车载诊断系统测试介绍

陆圣青，楚思东，龙 刚，范 学

（比亚迪汽车工业有限公司，广东 深圳 518118）

汽车故障诊断仪是一种汽车离线诊断装置，与OBD系统配套使用，用于读取OBD系统针对ECU的诊断结果，可提高汽车故障诊断的可靠性［1］。本文主要介绍对汽车故障诊断仪的评价要求，以及故障模拟试验方法。

1 诊断功能评价

1.1 诊断仪基本功能

诊断仪基本功能如下：读取ECU软硬件版本号，读取所选模块故障码，清除所选模块故障码，读取所选模块数据流，读取历史诊断信息，控制相应模块执行器。

1.2 诊断功能设计策略

维修人员在进行故障诊断时最广泛使用的是读取故障码、读取数据流、主动控制等功能。

1）读取故障码 故障码就是在一个故障发生时，汽车制造公司采用相应的代码来记录这些故障。例如故障码B165D：右前正面碰撞传感器未连接。通过读取故障码可以快速确认故障范围。故障码定义的主要是机械故障、电子／电气故障、软件故障、网络故障等。

2）读取数据流 数据流就是ECU的输入端和执行端的一些动态参数。输入端信号主要是传感器信号和开关量信号等，故障码并未定义所有的汽车故障，在发生一些例如传感器工作不良等没有故障码的故障时，可以利用读取数据流来进行故障诊断。

3）主动控制 主动控制就是利用诊断仪通过ECU向执行器发出指令，并执行相应动作。驱动执行元件单独工作，检测执行元件工作是否正常。

在进行诊断功能设计时，主要是根据研发人员提出的各ECU诊断功能需求、售后服务反馈的维修诊断需求以及同类车型诊断功能的对比，来进行诊断功能设计［2］。进行诊断功能设计时，一般将ECU分为以下3类，见表1。

表1 诊断功能设计策略

1.3 诊断功能的测试要求

对诊断系统测试时，可通过Vehicle spy、CANoe等设备采集总线报文，对诊断仪进行诊断功能测试，设备连接如图1所示。

1）数据流测试要求 诊断仪显示的数据流信息应与数据所对应的车辆状态一致，如诊断仪显示左前门闭锁，车辆左前门实际也是闭锁。

针对开关量，如左前门闭锁开关，多次操作，数据流应准确显示左前门锁的实际状态。

针对离散输入信息，如油门踏板，数据流应准确显示油门踏板行程，在实际行程内不应出现超出量程或无效数据。

针对连续数据信息，如电动转向管柱，数据流应准确显示电机行程，在实际行程内不应出现超出量程或无效数据。

2）主动控制 主动控制就是利用诊断仪通过ECU向执行器发出指令，并执行相应动作。驱动执行元件单独工作，检测执行元件工作是否正常。

进入元器件动作测试，诊断仪能够接管ECU控制权，退出时能返回控制权给车上ECU。

诊断仪能够控制各功能，如：能够控制左前门锁的闭锁解锁。

个性化设置信息及恢复模式设置信息应能够写入ECU，诊断仪退出后，设置信息应有效。

2 故障模拟和故障分类

故障模拟，即人为制造符合车载诊断系统识别条件的故障，来检验车载诊断系统自诊断功能的正确性。主要是对车载诊断系统故障策略进行验证，包括故障确认条件、故障恢复条件、故障等级、报警方式等。

