尹少峰 寧 萍

（重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院 重慶 402162）

引言

根據(jù)中商情報(bào)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：2017年全國汽車保有量20 816.0萬輛中，其中各類客車18 475.0萬輛，占88.8%，貨車2 341.0萬輛，占11.2%。該數(shù)據(jù)說明了汽車是人們生活的必備品，但也影響了人們生活的質(zhì)量：交通擁堵、環(huán)境污染、能源耗費(fèi)。為了均衡該矛盾，在有限的道路公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上應(yīng)解決好城市交通的三大挑戰(zhàn)：安全及擁堵、尾氣排放、能源消耗，面對(duì)這三大挑戰(zhàn)，未來汽車必將著力發(fā)展新能源、車聯(lián)網(wǎng)（IOV）、智能交通技術(shù)（ITS）。其中車聯(lián)網(wǎng)（IOV）技術(shù)的車載智能終端（OBD）主要用于解決動(dòng)力不足、尾氣污染和經(jīng)濟(jì)性差等方面的故障。

1 OBD車聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)狀

OBD簡稱為“車載診斷系統(tǒng)”。當(dāng)與車載控制系統(tǒng)有關(guān)的控制系統(tǒng)或相關(guān)電子部件有故障時(shí)，隨時(shí)向駕駛者發(fā)出警告的故障診斷系統(tǒng)。最初使用OBD的目的是輔助維修人員進(jìn)行車輛診斷，隨著汽車科技的發(fā)展和車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，OBD逐漸從傳統(tǒng)汽車的服務(wù)專業(yè)人員轉(zhuǎn)向廣大車主[1]。

OBD模式車聯(lián)網(wǎng)的興起是由于傳統(tǒng)車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)功能，如：音響、道路狀況、行車位置、事故救援等通過智能手機(jī)操作。而智能車聯(lián)網(wǎng)（IOV）則是以車為中心，除去傳統(tǒng)車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)功能外，還需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其防盜、車況、用車、汽車維護(hù)、保險(xiǎn)等多種功能，如圖1所示。

圖1 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的OBD系統(tǒng)

1）OBD接入方式

OBD的車載智能終端主要有3種網(wǎng)絡(luò)接入方式，即藍(lán)牙接入、2G/3G/4G/5G移動(dòng)通信接入和WiFi接入。如圖2所示[2]。

圖2 車聯(lián)網(wǎng)中OBD接入方式

2）OBD的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

OBD從第一代到今天經(jīng)歷了三代，起初的第一代是由美國汽車工程師協(xié)會(huì)（SAE）率先推出，其目的是激勵(lì)汽車商家設(shè)計(jì)更安全、更環(huán)保的節(jié)能控制系統(tǒng)，再是隨著汽車科技的發(fā)展，由OBD-Ⅰ發(fā)展為OBD-Ⅱ和OBD-Ⅲ，幫助汽車維修技師識(shí)別車輛問題來源及提醒保養(yǎng)里程和行車記錄等。

OBD通過汽車各電控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與廢氣排放有關(guān)的電子部件從而實(shí)施對(duì)車輛的監(jiān)測(cè)，如車輛有故障影響車輛使用性能時(shí)，ECU控制故障指示燈（MIL）會(huì)在汽車儀表板閃爍，以提醒駕駛員汽車有故障需要檢修。OBD經(jīng)16PIN接口，可以讀取儀表板數(shù)據(jù)、OBD-Ⅱ故障碼數(shù)據(jù)、安全相關(guān)數(shù)據(jù)和控制單元ECU等多類數(shù)據(jù)。OBD監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如圖3所示[2]。

圖3 OBD監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

2 OBD車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

1）OBD車聯(lián)網(wǎng)的組成

車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的OBD系統(tǒng)：由OBD終端、互聯(lián)網(wǎng)、智能手機(jī)等物理模塊組成，在故障診斷邏輯上，則是應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由數(shù)據(jù)的采集、分析、結(jié)果展現(xiàn)等組成[2]，如圖4所示。OBD車聯(lián)網(wǎng)其突出特點(diǎn)是：穩(wěn)定性、及時(shí)性和智能性。

2）OBD車聯(lián)網(wǎng)的工作過程

對(duì)于今天市場上的在售車輛，都會(huì)強(qiáng)制安裝OBD-Ⅱ的16PIL接口（國家標(biāo)準(zhǔn)），外部設(shè)備可以通過該接口，按照OBD-Ⅱ協(xié)議中所約定的數(shù)據(jù)報(bào)文格式對(duì)車輛的信息進(jìn)行訪問讀取車輛的使用性能數(shù)據(jù)以及寫入命令來修改ECU的教程進(jìn)行新的控制來切換車輛的運(yùn)行狀態(tài)。這種類似手機(jī)的外部設(shè)備，也可以是車載導(dǎo)航外掛3G/4G/5G模塊來實(shí)現(xiàn)。有了這些數(shù)據(jù)后，用戶可以實(shí)時(shí)看到車輛的性能參數(shù)，比如當(dāng)前的轉(zhuǎn)矩、功率、轉(zhuǎn)速、油耗、水溫、車速、擋位，還能繪出各種圖表，也能在導(dǎo)航顯示屏上開關(guān)車燈、車窗等。有了3G/4G/5G通信模塊還能通過遠(yuǎn)程APP實(shí)時(shí)控制車輛以及讀取車輛的信息[3]。其工作過程如圖5所示：

