基于云平台汽车远程故障诊断系统研究

梁华 韦智勇

摘要：随着汽车技术朝着智能化、网联化方向发展，为提升维修技师对复杂情况下汽车的疑难故障的诊断能力，提出构建基于云平台汽车远程故障诊断系统。该系统应用信息化技术搭建远程平台对资源进行整合，实现对维修企业资源的最大化调动和利用，为维修技师处理疑难故障提供了远程技术支持。通过一个典型的维修案例验证了该系统的构建和应用具有通用性和实用性。

关键词：云平台；远程；故障诊断

中图分类号：    文献标识码：A   文章编号：1674-0688（2023）02-0023-04

0 引言

随着人们对汽车功能需求的多样化，以及汽车电子技术的不断发展，电子控制技术快速地应用于车辆动力、操控、安全、舒适、娱乐等所有系统中，特别是近年来汽车智能化功能的迅速增强，使汽车成为集成探测、视频信号处理、人工智能识别判断、网络连接及交互、自动化控制为一体的移动终端。汽车故障原因也由传统的机械故障为主，向电子控制系统及元件故障为主过渡，故障诊断方式方法也随之产生变化，由传统的经验性结构原理分析为主，向逻辑性控制分析转变，故障诊断的及时性和便捷性成为其中主要的技术需求和服务指标。目前，在汽车实际维修服务中存在以下需求和现状。

（1）汽车技术发展迅速，汽车成为跨体系、跨学科、跨行业的移动终端，但是对维修人员的培养没有跟上汽车技术发展的步伐，维修人员无法满足新型汽车维修的要求，能对汽车新系统、新功能进行准确的故障诊断的维修人员严重缺失，导致当车辆出现这类故障后，维修人员难以解决而需要远程寻求技术支持。

（2）车辆发生故障的地点及方式发生变化，很多车辆的系统发生故障后，会完全失去行驶能力；维修的方式方法也发生了变化，很多故障要求维修人员在施救现场解决或者必须远程与车主沟通后，引导车主解决。在此过程中，车辆状况和数据需要传回企业，以便企业端对客户或急救人员进行更好的技术引导。

（3）很多故障并非出现在汽车静态状况中，而是存在于汽车行驶过程中，这类故障在特定的情况下产生并持续，但在维修工检测故障时难以复现，需要在路试或者在正常行驶中提炼信息，寻求诊断的思路和佐证。

开发一套基于云平台的汽车远程故障诊断系统可以针对性地解决上述问题，该系统能够对故障车辆进行远程跟踪、数据采集及分析、远程引导及提出解决方案。

1 基于云平台汽车远程故障诊断系统的构建

基于云平台汽车远程故障诊断系统的构建如图1所示，它由车端、云端及终端3个部分组成［1］。该系统的构建是基于现有汽车维修企业设备及技术的基础上，应用信息化技术搭建远程平台对资源进行整合和合理化利用，其具有通用性及实用性的特点。

1.1 构建随车Wi-Fi网络环境

远程连接即时诊断需要稳定的网络环境，以便维修厂端的技师进行数据读取、分析，以及与车端驾驶员进行沟通，确定车辆行驶状况。目前，虽然只有少数车辆具有车联网功能，但是多数车联网系统对非原车系统不开放且功能有限，不足以支撑维修技师使用原车网络进行故障诊断。所以，汽车远程故障诊断系统需要重新构建稳定的随车Wi-Fi网络环境，以便于设备的连接和信息的高速传输，实现远程诊断功能。随着5G网络的全面应用及物联卡的推广使用，搭配5G物联卡+USB即插即用式随车Wi-Fi发生器，可以轻松实现网络环境构建，并且具有穩定的传输能力。随着车联网技术的发展和5G基站的不断建设，原车附带的随车Wi-Fi也将进一步普及，让车辆从简单的出行工具向移动型智能终端转变。

1.2 可连接网络的便携式诊断设备

用于远程诊断的设备需求主要体现为便捷性、开放性及联网性，便捷性体现在方便携带及能随车服务，对其体积及质量有较高的要求，最好不需要线缆连接，如果能够集成至App，安装在手机端更好。开放性体现在功能的拓展及信息的分析方面，由于原车车联网功能开放性不足，仅能为车主提供一些常用的车辆基本信息和普通功能，供车主知悉车辆状态，无法用于故障诊断，因此需要使用便携程度高且专业的诊断设备。联网性是系统的基础需求，要求设备能够安装5G卡进行远程通信或能够连接上述Wi-Fi环境进行联网通信［2］。现在市场上很多平板式诊断设备或者手机App式终端型诊断设备均可满足需求，本系统采用的诊断设备分为两种类型：①车主型，该类型直接安装在指定车辆上，车主可通过App程序查看车辆信息及故障信息，并发送故障处理申请或维修服务预约信息至平台；②维修厂型，该类型专门配套维修厂使用，具备全面的诊断功能，同时具备上传数据至平台及邀请特定专家进行技术支持等功能。

