一種車輛遠程診斷方法的研究與實現

匡小軍 鄭繼翔

1.上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545007 2.中汽研（天津）汽車工程研究院有限公司 天津市 300300

1 車輛診斷技術現狀

近年來，隨著生活水平的提高，人們對駕乘體驗的要求越來越高，汽車電子電控系統發展也日趨復雜，隨之而來的是對汽車診斷和售后維修服務提出了更高的要求。傳統的汽車診斷通常有兩種方式：一種是借助診斷儀器設備的診斷方法；另一種是電控系統自診斷的方法。

借助診斷儀器設備的診斷方法，通常是專業維修人員使用診斷設備對汽車的歷史和當前狀態進行測試和檢查，并通過對車輛的狀態數據進行分析發現故障及其產生的原因。

自診斷的方法，是利用電控單元自身的檢測電路，監測傳感器、執行器狀態，從而判斷電控單元是否出現故障，并在出現故障時，通過車輛的顯示與報警系統將當前的故障狀態及時告知駕駛員。

傳統的車輛診斷方式，都需要將車輛駕駛或運輸到指定的維修點，專業維修人員才能掌握車輛的具體狀態。面對越來越復雜的電控系統，傳統的車輛診斷方式難以滿足售后的要求，而且逐漸暴露出維修效率低以及維修成本高的缺點。隨著電子和互聯網技術的發展以及4G、5G 通信的普及，利用智能網聯技術建立車輛遠程診斷系統可以有效改善傳統車輛診斷技術的不足。

2 遠程診斷技術簡介

2.1 遠程診斷技術概述

遠程診斷功能主要涉及車輛手機APP 系統、遠程診斷云平臺系統、車聯網終端，如圖1 所示。利用安裝在車內的與車輛總線相連接的車聯網終端，執行車輛診斷命令，獲取車輛電子系統的各種數據，并通過無線通信手段，將數據傳送至遠程診斷云平臺進行信息處理，同時支持用戶或專業維修人員通過APP 進行診斷數據的查詢。

圖1 遠程診斷系統構成

遠程診斷的診斷范圍包括讀取整車的故障碼、采集車輛實時數據、車輛ECU 的自檢測試，車輛ECU 的配置、ECU 的系統狀態監測、軟件運行的故障日志、車輛故障主動上報。

2.2 遠程診斷的流程

遠程診斷的功能流程，如圖2 所示：

圖2 遠程診斷的功能流程

1）用戶或專業維修人員通過APP 發起遠程診斷請求；

2）遠程診斷云平臺進行診斷配置，包括配置車型，設置診斷參數；

3）遠程診斷云平臺向車聯網終端發布診斷任務，包括診斷任務策略配置以及車輛配置；

4）車聯網終端：整車進行車輛診斷，收集并上傳車輛診斷數據；

5）遠程診斷云平臺接收到車輛診斷數據后進行診斷分析處理，對已有故障進行分析或對故障進行預警；

6）用戶或專業維修人員通過APP 查詢診斷數據和診斷結果。

3 遠程車輛診斷的場景分析

場景分析是功能需求的來源，基于場景和多維度的環境分析，能夠確切的梳理出各種真實情況下的用戶需求，并對用戶需求進行提煉、總結，形成相應的工程設計功能點。

車輛診斷的應用場景的主要參與者包括整車廠的開發調試人員、維修站的維修人員以及車主：

整車廠：1）可通過遠程的方式及時獲取生產工廠線上車輛的狀態信息，及時對軟件版本進行測試和調整；2）對于路試階段的車輛，能夠及時獲取故障信息，及時進行故障分析，開發人員無需到達現場；3）對用戶車輛的車輛狀態進行監控，及時獲取車輛運行狀態有助于系統完善和功能升級。

維修站：1）專業維修人員能夠定期的發起主動式售后服務，通過定期對售出車輛的運行狀況進行檢測，從而對車輛故障進行預警；2）車輛出現故障時，在無需到店的情況下維修人員能夠及時獲取故障信息，提前備貨準備維修；3）幫助維修站進行故障診斷數據庫的建立和維護。

車主：1）車主能夠隨時進行車輛狀態的檢查，獲取車輛健康測評信息；2）能夠遠程獲取專業人員的維修建議和維修指導；3）專業人員能夠上門維修。

基于使用者對汽車診斷的需求，本文提出了兩種遠程診斷的應用場景。

3.1 遠程診斷的應用場景1-主動上報

當車輛發生故障時，車端主動上報故障數據至遠程診斷云平臺，平臺自動匹配云診斷數據庫，分析故障原因，并將故障信息推送至服務人員，由服務人員主動聯系車主，溝通車輛狀態。

3.2 遠程診斷的應用場景2-主動查詢

車主或售后人員主動向遠程診斷云平臺發起主動查詢車輛健康狀況的請求，由遠程診斷云平臺向車端下發診斷腳本，車端上報執行結果，平臺自動匹配云診斷數據庫，分析故障原因并給出維修建議以及推送附近維修站點。

4 遠程車輛診斷的功能實現

針對遠程診斷應用場景的分析，以使用者的需求為輸入進行功能需求分析，提取、整理出實現該需求所涉及到的整車相關系統，并詳細說明了各系統間的交互信息。同時，為實現遠程車輛診斷，著重提出了車端功能實現的方案，設計系統間的功能邏輯和策略。

