新能源汽车动力系统诊断功能简介
车载自动诊断系统“OBD Ⅱ”是“on Board Diagnostics Ⅱ”，即Ⅱ型车载诊断系统的缩写。
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车载自动诊断系统“OBD Ⅱ”是“on Board Diagnostics Ⅱ”，即Ⅱ型车载诊断系统的缩写。 为使汽车排放和驱动性相关故障的诊断标准化， 从1996年开始，凡在美国销售的全部新车，其诊断仪器、故障编码和检修步骤必须相似，即符合OBD Ⅱ程序规定。随着经济全球化和汽车国际化的程度越来越高，作为驱动性和排放诊断基础， OBD Ⅱ系统将得到越来越广泛的实施和应用。OBD Ⅱ程序使得汽车故障诊断简单而统一，维修人员不需专门学习每一个厂家的新系统。 •OBD的历史里程： 1996年，美国加州CARB强制要求所有新车都必须配备OBDII系统。 2001年，欧盟要求所有汽油机车辆都必须配备EOBD系统。 2003年，欧盟要求所有柴油机车辆都必须配备EOBD系统。 2008年，中国国家环保局要求所有新车配备OBD系统，类似EOBD。 2010年，美国EPA/CARB 要求所有重型车辆都必须配备HD-OBD系统。 （Heavy-Duty OBD）。HD-OBD类似OBDII。 2014年，欧盟实施的新的欧六排放法规里，规定的OBD，与OBDII法规趋于一致。 2015年，中国北京的“京六”排放法规，基本与欧六一致。 •OBD-I ： 1991年，CARB要求所有在加州销售的新车都要配备一定的基本的OBD系统。这个基本的OBD系统，要能够检测出排放控制系统和零部件的主要故障。 这个OBD法规，在OBDII 法规出台后，被称为OBD-I。 相对OBDII，OBD-I的要求比较简单。主要体现在能够检测出主要的电子控制系统的零部件故障。尤其是电信号故障。 在OBD-I阶段，整车排放控制系统也非常简单，就是简单的电子燃油喷射系统，EFI。没有负责的后处理系统，也没有VVT，DI这些先讲技术。 OBD-I 基本上是主机厂，自行设计，验证。没有统一的标准。尤其是诊断口， 和诊断协议是各自为政，无法统一使用。 排放实验和OBD认证的实验方法，和流程都不统一。无法统一管理和认证。 OBD-II： OBDII 的产生，实在OBD-I的基础上升级的。1996年，CARB要求所有新车都必须配备OBDII系统。 最开始的主要目的，是为了标准化。主要有2个标准化内容： 所有的整车都必须配备同样的OBD接口。所有的OBD接口都兼容同一个OBDII协议（ISO-15765）。 所有的主机厂，都使用同样的试验方法和测试流程，来认证OBDII系统。 后来随着排放法规越来越严，排放控制技术越来先进，排放控制系统越来越复杂，OBDII的重点逐步过渡到对复杂排放控制系统的有效运行的监测上。因为系统越复杂，对其的有效监测难度就越大。在CARB的严格监督下，各大汽车制造商在OBDII 系统的设计和开发上每年都投入大量的人力，物力。以至于OBDII控制系统和软件的复杂程度已经超过了发动机控制系统本身的复杂程度。 EOBD： EOBD最初与OBD-I类似，只是要求诊断排放控制系统基本功能和关键零部件的电信号诊断。 EOBD也在不断发展，但是它的要求一直比OBDII的要求低很多。一些OBDII 要求关键的OBD Monitors，EOBD或者没有要求，或者没有严格要求。比如催化器转化效率的监测（Catalyst Efficiency Monitor），比如EVAP的0.020英寸小孔检测 （EONV方式）是EOBD没有要求的。 柴油机的EOBD比OBDII更是差得太多！三个催化器（DOC，DPF，SCR） 的转化效率监测，都是OBDII 里的基本要求，在EOBD里没有严格要求。 所有满足EOBD的欧洲车型，要到美国卖，必须重新认证OBDII；满足了OBDII 的车型，却可以在欧洲豁免认证EOBD。 欧洲的车型拿到美国卖，最大的花费就是OBDII的标定和认证。 这个文档公布在CARB的网站上： http://www.arb.ca.gov/msprog/obdprog/obdregs.htm 第9页， “MIL” – 无论是传统车型还是混合动力车型，都必须配备一个标准的MIL 故障灯。没有例外。 为什么这个重要？ CARB 要求“任何的影响到排放的故障发生时，必须点亮这个唯一的故障灯”。 很多将传统车改装成混合动力车的制造商，使用了各种各样的报警灯，比如绿色， 黄色，红色的灯，做到面板上，但是却不能和原有的发动机控制器兼容，混合动 力系统不能直接去控制现有的MIL灯，只能通过附加的各种“彩色”的灯来做故 障显示和报警。 对不起，CARB不接受这个。 这些看似简单的要求，挡住了一大批的非汽车行业公司，来造HEV 和PHEV！ 第16页， “In-Use Monitor Performance Ratio ” – IUMPR。 这个是OBDII 和EOBD的关键区别之一，EOBD对这个没有硬性要求。 