1.3 云端信息接收诊断平台

1.3.1 即时诊断功能

为管理车辆数据与远程诊断客户端信息，在车辆端远程诊断发起后，将验证后的远程诊断转化为定义好的数据或脚本上传至诊断平台，线下诊断终端在取得相应权限或邀请分析后，可即时访问相应的数据，并对车辆故障进行诊断。

1.3.2 数据库引导功能

远程诊断服务器在接收远程诊断客户端的应答或接收主动上报之后，对数据进行存储及计算分析，类比数据库中相同或相近车型、同类型故障特点、同归属系统或模块，给出相应分析，调取数据库内相关案例或分析结果，供客户端或维修端参考。

1.3.3 专家库会诊

如图2所示，诊断平台系统建立有维修专家库，将行业专家、加盟企业的技术骨干、使用设备终端的一线技师整合，备注各专家擅长领域及技术实力，为诊断技术服务需求方推荐专家，综合调度平台的技术力量为维修诊断提供支持。

1.4 数据信息诊断终端

远程接收信息的诊断终端可以是电脑、平板、手机，其重点关注的是使用设备的人员是否能够及时、准确地接收到的数据进行分析，并指导车端人员进行操作，进而快速解决故障。终端主要分为两种类型：①维修厂诊断终端，该终端配套便携式诊断端使用，默认可以调取或接收本企业设备发起的诊断请求并调取相应数据；②技术专家诊断终端，该终端为App模式，安装在电脑或移动设备上，可以接收其他终端的邀请后即时参与到某故障诊断过程中。如图3所示，平台可以汇总显示所有在线终端的情况，并判断该终端专家是否处于空置状态，能否及时提供技术支持，为技术支持服务发起端推荐专家［3］。

2 基于云平台汽车远程故障诊断系统的应用

基于云平台汽车远程故障诊断系统通过云平台进行数据传输与分析，建立专家库及数据库实现资源的统筹利用，实现远程诊断和更准确、安全和有效的维修服务。这种智能型的远程诊断技术可以远程对车辆进行诊断并产生诊断报告供维修技师解析或客户查阅。如果车辆出现问题，维修人员可随时随地与车辆进行远程连接，对车辆状态进行检测。当维修人员无法准确判断故障时，可以连线技术专家为车辆维修人员提供远程协助，或者通过数据库资料查询相关案例辅助诊断。

该系统与原厂系统进一步整合后，当车辆因功能缺陷或者配置升级需要对控制器进行刷写时，客户不需要前往维修厂，云平台可以实现车辆远程软件刷写，云平台还可以提供静默式的软件升级。

3 基于云平台汽车故障诊断的维修案例

由于系统主要服务于疑难问题的解决或者对环境、行驶要求较高的维修场景，因此本文以一个汽车故障诊断的案例（电动转向间歇性无力）进行应用情况说明。

3.1 案例引入

一辆行驶里程数为25 000 km的2016款“北京现代”名图轿车在行驶过程中电动转向助力系统（MDPS）的故障灯点亮，并间歇性地出现转向无助力或者转向助力变小的问题。读取故障代码，系统显示“DTC C1102系统电源电压低”，故障代码指向电压偏低。清除故障代码后，系统恢复正常，但车辆行驶一段时间后故障再次出现。

3.2 故障分析

该车型使用电动转向助力系统（MDPS），电动助力系统的故障率一直较高，电机、控制模块、传动、缓冲等均容易产生故障，成为很多品牌车型的常见“痛点”，也是客户投诉的“重灾区”，本案例为一个反复维修均未能解决的故障。查阅维修手册发现，电动转向助力系统由常时电源经MDPS 80A保险供给记忆用电及系统工作用电，ON&ST电源经由MDPS 10A保险供给激活用电，唤醒MDPS模块工作，通过C-Can通信进行数据交流及工作控制，再搭配一根搭铁线为整个系统提供回路。维修手册中有“请勿对MDPS总成进行解体维修，确定其损坏必须整体更换”的说明。