4.1 功能需求分析

基于以上分析，本文提出一種車輛遠程故障診斷方案。本方案系統框圖如圖3 所示，其中：

圖3 遠程車輛診斷系統框圖

1）手機APP 系統需要支持車主、開發人員以及維修人員主動發起車輛診斷信息的查詢，并將查詢請求上傳至遠程診斷云平臺，同時需要支持車主、開發人員以及維修人員獲取車輛健康狀態；

2）遠程診斷系統需要：①遠程診斷策略管理，包括診斷策略的創建、修改和刪除；②需要進行診斷任務的管理，包括遠程診斷任務的發布、刪除、查詢以及下發；③同時遠程診斷系統還需要支持遠程診斷數據管理，包括進行診斷任務的統計：數據采集、收集成功或失敗的次數等多個維修的統計分析；任務執行狀況統計：任務執行時間、執行效率的統計分析；診斷數據的分析：對收集的車輛診斷數據進行故障分析。

3）車聯網終端作為遠程車輛診斷系統車端的主節點，是平臺與車端的接口和診斷策略的執行者。通過與遠程診斷平臺交互獲得車輛診斷任務信息，下載診斷任務包，并對診斷任務包的安全性和完整性進行校驗；車聯網終端需要按照接收的診斷策略，在指定車輛執行診斷任務，同時將診斷過程中生成的日志以及診斷信息上傳到遠程診斷云平臺；車聯網終端還需要實時監測當前是否有本地診斷任務。

4）鑰匙系統需要監控并實時向車聯網中單輸出整車電源狀態信息，并能夠響應遠程上電或下電動作。

5）車身防盜及門鎖系統需要監測并實時向車聯網終端輸出整車設防狀態。

4.2 車端功能實現方案

依據遠程診斷的應用場景，車端功能的實現方案分為主動上報和主動查詢兩種：

1）主動上報診斷數據的實現方案

前置條件：

車聯網終端檢測到當前車輛無本地診斷任務。

功能策略：

①當整車電源狀態切換至于Running（發動機運行狀態）滿1min 后，車聯網終端向整車發送故障診斷請求，收集整車故障碼（DTC），并上傳至遠程診斷云平臺；

②從整車電源狀態切換至于Running 狀態后第一次向整車發送故障診斷請求開始計時，以60min 為周期循環向整車發送故障診斷請求，計時期間若出現平臺主動發起診斷請求的情況，則重新啟動60min 計時。

2）主動查詢診斷數據的實現方案

前置條件①

整車電源狀態處于ON 或Running 狀態且車聯網終端檢測到當前車輛無本地診斷任務。

前置條件②

整車電源狀態處于非ON 和非Running，且整車處于未設防狀態且車聯網終端檢測到當前車輛無本地診斷任務。

前置條件③

整車電源狀態處于非ON 和非Running，且整車處于設防狀態且車聯網終端檢測到當前車輛無本地診斷任務。

功能策略

當滿足前置條件①時，用戶發起診斷請求后，手機APP 系統將請求上傳至遠程診斷云平臺，由平臺將診斷指令下發至車內車聯網終端，并由車聯網終端向整車發送故障診斷請求。車聯網終端收集整車故障碼并上傳至遠程診斷平臺，由平臺推送至手機APP 供用戶查看，如圖4 所示。

當滿足前置條件②時，用戶發起診斷請求后，手機APP 系統將請求上傳至遠程診斷云平臺，由平臺將診斷指令下發至車內車聯網終端，車聯網終端根據前置條件②判斷當前車輛處于未上電狀態且本地有車輛使用需求（通過整車處于未設防狀態判斷），為保證安全，此時不允許遠程上電，因此車聯網終端向遠程診斷云平臺反饋本地環境不滿足，由平臺向用戶推送遠程診斷未能完成及遠程診斷失敗的原因，如圖4 所示。

當滿足前置條件③時，用戶發起診斷請求后，手機APP 系統將請求上傳至遠程診斷云平臺，由平臺將診斷指令下發至車內車聯網終端，車聯網終端根據前置條件③判斷當前車輛處于未上電狀態且本地無車輛使用需求（通過整車處于設防狀態判斷），首先向鑰匙系統發起遠程上ON 檔電的請求，由鑰匙系統執行上ON 檔電的動作，電源狀態滿足后，向整車發送故障診斷請求。車聯網終端收集整車故障碼并上傳至遠程診斷平臺，由平臺推送至手機APP 供用戶查看，如圖4所示。

圖4 主動查詢診斷數據的實現方案

5 結論

為應對日益復雜的整車功能，提高車輛開發及售后維修的效率，降低成本，本文提出了一種車輛遠程故障診斷的方案。本方案根據車輛診斷功能不同的應用場景需求，提出了主動上報和主動查詢的兩種方案。其中，主動上報的遠程車輛診斷方案主要是為了專業維修人員或開發人員定期獲取車輛信息，對潛在的故障進行預警，或對已經出現的故障給予車主合理的維修保養建議。主動查詢的遠程車輛診斷方案主要是為了當車輛出現故障時，專業維修人員能夠在未接觸到車輛時獲取故障數據，分析故障原因，提前準備維修設備或更換的部件等；或者車主在使用車輛前獲取車輛健康狀態信息，以免影響行程。隨著智能網聯技術的發展和各主機廠售后維修的完善，車輛遠程診斷云平臺與主機廠的TSP 平臺對接獲取售后維修站點，在車主的汽車出現故障時，及時引導用戶將車輛開往就近的維修站點進行維修，維修站點能夠提前回去車輛維修訂單也是未來遠程車輛診斷發展的趨勢。