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OBD系统详述.docx
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OBD系统详述
OBD系统
OBD的历史和未来
OBD的诞生
OBD的概念最早是由通用汽车(GM)于1982年引入的,其目的是监测排放控制系统。
一旦发现故障,OBD系统会点亮仪表板上的一个指示灯以通知驾驶员,同时在车载计算机(通常称作发动机控制单元或模块,即ECU或ECM)内记录一个代码,这个代码可通过相应设备获取以便于故障排除。
通用汽车使用了一个内部标准来实现外部设备与电控单元之间的通讯,这个通讯标准被称之为AssemblyLineCommunicationsLink(ALCL),之后更名为AssemblyLineDiagnosticsLink(ALDL)。
最初的ALCL协议通过PWM信号以160波特率进行通讯。
1986年,ALDL的升级版本出现,它通过半双工UART信号以8192波特率进行通讯,此协议被命名为GMXDE-5024B。
OBD-I
通用汽车提出这一概念引起加州空气资源委员会(CARB)的重视。
CARB于1985年采用了SAE所制定的标准,要求从MY1988起所有在加州销售的车辆都必须具有一些基本的OBD功能。
之后,美国环保局(EPA)要求自1991年起所有在美国销售的新车必须满足相关OBD技术要求,这就是后来所说的OBD-I。
OBD-I只能监控部分部件的工作和一些排放相关的电路故障,其诊断功能较为有限。
此外,获取OBD信息的数据通讯协议以及连接外部设备和ECU的接口仍然未被标准化。
OBD-II
汽车工程师协会(SAE)对诊断接口、通讯方式等技术细节进行了进一步标准化工作,OBD-I在此基础上发展成为第二代OBD,即OBD-II。
美国环境保护局(EPA)采用了这些新的技术标准,并于1990修订了《清洁空气法》(ClearAirAct),要求自1996年1月1日起所有在美国市场销售的新车必须符合OBD-II所定义的技术要求。
与OBD-I相比,OBD-II在诊断功能和标准化方面都有较大的进步。
故障指示灯、诊断连接口、外部设备和ECU之间的通讯协议以及故障码都通过相应标准进行了规范。
此外,OBD-II可以提供更多的数据被外部设备读取。
这些数据包括故障码、一些重要信号或指标的实时数据,以及冻结桢信息等。
OBD-I与OBD-II诊断功能的比较
诊断项目
OBD-I中的诊断项目
OBD-II中的诊断项目
催化转化器
—
劣化
失火
—
单缸/多缸失火
氧传感器
不活跃,电路诊断
劣化(不正常的电压、响应),不活跃,电路诊断
EGR
EGR流量下降
EGR流量过高或过低
供油系统
过浓或过稀
过浓或过稀
二次空气系统
—
功能/电路诊断
蒸发控制系统
--
系统泄露/不良冲洗
排放相关电子部件
电路诊断
功能性诊断(对无功能性诊断的部件进行电路诊断)
以上内容来自Misubishi
EOBD
1998年10月13日,欧共体通过了指令EUDirective98/69/EC。
该指令要求自2000年1月1日起,在所有在欧盟成员国内销售的新上市的汽油机车必须满足相关规定,被称为EOBD。
与OBD-II相比,EOBD的要求较为宽松,比如不对油箱泄露进行诊断等等。
我国的OBD要求
2005年4月5日,国家环保总局发布批准《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国III、IV阶段)》(GB18352.3-2005)等五项标准为国家污染物排放标准。
OBD作为强制性要求首次出现在我国的法规标准中。
此项标准是通过修改采用欧盟(EU)对70/220/EEC指令进行修订的98/69/EC指令以及随后截止至2003/76/EC的各项修订指令的有关技术内容产生的。
主要的修改内容包括包含M1和M2类车型的分组、燃料的技术要求等5个方面,而OBD部分基本照搬了欧盟的标准。
虽然也有人愿意把我国对OBD的技术要求称为COBD,但从具体差异来看,EOBD和OBD-II有明显的区别,而我国的国III/IV法规中的OBD部分与EOBD并无二致。