系统提示的故障代码DTC C1102系统电源电压低，为维修人员解决故障提供了思路，其故障现象为动转向间歇性无力，符合车辆在供电不足的情况下主动减少电动助力功率的策略，维修人员诊断故障的核心在于明确系统电压低的原因（如发电系统故障导致电压不足，MDPS模块故障导致判断失误），按照维修引导流程检查充电系统后确定无故障；检查模块线束安装、固定及接触情况，均正常；检查模块供电及搭铁，均正常。按维修手册引导建议更换MDPS模块，但在检测过程中却未出现该故障现象，转向助力系统均正常，在故障未复现的情况下，以上检测结论是否正确还有待验证。经过与车主进一步沟通，得知该故障多出现在行驶过程中，特别是在不平道路上急打方向时。综合上述情况，维修人员决定对车辆进行厂外试车，复现故障易发生场景，为进一步诊断提供足够的思路和佐证。安装好基于云平台的汽车远程故障诊断系统后，由车主及试车员出外试车，技术员在厂内进行引导及数据分析。

3.3 试车故障重现

搭建云平台汽车故障诊断系统，将随车Wi-Fi安装在电源器电源插座上提供网络环境，使用431平板式诊断仪连接网络，并通过会议软件共享诊断仪屏幕，同时开启会议沟通渠道及时对接厂端，然后通过VCI（诊断连接器）连接车辆诊断接口，正常开启车辆诊断，准备就绪后车辆驶出维修厂。

试车员按照技术员的建议首先完成在不同车速情况下的转向测试，在各种车速及转角情况下均未出现故障；其次在急加速、急减速、上下坡情况下完成转向测试，也并未出现故障；再次进行过减速带情况下的转向测试发现，在连续通过减速带后转向，故障出现但很快恢复正常；最后在技术员建议下将车辆行驶至凹凸不平道路上进行测试，发现故障出现的频率明显升高。

3.4 远程分析

基于云平台汽车故障诊断系统，通过现场复现技术员确定该故障与车辆震动有直接关系，于是通过诊断仪读取系统电源、发电机电压、转向助力功率等数据流并共享屏幕后，再次进行减速带及不平道路测试。研究上述数据流发现，在过减速带的瞬间偶发出现系统电压下降情况，由13.4 V下降至12.7 V后又很快恢复；如果过减速带后迅速大幅度转向，电压下降更为明显，这时MDPS模块检测到电压下降，主动降低助力功率以节省用电。在凹凸不平道路试车时，电压下降情况更加明显及频繁，电压一度在急转向时下降至10 V以下，导致转向助力直接停止工作。为了确定该电源故障仅存在于MDPS系统，还是存在于整车系统，远程读取其他系统的电源数据发现，各系统均同步产生电压下降情况，只是其他系统耗电量较低，未产生直接的影响。至此，该故障锁定在车辆充电系统，技术员联系试车员将车辆驶回维修厂做进一步检测。

3.5 故障排除

运用云平台汽车故障诊断系统，通过上述模拟试车及远程数据读取分析得出结论，该故障易发生在凹凸不平的路面，过减速带时会偶发，确定该故障与车辆振动有直接关系。进一步检查发电机安装、皮带及线路连接情况发现，发电机主线缆紧固螺栓未安装牢靠，或由于长时间使用后松动，导致在正常平坦道路行驶时接触良好未产生故障，一旦在不平道路行驶时，振动会导致发电机输出线路电压不稳定，同时急转向导致耗电激增，拉低整车电源电压，当电压低于一定程度后，MDPS模块开始进行保护措施限制或者停止进行转向助力，导致故障产生。维修技师按维修手册标准紧固该螺栓后，再次前往凹凸不平路面进行路试發现，故障并未复现，故障排除。

4 结语

随着我国汽车技术集成度的提高，汽车维修需大量收集汽车故障的各项信息，将此运用于基于云平台汽车远程故障诊断系统，可以远程解决现代汽车维修中的一些疑难故障，提高维修效率，降低人力及时间成本，可以为汽车维修行业发展奠定基础。目前，该系统只能通过外部连接安装设备实现功能，不能直接融入车辆原车系统。相信随着技术的发展，最终远程云诊断系统必将与车辆原车系统完美融合，远程云诊断也将成为今后汽车维修重要的诊断方法。

5 参考文献

［1］施权浩.基于物联网的汽车诊断实训系统研究［J］.张家口职业技术学院学报，2020（3）：55-59.

［2］贾宝新，刘晨曦，华子雯，等.基于4G智能手机的汽车远程故障诊断系统［J］.农机时代，2017，44（2）：24-25.

［3］姜奉荣.基于车联网的汽车发动机远程故障诊断系统的研究［J］.内燃机与配件，2020（6）：144-145.

［4］唐伟萍，赖德鹏.基于阿里云的车辆故障诊断系统的研究大众科技［J］.大众科技，2022（9）：18-21.