故障指与排放有关的部件或系统的失效，将导致排放污染物超过排放限值，或车载诊断系统（OBD）不能满足规定的基本诊断要求。

自诊断系统将故障分为如下5类。

1）A类：故障影响行车及乘员安全，是最严重的故障。需要点亮故障指示灯和蜂鸣器报警，储存故障码，并按照安全模式执行相应的失效保护策略。

2）B类：故障与行车及乘员安全相关，但并没有A类故障严重。需要点亮故障指示灯和蜂鸣器报警，储存故障码。

3）C类：故障与驾驶舒适性相关，可能储存和更新故障记录，储存故障码。

4）D类：故障为间歇故障，影响行车安全的模块有故障指示灯和蜂鸣器报警，可能储存和更新故障记录，储存故障码。

5）E类：故障为偶发故障，影响行车安全的模块有故障指示灯和蜂鸣器报警，可能储存和更新故障记录，储存故障码。

A类、B类、C类故障存储历史故障，故障码不可自动清除，只能通过诊断仪清除。D类、E类故障，满足清除策略可自行清除，也可用诊断仪清除［3］。

2.1 典型故障

如图2所示，车载ECU一般分为电源、输入端、输出端、网络等部分。

在进行故障模拟时，主要针对ECU的电源、输入端、输出端、网络等部分的常见故障进行故障模拟。

电源故障包括：电源短路、供电电压过低、供电电压过高、搭铁不良等。

输入端主要是传感器、开关和摄像头等部件。传感器故障包括传感器短路、断路，传感器供电电压过低，传感器供电电压过高，传感器信号超出范围等；开关故障主要针对自复位式开关，表现为开关卡滞等。

输出端主要是继电器、电机等部件。继电器故障包括继电器粘连、不吸合或短路等；电机故障主要是堵转和过载等。

网络故障即为总线失效错误，包括有CAN_H线断开、CAN_L线断开、CAN_H和CAN_L线在同一位置断开、CAN_H线与搭铁线短接、CAN_H线与电源短接、CAN_L线与电源短接、CAN_L线与搭铁线短接、CAN_H与CAN_L短接、CAN_H与CAN_L同时对搭铁线短接、CAN_H与CAN_L同时对电源线短接等。

2.2 故障模拟测试

下面对燃油表信号短路／断路故障进行模拟（燃油表处于满油位时）。

第1步：模拟燃油表信号短路／断路。燃油表刻度缓慢下降，2min左右下降为0；仪表板提示文字报警信息 “燃油信号异常”；当燃油刻度降至燃油低报警点后，燃油低报警灯点亮。见图3。

第2步：恢复燃油表信号。燃油表刻度逐渐上升，恢复至初始状态；仪表板不再显示文字报警信息 “燃油信号异常”；当燃油刻度上升至燃油低报警点后，燃油低报警灯熄灭。

燃油信号异常故障策略对比。①车型A：仪表燃油量逐渐下降为0，点亮燃油低报警灯，显示“燃油信号异常”报警。②车型B：燃油刻度熄灭5s后显示最后接收到的燃油信息。③车型C：当油箱液位传感器失效时，燃油表停在它的当前位置，同时一个计时器打开。如果传感器过20 s还是失效，燃油表下降到最小位置，不点亮燃油低报警灯。

通过对比发现车型A的故障策略特点是有文字报警信息 “燃油信号异常”，可以很直观地发现故障；缺点是油量缓慢下降，燃油低报警灯点亮容易让用户误解。车型C的故障策略较为人性化，用户可以发现燃油刻度归零但燃油低报警灯未点亮这一异常现象，其适用于未配置LED显示屏的组合仪表。车型B的故障策略最不合理，5s燃油刻度熄灭效果不够明显，不能很好地起到警示作用。

3 结语

本文简单介绍了诊断功能设计策略，以及诊断仪功能的评价要求，制定诊断策略及数据流需要积累大量的经验。

［1］ISO 15031-3：2004道路车辆 车辆与排放有关诊断用的外部试验装置之间的通讯 第3部分：诊断连结器和相关的电路：技术要求及使用［S］.

［2］孟磊.基于OBD-Ⅱ车载远程故障诊断系统设计［D］.武汉：武汉理工大学，2012.

［3］ISO 15031-4：2005道路车辆 车辆与排放有关诊断用的外部试验装置之间的通讯 第4部分：外部试验装置［S］.