基于車聯網技術的OBD應用探析

尹少峰 寧 萍

（重慶科創職業學院 重慶 402162）

引言

根據中商情報數據統計：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%。該數據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量：交通擁堵、環境污染、能源耗費。為了均衡該矛盾，在有限的道路公共基礎設施建設上應解決好城市交通的三大挑戰：安全及擁堵、尾氣排放、能源消耗，面對這三大挑戰，未來汽車必將著力發展新能源、車聯網（IOV）、智能交通技術（ITS）。其中車聯網（IOV）技術的車載智能終端（OBD）主要用于解決動力不足、尾氣污染和經濟性差等方面的故障。

1 OBD車聯網的現狀

OBD簡稱為“車載診斷系統”。當與車載控制系統有關的控制系統或相關電子部件有故障時，隨時向駕駛者發出警告的故障診斷系統。最初使用OBD的目的是輔助維修人員進行車輛診斷，隨著汽車科技的發展和車聯網技術的應用，OBD逐漸從傳統汽車的服務專業人員轉向廣大車主[1]。

OBD模式車聯網的興起是由于傳統車聯網服務功能，如：音響、道路狀況、行車位置、事故救援等通過智能手機操作。而智能車聯網（IOV）則是以車為中心，除去傳統車聯網服務功能外，還需要實時監測其防盜、車況、用車、汽車維護、保險等多種功能，如圖1所示。

圖1 車聯網技術中的OBD系統

1）OBD接入方式

OBD的車載智能終端主要有3種網絡接入方式，即藍牙接入、2G/3G/4G/5G移動通信接入和WiFi接入。如圖2所示[2]。

圖2 車聯網中OBD接入方式

2）OBD的監測數據

OBD從第一代到今天經歷了三代，起初的第一代是由美國汽車工程師協會（SAE）率先推出，其目的是激勵汽車商家設計更安全、更環保的節能控制系統，再是隨著汽車科技的發展，由OBD-Ⅰ發展為OBD-Ⅱ和OBD-Ⅲ，幫助汽車維修技師識別車輛問題來源及提醒保養里程和行車記錄等。

OBD通過汽車各電控系統監測與廢氣排放有關的電子部件從而實施對車輛的監測，如車輛有故障影響車輛使用性能時，ECU控制故障指示燈（MIL）會在汽車儀表板閃爍，以提醒駕駛員汽車有故障需要檢修。OBD經16PIN接口，可以讀取儀表板數據、OBD-Ⅱ故障碼數據、安全相關數據和控制單元ECU等多類數據。OBD監測數據如圖3所示[2]。

圖3 OBD監測數據

2 OBD車聯網的應用

1）OBD車聯網的組成

車聯網技術中的OBD系統：由OBD終端、互聯網、智能手機等物理模塊組成，在故障診斷邏輯上，則是應用了物聯網的系統結構，由數據的采集、分析、結果展現等組成[2]，如圖4所示。OBD車聯網其突出特點是：穩定性、及時性和智能性。

2）OBD車聯網的工作過程

對于今天市場上的在售車輛，都會強制安裝OBD-Ⅱ的16PIL接口（國家標準），外部設備可以通過該接口，按照OBD-Ⅱ協議中所約定的數據報文格式對車輛的信息進行訪問讀取車輛的使用性能數據以及寫入命令來修改ECU的教程進行新的控制來切換車輛的運行狀態。這種類似手機的外部設備，也可以是車載導航外掛3G/4G/5G模塊來實現。有了這些數據后，用戶可以實時看到車輛的性能參數，比如當前的轉矩、功率、轉速、油耗、水溫、車速、擋位，還能繪出各種圖表，也能在導航顯示屏上開關車燈、車窗等。有了3G/4G/5G通信模塊還能通過遠程APP實時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車聯網系統

圖5 OBD車聯網工作過程

3）OBD車聯網的故障診斷實例

車聯網技術中的OBD系統當檢測到車輛故障時，儀表上MIL燈點亮或閃爍報警，駕駛員得知車輛有故障并及時進行修理。通過OBD系統來識別故障部件、故障系統及故障原因，有助于維修技師迅速診斷在第一時間使車輛得到正確的修理。

現在我們使用智能監測顯示設備通過互聯網接通被檢測車輛OBD接口，讓監測設備與控制單元ECU通訊，在OBD系統的總體框架內監控所有與廢氣相關的傳感器、執行器和輸出極的功能（ECU）等電控部件是否有故障。以發動機電控系統中的λ傳感器為例進行故障診斷[2]，如圖6所示。

圖6 發動機電控系統

汽車發動機的排氣系統中安裝了λ傳感器，用于檢測發動機在燃燒過程中廢氣混合物中的氧氣濃度，是一個開、閉環控制回路的組成部分，這個控制回路在處于閉環控制時是用來保證發動機的理想空燃比，同時也可以檢測催化凈化器的工作狀態。

3 OBD車聯網的局限性

1）OBD系統不能檢測廢氣中的具體成分及含量，只是起隨車排放監測器的作用；

2）OBD系統的可靠性受行車環境限制，可能降低診斷的準確度；

3）OBD系統不能指示如何對車輛修理，只起檢測功能；

4）OBD系統對電控系統只能診斷到70%～80%，同時不能有效地判斷故障的惡化狀態；

5）OBD系統軟件的錯誤會影響故障診斷的正確性。

4 我國OBD車聯網的發展趨勢

國外在OBD檢測的項目和限值方面，存在一定差別。而我國導入的OBD技術，采用歐洲Ⅲ+OBD的相關標準規定。也就是說我國將強制實施國Ⅲ標準，國Ⅲ標準里則強制要求安裝OBD[1]。

對OBD車載智能終端的發展趨勢將在以下方面得到應用。

1）非接觸手勢控制技術和語音技術的應用；

2）OBD的商業模式開發，如：UBI（用量保險的新型商業模式）；

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

4）網絡時代的快速升級。

未來的OBD將會作為車載產品內標準配置項，必將為我國的車聯網落地做出最佳的貢獻。

5 結束語

隨著我國經濟快速發展，車輛保有量的增加呈現交通擁堵，也有用戶不按時保養及粗暴駕駛，導致車輛故障頻繁發生，而車輛是一個非常復雜的機、電、液綜合平臺。此時用戶和汽車維修技師利用高科技大數據-互聯網來對故障車進行故障診斷與排除：基于OBD的車載智能終端，一般以智能手機作為服務顯示設備，通過藍牙、3G/4G/5G、WiFi等方式與智能手機互聯，將OBD接口獲取的汽車數據和服務以智能手機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對車輛進行診斷維修。車聯網技術中的車載智能終端（OBD）的應用功能和內容廣泛。實時監測應用、行車信息記錄、遠程控制、電子圍欄、碰撞提醒等等。

本文對車聯網技術OBD車載智能終端的實時監測應用中故障診斷系統和維護系統的功能應用進行了探析，給予用戶和維修技師借鑒和幫助。