虽然我国在具体实施中的尺度可能与欧盟有所不同,但说我国实施的是EOBD仍然更为贴切。
未来的OBD-III
OBD-II虽然可以诊断出排放相关故障,但是无法保证驾驶者接受MIL的警告并对车辆故障及时修复。
为此以无线传输故障信息为主要特征的新一代OBD系统,即OBD-III正在发展当中。
OBDIII系统能够利用小型车载无线收发系统,通过无线蜂窝通信,卫星通信或者GPS系统将车辆的VIN,故障码及所在位置等信息自动通告管理部门。
管理部门根据该车辆排放问题的等级对其发出指令,包括去何处维修的建议,解决排放问题的时限等。
这些信息可在相关法规的基础上对维护不当从而造成过多排放污染的车辆惩罚。
OBD-III的不仅需要相关通讯技术、标准和法规的不断成熟,对OBD系统诊断功能本身的准确性和可靠性也是一个更高的要求。
目前OBD-III仍然处于发展阶段,也因此有很多有趣的设想。
可通过本页的参考资料获得更多的信息。
“WirelessOBDIIandRemoteSensingStrategiesforNextGenerationVehicleInspection/MaintenancePrograms.”ChrisStock,VPMarketing,EnvironmentalSystemsProducts.
标准协议
PWM(PulseWidthModulated)
∙SAE/J1850
SAE-establishedOBDIIcommunicationstandardusedbyForddomesticcarsandlighttrucks.OneofthreehardwarelayersdefinedbyOBDII.
VPW(VariablePulseWidthModulated)
∙SAE/J1850
SAE-establishedOBDIIcommunicationstandardusedbyGMcarsandlighttrucks.OneofthreehardwarelayersdefinedbyOBDII.
K-Line
∙ISO/9141-2
1994/Amd.1:
1996,Roadvehicles—Diagnosticsystems—Part2:
CARBrequirementsforinterchangeofdigitalinformation—Amendment1
∙ISO/14230-4(KWP2000)
ThisisanewerversionoftheISO9141protocol.Ithasaprovisionforafastinitializationwhichmaybeusedinsteadoftheslow5bpshandshakesequence.
CAN(ControllerAreaNetwork)
∙ISO/15765,SAE/J2480
CANisbecomingthemostwidelyusedbusforin-vehiclecommunications.Itisahighspeed/highperformanceprotocol.
非标准协议
LIN(LocalInterconnectNetwork)
LINisalowcost,lowspeed,in-vehiclenetworkintendedtocomplementthehigherperformanceCANnetwork.VehiclesystemswithmodestnetworkrequirementsareplacedonaLINsub-networktoreducecosts.TheLINsub-networksconnecttothevehicle’sCANnetworkviagateways.LINusesasingle-wireenhancedISO9141implementation(non-OBDIIprotocol).
UBP(UARTBasedProtocol)
UBPisaForddefinedprotocol.
CCD
CCDisaChryslerdefinedprotocol.
ALDL(ALDLAssemblyLineDiagnosticLink)
ALDLisGMdefinedprotocol.