OBDII 有明确法规要求，传统车的IUMPR必须达到0.336；混合动力车某些 Monitors可以只达到0.1 IUMPR，简单说，就是OBD Monitor的运行的“频繁度”。 举例说，你的车开了10次（典型工况）；那个Catalyst Monitor 必须“运行”至少3.36次。 这个“运行”必须是个“充分”的运行，就是要能够检测出可能存在的Catalyst 的故障。OBDII的要求很特别的地方：要求这些Monitor能够检测到假设存在的故障。 这个0.336的IUMPR，难不难？难！ OBDII Monitors 为了保证能够正确地判断故障，必须要限制使能条件“Enable conditions”；因为很多故障只能是在特定的工况下检测，各个条件适合的“好 的”条件下才能确诊。为了不误判，这些Monitors的运行条件会尽量地缩窄范围， 必然的结果，就是造成这些Monitors的运行的“频繁度”降低。 一些复杂的Monitors，比如Catalyst Efficiency Monitors, Evap Monitor， 必须在一个较长时间的稳态运行的条件下才有可能完全运行一次。 平均每3次行驶，就要这些Monitors完全运行一次，是个非常有挑战的技术难题。要知道，这3次行驶，非常有可能是短途行驶，或者非稳态行驶，经常有可能一次也不能满足Monitors使能并且完成的条件！ 只有设计刹那间出好的OBD Monitor的控制策略；最大限度地利用现有发动机的控制策略，和整车运行工况，最大可能地使能和运行这些Monitors，才有可能满足IUPMR的法规要求最小值：0.336。 混合动力系统对绝大多数Monitors的IUMPR的影响是负面的，有些甚至是致命的影响！ 混合动力系统的频繁起停发动机，使发动机运行很难进入一个相对稳定的工况， 导致很多Monitors没有机会运行，或者运行的机会很少！ 其中比较典型的Catalyst Efficiency Monitor，要求发动机运行足够长的时间，催化器温度在其适宜的工作范围：比如 500-900 摄氏度。前氧传感器和后氧传感器都在闭环控制状态下稳定运行。 比如Purge Monitor，需要发动机已经彻底暖机，运行工况稳定，发动机负载适中，Purge Valve 稳定打开；空燃比控制稳定，氧传感器信号稳定；喷油量稳定， 等等适宜的条件下，才能Enable。 在混合动力系统的城市循环工况下，这个Purge Monitor经常是没有机会运行的。 为什么CARB要求IUMPR？ 目的是及时地检测出影响到排放的故障，在最早的时间段报警，从而最大限度地减少因为故障导致的排放增加。 试想，如果没有这个IUMPR的法规要求，只要你的OBD系统能够检测到故障， 早点晚点没有关系，会是什么情形呢？ 举例：如果影响到排放的故障已经发生了，OBD系统没有及时发现故障，车辆带着故障行驶到第100次，你的OBD系统才发现这个故障，那么你那个前面的99次行驶，带来的排放是非常可怕的！ EOBD 没有这个IUMPR的法规要求，基本上就是任由汽车制造商发挥，什么时候检查到故障算什么时候。当然，大多数时候汽车制造商的OBD Monitor还是设计的比较合理的，能够及时检测到。但是从法规的角度，没有IUMPR，就是给了汽车厂一个漏洞。理论上，可以设计一个OBD系统，极大地限制Monitors的使用条件，及其简化Monitors的算法，大大减少开发工作量。但是风险就是上面那个例子。 混合动力车型OBD改动： 在多年来混合动力OBD的发展过程中，积累了经验，提出了新的具体的建议。 对所有混合动力OBD的建议将解答下面的问题： 电池系统 – 功能阈值，故障定位的级别 (cell vs. module vs. pack) 冷却系统 ( 比如，battery, inverter) – 必须监测主动控制的零部件，监测温度控制系统； 必须检查这些关键零部件的性能：驱动电机，发电机，制动回收系统； Battery State of Health 电池SOH监测 监测电池的健康状态（SOH)，能够检测到电池性能下降和电池能量下降而造成的故障状态。 建议： 监测电池对于功能性的正确响应。 要求汽车制造商上交一个计划：怎样确定老化的电池的阈值? CARB 是否批准这个计划取决于：能够演示可以正确地监测到真实生活中电池的老化；老化的部分对排放的影响；老化的部分对其他OBDII Monitors的影响； 包括确定故障的准则，和电池老化，恶化的的过程。 Battery State of Charge 电池SOC监测 必须监测电池SOC的故障状态，如果造成电池性能和能量的降低。 建议：监测电池的故障找他，造成的SOC 在制造商定义的合理工作范围之外的阈值。 