間、控制模塊電壓，以及故障碼等。第二個(gè)服務(wù)模式是讀取系統(tǒng)凍結(jié)幀，該模式收集發(fā)生故障時(shí)動力系統(tǒng)排放相關(guān)的凍結(jié)幀及制造商的特殊需要的其他系統(tǒng)凍結(jié)幀。第三個(gè)模式為讀取故障診斷代碼，可從外部診斷設(shè)備獲得車輛各系統(tǒng)的常規(guī)故障診斷代碼。

第四個(gè)模式是清除/重置排放相關(guān)的診斷信息，是外部診斷設(shè)備提供清除車輛各ECU故障診斷信息的方法。這些故障診斷信息包括診斷故障代碼的數(shù)量、診斷故障代碼、凍結(jié)幀數(shù)據(jù)的故障代碼、凍結(jié)幀數(shù)據(jù)、系統(tǒng)監(jiān)控測試的狀態(tài)、車載監(jiān)控測試結(jié)果、MIL啟動時(shí)行駛的里程、DTC清除后預(yù)熱的次數(shù)、DTC清除后的里程、MIL啟動時(shí)發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間、診斷故障代碼清除后的時(shí)間，以及其他制造商定義的其他記錄信息。

第五個(gè)模式為可讀取氧氣傳感器監(jiān)控測試結(jié)果。第六個(gè)模式是讀取車載的特殊監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控測試結(jié)果，該模式亦即外部診斷設(shè)備獲得特殊部件或者系統(tǒng)其他部件的非連續(xù)監(jiān)控或者連續(xù)的監(jiān)控結(jié)果。讀取在當(dāng)前或最近的駕駛期間探測到的與排放相關(guān)的診斷故障代碼的第七種模式，是指外部診斷設(shè)備獲得在當(dāng)前或最近的駕駛期間探測到診斷故障代碼。此代碼可說明技術(shù)服務(wù)人員在車輛維修，或清除診斷信息后，通過單個(gè)駕駛周期獲得測試維修的效果。

第八個(gè)診斷設(shè)備服務(wù)是讀取隨車系統(tǒng)、測試或部件的控制，此服務(wù)目的是允許外部診斷設(shè)備能夠控制隨車系統(tǒng)、測試或部件的操作。第九個(gè)模式是讀取車輛信息，讓外部診斷設(shè)備可請求說明車輛的車輛信息，如車輛身分標(biāo)識符和校準(zhǔn)ID等。

診斷故障代碼由兩字節(jié)組成

在ISO 15031-6中對故障碼的規(guī)范指出，通過故障診斷儀讀取的OBD診斷故障代碼(DTC)由兩字節(jié)組成，在顯示時(shí)要按照1個(gè)字母+1位十進(jìn)制數(shù)+3位十六進(jìn)制數(shù)字的標(biāo)準(zhǔn)顯示方式顯示。

OBD-II尚有挑戰(zhàn)待解

由于OBD-II數(shù)據(jù)的獲取方式，是由外部診斷設(shè)備向OBD診斷接口發(fā)送數(shù)據(jù)請求，然后由相關(guān)控制單元給出結(jié)果，所以在車輛行駛過程，獲取OBD數(shù)據(jù)產(chǎn)生的異常，對行車安全的影響是也關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中須要考慮的因素。同時(shí)，由于OBD的初衷僅是進(jìn)行尾氣排放檢測，所以O(shè)BD診斷接口本身能提供的車況數(shù)據(jù)有限。

OBD-II雖然可診斷出排放相關(guān)的故障，但是無法保證駕駛者接受MIL的警告，并對車輛故障及時(shí)修復(fù)，或者因缺乏相關(guān)數(shù)據(jù)，而增加遠(yuǎn)程協(xié)助的難度。為此以無線通信方式傳輸車況信息，包括故障碼在內(nèi)的數(shù)據(jù)，將成為新一代OBD系統(tǒng)的新增特性。

OBD-III衍生更豐富應(yīng)用

未來OBD-III的趨勢為結(jié)合現(xiàn)有的車載GSM/3G和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)平臺，打造功能更豐富的汽車聯(lián)網(wǎng)信息平臺(圖2)。舉例來說，符合OBD-III汽車聯(lián)網(wǎng)信息平臺可讓交管中心或者車隊(duì)管理中心不僅可實(shí)現(xiàn)對車輛的行駛規(guī)范性進(jìn)行檢測，同時(shí)，還可對車況信息進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，如車輛的排放是否超標(biāo)等。

圖2：遠(yuǎn)程OBD系統(tǒng)

在集成系統(tǒng)中，除有微控制器(MCU)主控端完成原有車載GPS的各種任務(wù)外，還包含微控制器向車身OBD接口發(fā)送數(shù)據(jù)申請指令和解析指令回復(fù)的功能，同時(shí)分析結(jié)果，判斷是否發(fā)送相關(guān)警報(bào)。服務(wù)器端根據(jù)相應(yīng)報(bào)警信息，查找對應(yīng)數(shù)據(jù)庫中的故障碼，顯示出具體的故障信息。同時(shí)，服務(wù)器還可對OBD接口采集到的關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的應(yīng)用處理，如進(jìn)行車輛駕駛習(xí)慣的分析、車輛油耗的分析及車輛保養(yǎng)信息的記錄與處理。

移遠(yuǎn)通信將原有的GSM/3G和GPS平臺與OBD-II融合以后，不僅可實(shí)現(xiàn)GPS平臺的各種報(bào)警及遠(yuǎn)程監(jiān)控，還可實(shí)現(xiàn)車況故障實(shí)時(shí)報(bào)警及遠(yuǎn)程監(jiān)控。