OBD相关技术标准
ISO/9141
∙ISO9141:
1989Roadvehicles—Diagnosticdigitalinformation
∙ISO9141–2:
1994Roadvehicles—Diagnosticsystems—Part2:
CARBrequirementsforinterchangeofdigitalinformation
∙ISO9141–3:
1998Roadvehicles—Diagnosticsystems—Part3:
VerificationofthecommunicationbetweenvehicleandOBDIIscantool
ISO/14230RoadVehicles-Diagnosticsystems-KeywordProtocol(KWP2000)
∙14230–1:
1999Part1:
PhysicalLayer
∙14230–2:
1999Part2:
Datalinklayer
∙14230–3:
1999Part3:
Implementation
∙14230–4:
2000Part4:
Requirementsforemission-relatedsystems
ISO/11898Roadvehicles—Controllerareanetwork(CAN)
∙11898–1:
2003Part1:
Datalinklayerandphysicalsignalling
∙11892–2:
2003Part2:
High-speedmediumaccessunit
∙11898–3:
2006Part3:
Low-speed,fault-tolerant,medium-dependentinterface
∙11898–4:
2004Part4:
Time-triggeredcommunication
∙ISO11898–5Part5:
High-speedmediumaccessunitwithlow-powermode
ISO/15765Roadvehicles—DiagnosticsonControllerAreaNetworks(CAN)
∙15765–1:
2004Part1:
Generalinformation
∙15765–2:
2004Part2:
Networklayerservices
∙15765–3:
2004Part3:
Implementationofunifieddiagnosticservices(UDSonCAN)
∙15765–4:
2005Part4:
Requirementsforemissions-relatedsystems
ISO/15031Communicationbetweenvehicleandexternalequipmentforemissions-relateddiagnostics
∙15031–1:
2001Part1:
Generalinformation
∙15031–2:
2004Part2:
Terms,definitions,abbreviationsandacronyms
∙15031–3:
2004Part3:
Diagnosticconnectorandrelatedelectricalcircuits,specificationanduse
∙15031–4:
2005Part4:
Externaltestequipment
∙15031–5:
2006Part5:
Emissions-relateddiagnosticservices
∙15031–6:
2005Part6:
Diagnostictroublecodedefinitions
∙15031–7Part7:
Datalinksecurity
OtherOBDrelatedISOstandards
∙ISO2575:
2000(SixEidtion)Roadvehicles:
SymbolsforControls,Idicatorsandtell-tales简介
∙SAE/J1850
ClassBCommunicationsNetworkInterface(thisstandarddefinestheactualJ1850signalingandtimings)
∙SAE/J1930
Electrical/ElectronicSystemsDiagnosticTerms,Definitions,Abbreviations,andAcronyms—EquivalenttoISO/TR15031-2:
April30,2002
∙SAE/J1962
DiagnosticConnectorEquivalenttoISO/DIS15031-3:
December14,2001
∙SAE/J1939
RecommendedPracticeforaSerialControlandCommunicationsVehicle
∙SAE/J1978OBDIIScanTool—EquivalenttoISO/DIS15031-4:
December14,2001
∙SAE/1979
E/EDiagnosticTestModes—EquivalenttoISO/DIS15031-5:
April30,2002
∙SAE/J2012
DiagnosticTroubleCodeDefinitionsEquivalenttoISO/DIS15031-6:
April30,2002
数据连接口
法规要求
每一台具有OBD功能的车上都有一个数据连接口(DataLinkConnector),也缩写为DLC。
OBD系统通过这个接口可以和遵循同一通讯协议的扫描工具通讯,将OBD系统的响应信息输出。
OBD法规对OBD数据连接口具有明确的要求:
IA.6.5.3.5
汽车与诊断仪间的连接接口必须标准化,并必须满足ISODIS15031–3“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”(2001年11月1日)的全部要求。
其安装位置必须经型式核准机关同意,以便于维修人员访问,并在正常使用条件下的意外损坏。
—GB18352.3–2005
针脚定义
根据ISODIS15031–3中相关内容,DLC是一个如下16针的插座:
各个针脚定义如下:
针脚
分配定义
1
厂家定义[1]
2
SAEJ1850总线正[2]
3
厂家定义[1]
4
车身地
5
信号地
6
ISO15765–4定义的CAN高[2]
7
ISO9141−2和ISO14230−4定义的K线[2]
8
厂家定义[1]
9
厂家定义[1]
10
SAEJ1850总线负[2]
11
厂家定义[1]
12
厂家定义[1]
13
厂家定义[1]
14
ISO15765–4定义的CAN低[2]
15
ISO9141−2和ISO14230−4定义的L线[2]
16
永久正电压
[1]1,3,8,9,11,12和13未做分配,可由车辆制造厂定义。
[2]2,6,7,10,14和15使用作诊断通讯的。
根据实际使用的通讯协议的不同,它们往往不会都被使用,为使用的可由车辆制造厂定义。
更详细的定义和要求参见ISO/DIS15031–3。
对于不同的通讯协议,有效的针脚也不同。
在选购诊断线的时候需要注意诊断线上的针脚是否符合要求.