混合动力控制VCU-OBD需求 电机控制子系统 MCU – OBD需求 电池管理子系统 BMS – OBD需求 AMT变速箱子系统 TCU – OBD需求 混合动力整车控制子系统 VCU – OBD需求 离合器控制 – OBD需求 油门踏板子系统 - OBD需求 刹车踏板子系统 - OBD需求 CAN 总线 / communication - OBD需求 温度传感器 - OBD需求 空调控制 – OBD需求 DC-DC 控制 – OBD需求 热管理系统 – OBD需求 能量回收系统 – OBD 需求 High Voltage System Inter-Lock Circuit Engine Failed to Start CCM - Comprehensive Component Monitors – OBD需求 Scan tools 电池管理系统BMS-OBD需求 State of Health – OBD需求 State of Charge – OBD需求 Battery cell balance – OBD需求 Battery malfunction pinpoint – OBD需求 Battery block 1 – OBD需求 Battery block 2 - OBD需求 ……. Battery block n - OBD需求 Battery temperature sensors - OBD需求 Battery current sensors – OBD需求 Battery system voltage – OBD需求 Battery isolation level – OBD需求 Battery main contact fault Battery pre-charge contact fault Lost of communication – OBD需求 CCM – Comprehensive Component Monitors – OBD需求 电机控制系统 MCU-OBD需求 Drive Motor performance – OBD需求 Generator performance – OBD需求 Inverter performance OBD CCM – Comprehensive Component Monitors– OBD需求 Motor temperature sensor – OBD需求 Motor inverter temperature sensor – OBD需求 Motor current sensor - OBD需求 Motor position sensor – OBD需求 Lost of communication – OBD需求 电机控制系统 MCU-OBD需求 Drive Motor performance – OBD需求 Generator performance – OBD需求 Inverter performance OBD CCM – Comprehensive Component Monitors– OBD需求 Motor temperature sensor – OBD需求 Motor inverter temperature sensor – OBD需求 Motor current sensor - OBD需求 Motor position sensor – OBD需求 Lost of communication – OBD需求 OBD接口 P 1 0 8 3 SAE J2010规定了一个5位标准故障代码，第1位是字母， 后面4位是数字或字母 1.当前分配的字母有4个：“P”代表动力系统，“B”代表车身， “C”代表底盘，“U”代表未定义的系统 2.第2位字符是0、1、2或3， 0——SAE(美国汽车工程师协会)定义的通用故障码： 1——汽车厂家定义的扩展故障码； 2或3——随系统字符(P，B，C或U)的不同而不同。动力系统故障码(P)的2 或3由SAE留作将来使用；车身或底盘故障码的2为厂家保留，车身或底盘故障码的3由SAE保留。 P 0 1 4 5 SAE J2010规定了一个5位标准故障代码，第1位是字母， 后面4位是数字或字母 第3位字符表示出故障的系统：1——燃油或空气计量故障；3—— 点火故障或发动机缺火；4——辅助排放控制系统故障；5——汽车或怠速控制系统故障；6——电脑或输出电路故障。7——变速器控制系统；最后两位字符表示触发故障码的条件。不同的传感器、执行器和电路分配了不同区段的数字，区段中较小的数字表示通用故障， 即通用故障码；较大的数字表示扩展码，提供了更具体的信息，如电压低或高，响应慢，或信号超出范围。 混合动力故障诊断的系统结构 •Configuration Diagnostic Memory Management–故障内存管理 •Generate ready to test flag –各个故障诊断模块的使能条件； •Diagnostics of Digital inputs - 数字信号输入故障诊断 •Diagnostics of Analog inputs - 模拟信号故障诊断 •Diagnostics of CAN bus inputs– CAN 总线故障诊断 [文章纠错] 文章网友提供，仅供学习参考，版权为原作者所有，如侵犯到 你的权益请联系542334618@126.com，我们会及时处理。
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