基于车联网技术的OBD应用探析

尹少峰 宁 萍

（重庆科创职业学院 重庆 402162）

引言

根据中商情报数据统计：2017年全国汽车保有量20 816.0万辆中，其中各类客车18 475.0万辆，占88.8%，货车2 341.0万辆，占11.2%。该数据说明了汽车是人们生活的必备品，但也影响了人们生活的质量：交通拥堵、环境污染、能源耗费。为了均衡该矛盾，在有限的道路公共基础设施建设上应解决好城市交通的三大挑战：安全及拥堵、尾气排放、能源消耗，面对这三大挑战，未来汽车必将着力发展新能源、车联网（IOV）、智能交通技术（ITS）。其中车联网（IOV）技术的车载智能终端（OBD）主要用于解决动力不足、尾气污染和经济性差等方面的故障。

1 OBD车联网的现状

OBD简称为“车载诊断系统”。当与车载控制系统有关的控制系统或相关电子部件有故障时，随时向驾驶者发出警告的故障诊断系统。最初使用OBD的目的是辅助维修人员进行车辆诊断，随着汽车科技的发展和车联网技术的应用，OBD逐渐从传统汽车的服务专业人员转向广大车主[1]。

OBD模式车联网的兴起是由于传统车联网服务功能，如：音响、道路状况、行车位置、事故救援等通过智能手机操作。而智能车联网（IOV）则是以车为中心，除去传统车联网服务功能外，还需要实时监测其防盗、车况、用车、汽车维护、保险等多种功能，如图1所示。

图1 车联网技术中的OBD系统

1）OBD接入方式

OBD的车载智能终端主要有3种网络接入方式，即蓝牙接入、2G/3G/4G/5G移动通信接入和WiFi接入。如图2所示[2]。

图2 车联网中OBD接入方式

2）OBD的监测数据

OBD从第一代到今天经历了三代，起初的第一代是由美国汽车工程师协会（SAE）率先推出，其目的是激励汽车商家设计更安全、更环保的节能控制系统，再是随着汽车科技的发展，由OBD-Ⅰ发展为OBD-Ⅱ和OBD-Ⅲ，帮助汽车维修技师识别车辆问题来源及提醒保养里程和行车记录等。

OBD通过汽车各电控系统监测与废气排放有关的电子部件从而实施对车辆的监测，如车辆有故障影响车辆使用性能时，ECU控制故障指示灯（MIL）会在汽车仪表板闪烁，以提醒驾驶员汽车有故障需要检修。OBD经16PIN接口，可以读取仪表板数据、OBD-Ⅱ故障码数据、安全相关数据和控制单元ECU等多类数据。OBD监测数据如图3所示[2]。

图3 OBD监测数据

2 OBD车联网的应用

1）OBD车联网的组成

车联网技术中的OBD系统：由OBD终端、互联网、智能手机等物理模块组成，在故障诊断逻辑上，则是应用了物联网的系统结构，由数据的采集、分析、结果展现等组成[2]，如图4所示。OBD车联网其突出特点是：稳定性、及时性和智能性。

2）OBD车联网的工作过程

对于今天市场上的在售车辆，都会强制安装OBD-Ⅱ的16PIL接口（国家标准），外部设备可以通过该接口，按照OBD-Ⅱ协议中所约定的数据报文格式对车辆的信息进行访问读取车辆的使用性能数据以及写入命令来修改ECU的教程进行新的控制来切换车辆的运行状态。这种类似手机的外部设备，也可以是车载导航外挂3G/4G/5G模块来实现。有了这些数据后，用户可以实时看到车辆的性能参数，比如当前的转矩、功率、转速、油耗、水温、车速、挡位，还能绘出各种图表，也能在导航显示屏上开关车灯、车窗等。有了3G/4G/5G通信模块还能通过远程APP实时控制车辆以及读取车辆的信息[3]。其工作过程如图5所示：

图4 OBD车联网系统

图5 OBD车联网工作过程

3）OBD车联网的故障诊断实例

车联网技术中的OBD系统当检测到车辆故障时，仪表上MIL灯点亮或闪烁报警，驾驶员得知车辆有故障并及时进行修理。通过OBD系统来识别故障部件、故障系统及故障原因，有助于维修技师迅速诊断在第一时间使车辆得到正确的修理。

现在我们使用智能监测显示设备通过互联网接通被检测车辆OBD接口，让监测设备与控制单元ECU通讯，在OBD系统的总体框架内监控所有与废气相关的传感器、执行器和输出极的功能（ECU）等电控部件是否有故障。以发动机电控系统中的λ传感器为例进行故障诊断[2]，如图6所示。

图6 发动机电控系统

汽车发动机的排气系统中安装了λ传感器，用于检测发动机在燃烧过程中废气混合物中的氧气浓度，是一个开、闭环控制回路的组成部分，这个控制回路在处于闭环控制时是用来保证发动机的理想空燃比，同时也可以检测催化净化器的工作状态。

3 OBD车联网的局限性

1）OBD系统不能检测废气中的具体成分及含量，只是起随车排放监测器的作用；

2）OBD系统的可靠性受行车环境限制，可能降低诊断的准确度；

3）OBD系统不能指示如何对车辆修理，只起检测功能；

4）OBD系统对电控系统只能诊断到70%～80%，同时不能有效地判断故障的恶化状态；

5）OBD系统软件的错误会影响故障诊断的正确性。

4 我国OBD车联网的发展趋势

国外在OBD检测的项目和限值方面，存在一定差别。而我国导入的OBD技术，采用欧洲Ⅲ+OBD的相关标准规定。也就是说我国将强制实施国Ⅲ标准，国Ⅲ标准里则强制要求安装OBD[1]。

对OBD车载智能终端的发展趋势将在以下方面得到应用。

1）非接触手势控制技术和语音技术的应用；

2）OBD的商业模式开发，如：UBI（用量保险的新型商业模式）；

3）在硬件集成方式上，随着OBD车载智能终端的发展，对不同功能的需求越来越多；

4）网络时代的快速升级。

未来的OBD将会作为车载产品内标准配置项，必将为我国的车联网落地做出最佳的贡献。

5 结束语

随着我国经济快速发展，车辆保有量的增加呈现交通拥堵，也有用户不按时保养及粗暴驾驶，导致车辆故障频繁发生，而车辆是一个非常复杂的机、电、液综合平台。此时用户和汽车维修技师利用高科技大数据-互联网来对故障车进行故障诊断与排除：基于OBD的车载智能终端，一般以智能手机作为服务显示设备，通过蓝牙、3G/4G/5G、WiFi等方式与智能手机互联，将OBD接口获取的汽车数据和服务以智能手机APP的形式提供给用户和维修技师，可以更简单、便捷地了解车况信息和及时对车辆进行诊断维修。车联网技术中的车载智能终端（OBD）的应用功能和内容广泛。实时监测应用、行车信息记录、远程控制、电子围栏、碰撞提醒等等。

本文对车联网技术OBD车载智能终端的实时监测应用中故障诊断系统和维护系统的功能应用进行了探析，给予用户和维修技师借鉴和帮助。