接口形式
ISO15031–4中给出了两种车身接口和外部连接头的形式,其中类型A主要用于小型乘用车,而类型B用于载重车和大客车。
∙类型A:
车身诊断接口
诊断连接线接口
∙类型B:
车身诊断接口
诊断连接线接口
AbovepicturesfromISO15031–4
安装位置
SAEJ1962对DLC的位置做了如下功能性要求:
3.VehicleConnectorLocation/Access
3.1ConsistencyofLocation-Thevehicleconnectorshallbelocatedinthepassengercompartmentintheareaboundedbythedriver’sendoftheinstrumentpanelto300mmbeyondthevehiclecenterline,attachedtotheinstrumentpanel,andaccessiblefromthedriver’sseat.Thepreferredlocationisbetweenthesteeringcolumnandthevehiclecenterline.Thevehicleconnectorshallbemountedtofacilitatematingandunmating.
3.2EaseofAccess-Accesstothevehicleconnectorshallnotrequireatoolfortheremovalofaninstrumentpanelcover,connectorcover,oranybarriers.Thevehicleconnectorshouldbefastenedandlocatedastopermitaone-handed/blindinsertionofthematingtestequipmentconnector.
3.3Visibility-Thevehicleconnectorshouldbeoutoftheoccupant’s(frontandrearseat)normallineofsightbuteasilyvisibletoa“crouched”technician.”
—SAEJ1962“DiagnosticConnector”(June1992)
即:
1.类型A的DLC应该位于驾驶员或者副驾驶员舱内,以驾驶员侧仪表盘边缘和越过汽车中线300mm处为边界的区域内的仪表盘上,在驾驶员座位上便于触及。
首选的位置在转向柱和汽车中线之间。
2.DLC应该不使用任何工具就可以移除仪表板或者接口上的遮盖物。
应该能够通过单手、不需目视就可以插上外部的连接口。
3.这个接口应该在成员的正常视线之外,但是技工屈身应该可以看到。
如下图所示:
PicturefromEPAVPCD-98–14:
On-BoardDiagnosticGuidance-DiagnosticLinkConnectorLocationandAccessibility
示例:
AudiA4MY1998
DataLinkConnector
故障码的结构
故障码是由5个字符组成,如下所示
P0133
每个字符具有不同的含义,以下是对从左至右各个字符的解释。
第一个字符:
故障所属的系统
∙P=Powertrain动力传输系统
∙B=Body车身
∙C=Chassis底盘
∙U=Network网络
第二个字符:
故障类型
第二个字符表明这个故障码是一个由ISO/SAE标准定义的故障码(CoreDTCs),还是由车辆制造厂定义、尚未统一的故障码(Non-uniformCode)。
∙车身系统组(Bodysystemgroupings)
oB0xxxISO/SAEcontrolled
oB1xxxmanufacturercontrolled
oB2xxxmanufacturercontrolled
oB3xxxreservedbydocument
∙底盘系统组(Chassissystemgroupings)
oC0xxxISO/SAEcontrolled
oC1xxxmanufacturercontrolled
oC2xxxmanufacturercontrolled
oC3xxxreservedbydocument
∙动力传动系统组(Powertrainsystemgroupings)
oP0xxxISO/SAEcontrolled
oP1xxxmanufacturercontrol
oP2xxxISO/SAEcontrolled
oP3xxxmanufacturercontrolledandISO/SAEreserved
∙网络组(Networkgroupings)
oU0xxxISO/SAEcontrolled
oU1xxxmanufacturercontrolled
oU2xxxmanufacturercontrolled
oU3xxxmanufacturercontrolledandISO/SAEreserved
第三个字符:
子系统
第三个字符定义了故障所属的子系统。
第四和第五个字符
故障码的最后两个字符代表了具体的故障对象和类型。
OBDⅡ诊断故障码总表
——美国现行的动力系故障码
SAE(美国汽车工程师学会)推荐将下面通用的故障码用于动力系控制系统。
这些包括进去的系统可以被集成
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