国六 OBD故障管理系统开发

卢雷萍，刘旭，祁克光

奇瑞汽车股份有限公司 ,安徽，芜湖， 241009

摘要：本文以奇瑞自主EMS国六OBD系统开发为平台，详细介绍了国六OBD故障管理的架构和功能实现方法.并以供油系统自学习诊断为例，验证故障管理系统实施的全流程，结果表明该故障管理流程完全满足国六OBD的需求。

关键词：诊断抑制；功能协调；未决故障码；确认故障码；永久故障码；

1 引言

随着国家汽车污染物排放法规要求的不断提高，对OBD系统的要求也日益严格，所需监控项也越来越多，对诊断可靠性的要求也愈发严格，如此多的检测项，当诊断出现故障时，系统如何对故障进行处理，如何实现故障码的存储和删除，如何控制故障指示灯，以及如何将诊断信息通过OBD扫描工具输出或UDS诊断仪输出，从而及时准确地提醒驾驶员进行车辆维修，都需要通过OBD故障管理系统来实现。

2 故障管理模块架构

OBD系统包含故障监测，故障管理和扫描工具输出三个模块，其中故障管理模块处于中枢位置，他一方面收集故障监控模块上报的故障信息，进行故障确认、故障信息存储、故障修复、故障清除、MIL灯控制，同时又把故障信息整合处理，作为故障监控模块的使能条件，最后把诊断数据，诊断结果输出到扫描工具。

图1 故障管理架构

3 故障管理功能实现

3.1 诊断抑制

诊断抑制功能是奇瑞自主EMS系统国六OBD故障管理的新增功能，它的主要作用是控制功能模块的释放或抑制。诊断抑制模块的输入参数是各监控模块上报的故障状态字和存储的故障信息条，一个故障可抑制一个或多个功能，一个功能也可被多个故障抑制，当与功能对应的所有故障均未达到阀值，功能释放，当有一个达到阀值时，功能被抑制。

诊断抑制功能共定义了7个故障阀值，每个故障阀值的具体含义如表1所示。

表1 故障阀值的变量表示

诊断抑制功能模块的设计步骤如下：

1. 设定所有功能的初始状态都是释放状态。

2. 周期性历遍故障状态字表，获取状态字中的故障标志位和诊断完成标志位。

3. 实时判断该故障当前超过哪个阀值，把对应的功能设置成抑制状态。

4. 将抑制该功能的故障个数和故障标识符记录下来，方便问题排查。

3.2 功能协调

功能协调也是奇瑞自主EMS系统国六OBD故障管理的新增功能，它的作用是解耦和最优化处理相互排斥的功能模块，当相互排斥的模块共同发生时，调度功能模块运用动态优先级算法，优先级较高的模块激活，优先级较低的模块等候。动态优先级为基本优先级和功能优先级之和，其中基本优先级为标定常数，功能优先级等于物理优先级乘以物理因子，物理优先级由对应的功能模块计算，物理因子为标定常数。

奇瑞自主系统共定义了23个可能相互排斥的功能，功能组合的相斥关系定义如表2所示，矩阵中0表示该功能组合可以同时运行，1表示该功能组合是相斥的。

表2 功能组合的三角相斥矩阵

功能协调模块的设计步骤如图2所示，

图2 功能协调流程图

3.3 故障码处理

国六OBD法规定义监控模块一旦诊断有故障，需在10s内输出未决故障码，下一个驾驶循环，再次检测到该故障，输出确认故障码，未决故障码继续保留，如果确认故障码正在点亮MIL，需在本驾驶循环结束前将确认故障码存储为永久故障码。下一个驾驶循环，整个循环都未检测到该故障，需在驾驶循环结束前清除未决故障码。

从上述描述可以看出，故障在一个驾驶循环出现又消失，下一个驾驶循环再次出现然后又消失，故障同样可以确认，MIL也可以点亮。但国五OBD法规未对故障码处理做详细的描述，所以奇瑞自主EMS系统的做法是，在连续三个驾驶循环中，故障需一直存在，才能输出确认故障码，在一个驾驶循环中故障出现又消失的处理路径如图3红色线条所示。

图3故障码处理流程

4 测试验证

碳罐脱附功能需要打开碳罐，供油系统自学习需要关闭碳罐，两者的物理使能情况是相悖的，需要故障管理来协调两者的运行。如下图4所示，供油系统自学习动态优先级为5500，碳罐低负荷脱附动态优先级为4000，供油系统自学习优先级较高，所以供油系统自学习时碳罐关闭，供油系统自学习稳定后，动态优先级降到3500，此时碳罐脱附动态优先级较高，碳罐打开。另外，供油系统自学习条件不满足，碳罐脱附条件满足，碳罐也打开。

一段时间后，供油系统自学习因子超过下限值0.8，报出混合气偏浓故障，储存未决故障码，两个驾驶循环确认后，MIL点亮，存储确认故障码和永久故障码，并通过外部扫描工具输出，如图5 所示。

表3 功能协调变量解释表

图4 供油系统自学习和碳罐脱附功能协调

图5 DiagRA读取供油系统混合气偏浓故障

5 结束语

本文开发了国六OBD系统故障管理模块，包括诊断抑制、功能协调、故障码处理3个模块，并通过整车测试验证，主要结论如下：

1. 诊断抑制模块通过收集所有诊断结果，进行中心化处理，按照统一方式实现抑制关系，使项目配置更加灵活，减少了模块之间的交互环节。

2. 功能协调模块将有竞争关系的模块进行中心化协调，运行更合适的模块，与之相斥的模块进行等待，此功能使故障管理从一个故障记录员，变成了一个故障与功能模块的协调者。

3. 故障码处理模块从诊断模块收集诊断结果，利用故障内存管理，存储故障码、清除故障码、点亮MIL和熄灭MIL，通过故障指示器和外部诊断仪使信息可视化，方便售后维修和在用车年检。

参考文献：

1. GB 18352.6—2016. 轻型汽车污染物排放限值及测量方法( 中国第六阶段)[S]. 第1 版 . 北京 ：中国环境出版社，2017.

2. GB 18352.5—2013. 轻型汽车污染物排放限值及测量方法( 中国第五阶段)[S]. 第1 版 . 北京 ：中国环境出版社，2013.

3. 吴向畅，石平，郭文军， 国六轻型车车载诊断系统开发[J]. 汽车工程学报，2020（1），28-33.

4. ISO 15031-5：2015.Road Vehicles-Communication Between Vehicle and External Equipment for Emissions- Related Diagnostics-Part 5：Emissions-Related Diagnostic Services[S]. 3rd ed. Geneva：ISO，2015.

作者简介：卢雷萍（1986-），女，汉族，安徽省萧县，工程师，硕士，汽车电控系统策略开发，奇瑞汽车股份有限公司，安徽省芜湖市，241009