圖4 OBD車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

圖5 OBD車聯(lián)網(wǎng)工作過程

3）OBD車聯(lián)網(wǎng)的故障診斷實(shí)例

車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的OBD系統(tǒng)當(dāng)檢測(cè)到車輛故障時(shí)，儀表上MIL燈點(diǎn)亮或閃爍報(bào)警，駕駛員得知車輛有故障并及時(shí)進(jìn)行修理。通過OBD系統(tǒng)來識(shí)別故障部件、故障系統(tǒng)及故障原因，有助于維修技師迅速診斷在第一時(shí)間使車輛得到正確的修理。

現(xiàn)在我們使用智能監(jiān)測(cè)顯示設(shè)備通過互聯(lián)網(wǎng)接通被檢測(cè)車輛OBD接口，讓監(jiān)測(cè)設(shè)備與控制單元ECU通訊，在OBD系統(tǒng)的總體框架內(nèi)監(jiān)控所有與廢氣相關(guān)的傳感器、執(zhí)行器和輸出極的功能（ECU）等電控部件是否有故障。以發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)中的λ傳感器為例進(jìn)行故障診斷[2]，如圖6所示。

圖6 發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)中安裝了λ傳感器，用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)在燃燒過程中廢氣混合物中的氧氣濃度，是一個(gè)開、閉環(huán)控制回路的組成部分，這個(gè)控制回路在處于閉環(huán)控制時(shí)是用來保證發(fā)動(dòng)機(jī)的理想空燃比，同時(shí)也可以檢測(cè)催化凈化器的工作狀態(tài)。

3 OBD車聯(lián)網(wǎng)的局限性

1）OBD系統(tǒng)不能檢測(cè)廢氣中的具體成分及含量，只是起隨車排放監(jiān)測(cè)器的作用；

2）OBD系統(tǒng)的可靠性受行車環(huán)境限制，可能降低診斷的準(zhǔn)確度；

3）OBD系統(tǒng)不能指示如何對(duì)車輛修理，只起檢測(cè)功能；

4）OBD系統(tǒng)對(duì)電控系統(tǒng)只能診斷到70%～80%，同時(shí)不能有效地判斷故障的惡化狀態(tài)；

5）OBD系統(tǒng)軟件的錯(cuò)誤會(huì)影響故障診斷的正確性。

4 我國OBD車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)

國外在OBD檢測(cè)的項(xiàng)目和限值方面，存在一定差別。而我國導(dǎo)入的OBD技術(shù)，采用歐洲Ⅲ+OBD的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。也就是說我國將強(qiáng)制實(shí)施國Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)，國Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)里則強(qiáng)制要求安裝OBD[1]。

對(duì)OBD車載智能終端的發(fā)展趨勢(shì)將在以下方面得到應(yīng)用。

1）非接觸手勢(shì)控制技術(shù)和語音技術(shù)的應(yīng)用；

2）OBD的商業(yè)模式開發(fā)，如：UBI（用量保險(xiǎn)的新型商業(yè)模式）；

3）在硬件集成方式上，隨著OBD車載智能終端的發(fā)展，對(duì)不同功能的需求越來越多；

4）網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的快速升級(jí)。

未來的OBD將會(huì)作為車載產(chǎn)品內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)配置項(xiàng)，必將為我國的車聯(lián)網(wǎng)落地做出最佳的貢獻(xiàn)。

5 結(jié)束語

隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，車輛保有量的增加呈現(xiàn)交通擁堵，也有用戶不按時(shí)保養(yǎng)及粗暴駕駛，導(dǎo)致車輛故障頻繁發(fā)生，而車輛是一個(gè)非常復(fù)雜的機(jī)、電、液綜合平臺(tái)。此時(shí)用戶和汽車維修技師利用高科技大數(shù)據(jù)-互聯(lián)網(wǎng)來對(duì)故障車進(jìn)行故障診斷與排除：基于OBD的車載智能終端，一般以智能手機(jī)作為服務(wù)顯示設(shè)備，通過藍(lán)牙、3G/4G/5G、WiFi等方式與智能手機(jī)互聯(lián)，將OBD接口獲取的汽車數(shù)據(jù)和服務(wù)以智能手機(jī)APP的形式提供給用戶和維修技師，可以更簡單、便捷地了解車況信息和及時(shí)對(duì)車輛進(jìn)行診斷維修。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的車載智能終端（OBD）的應(yīng)用功能和內(nèi)容廣泛。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)應(yīng)用、行車信息記錄、遠(yuǎn)程控制、電子圍欄、碰撞提醒等等。

本文對(duì)車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)OBD車載智能終端的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)應(yīng)用中故障診斷系統(tǒng)和維護(hù)系統(tǒng)的功能應(yīng)用進(jìn)行了探析，給予用戶和維修技師借鑒和幫助。