CN111580502B - 一种应用于机动车环保检测过程中的obd诊断仪系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机动车排放检测领域，特别涉及一种应用于机动车环保检测过程中的OBD诊断仪系统。通过OBD连接线连接车辆OBD诊断接口；通过键盘输入车辆信息，或通过WIFI通信单元、串口通信单元将车辆信息下传到OBD诊断仪系统；主控制器控制辅助控制器通过接口电路及OBD连接线，扫描汽油、柴油车辆通信协议ISO9141‑2、ISO14230‑4、ISO15765‑4、ISO27145、J1939、J1850；60s内扫描并解析完包括GB18285‑2018规定的汽油车数据和GB3847‑2018规定的柴油车数据；把解析结果显示到示器；把解析结果及检测时间存储到FRAM存储单元；通过打印机打印数据报告；通过USB接口对OBD诊断仪系统进行升级，使其支持最新协议；本发明检测便利，支持有线跟无线双模，又提供显示各相关检测项目数据的功能，使用携带方便，节省用户的使用成本。

Description

一种应用于机动车环保检测过程中的OBD诊断仪系统
技术领域
本发明涉及机动车排放检测领域，特别涉及一种应用于机动车环保检测过程中的OBD诊断仪系统。
背景技术
现有技术中，新GB18285《汽油车污染物排放限值及检测方法》和GB3847《柴油车污染物排放限值及检测方法》都要求进行车载诊断（OBD）系统检查，由于是在机动车检测站进行使用，使用范围包括汽油车、柴油车、混合动力车辆和天然气车辆，当前市场中没有一款产品能够对GB18285、GB3847所规定的全部车辆进行检测，检测流程也不相同，市场设备都是针对维修特定协议车辆选择的设备，没有达到标准中自动扫描协议，兼容所有车型的要求。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了应用于机动车环保检测过程中的OBD诊断仪系统，本发明主要解决的技术问题是使用一套系统达到对GB18285《汽油车污染物排放限值及检测方法》和GB3847《柴油车污染物排放限值及检测方法》所规定的所有车型进行车载诊断系统（OBD）检查的要求，减少设备数量，提高检测效率，降低检测机构设备采购成本。
为了解决以上技术问题，本发明采取的技术方案为：基于GB18285、GB3847对OBD诊断仪的技术要求，摒弃市面上诊断设备+平板电脑的捆绑方案，将诊断设备两部分合二为一。支持一对多的工作方式，任何平台的联网设备均可实现与本设备的数据交互，既可以方便检测，又提供检测项目的相关显示功能，使用携带方便，节省用户的使用成本；将ISO15031-5及ISO 27145规定的诊断服务轮询扫描，根据车辆燃油类型的不同，分别调整诊断服务的扫描顺序，可以兼顾扫描速度及扫描优先级，检测效率高。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种应用于机动车环保检测过程中的OBD诊断仪系统，包括壳体、安装于壳体上的液晶显示屏，以及安装于壳体上的键盘，其中，壳体内部安装有主控制器，主控制器分别与WIFI通信单元、USB升级接口、FRAM存储单元、串口通信单元、嵌入式打印机、辅助控制器电连，所述辅助控制器与接口电路连接，接口电路与OBD连接线连接；上述各电子元器件的连接方式符合电路连接要求；
本OBD诊断仪系统具备wifi通信单元，OBD诊断仪系统具备wifi通信功能。
本OBD诊断仪系统具备串口通信单元，OBD诊断仪系统具备串口通信功能。
本OBD诊断仪系统的FRAM存储，具体采用铁电储存芯片存储数据。
本OBD诊断仪系统的USB接口，具备独立升级功能。
本OBD诊断仪系统的键盘，具备按键输入信息功能。
本OBD诊断仪系统的液晶显示屏，具备通过液晶屏显示检测状态及结果的功能。
本OBD诊断仪系统的嵌入式打印机，具备通过嵌入式打印机打印检测结果的功能。
本OBD诊断仪系统的控制器，系统包含两个控制器，主控制器用于与上位机通信，辅助控制器用于协议扫描及通信。
本OBD诊断仪系统的OBD连接线，系统包含OBD连接线，无需其他接口转接。
应用于机动车年检环保检测过程中的OBD诊断仪系统按以下步骤进行：
A、用OBD连接线连接车辆的OBD诊断接口；
B、通过键盘输入车辆信息，车辆信息包括车辆车牌信息等；
C、主控制器控制辅助控制通过接口电路及OBD连接线，开始扫描汽油、柴油等车辆通信协议ISO9141-2、ISO14230-4、ISO15765-4、ISO27145、J1939、J1850；
D、60s内扫描并解析完数据，包括汽油车数据和柴油车数据；
E、把解析结果显示到液晶显示器；
F、把解析结果及检测时间存储到FRAM存储单元；
G、可以通过嵌入式打印机打印数据报告；
H、车辆信息也可以通过WIFI通信单元、串口通信单元下传到OBD诊断仪系统，完成步骤B；
I、通过USB接口对OBD诊断仪进行升级，使其支持最新协议。
其中，汽油车数据包括：
车辆信息：车辆识别代号VIN、型式检验时的OBD要求、车辆累计行驶里程（ODO）；
OBD相关信息：控制单元名称、控制单元CAL ID、控制单元CVN；
故障和故障代码：故障代码、MIL灯点亮后的行驶里程；
就绪状态描述：故障诊断器描述、所有未就绪项目描述；
IUPR相关数据：第一催化器组、第二催化器组、第一前氧传感器组、第二前氧传感器组、第一后氧传感器组、第二后氧传感器组、EVAP,EGR和VVT、第一GPF组、第二GPF组、二次空气喷射系统；
实时数据流：节气门绝对开度、计算负荷值、前氧传感器信号、过量空气系数、车速、发动机转速、进气量、进气压力。
其中，柴油车数据包括：
车辆信息：车辆识别代号VIN、型式检验时的OBD要求、车辆累计行驶里程（ODO）；
OBD相关信息：控制单元名称、控制单元CAL ID、控制单元CVN；
故障和故障代码：故障代码、MIL灯点亮后的行驶里程；
就绪状态描述：故障诊断器描述、就绪状态；
IUPR相关数据：NMHC催化器监测、NOx催化器监测、NOx吸附器监测、PM捕集器监测、废气传感器监测、 EGR和VVT监测、增压压力监测；
实时数据流：油门开度、车速、发动机输出功率、发动机转速、进气量、增压压力、耗油量、氮氧传感器浓度、尿素喷射量、排气温度、颗粒捕集器压差、EGR开度、燃油喷射压力。
在主控制器控制辅助控制器，通过接口电路及OBD连接线，开始扫描汽油、柴油等车辆通信协议时，要求接口电路兼容：CAN标准帧500kbps、CAN标准帧250kbps、CAN拓展帧500kbps、CAN拓展帧250kbps、12V/24V K线/L线、1850总线。
其中，FRAM存储单元采用铁电储存芯片存储数据。
其中，系统包含两个控制器，主控制器用于与上位机通信、辅助控制器用于协议扫描及通信。
本发明的有益效果是：
本发明摒弃市面上的诊断设备加平板电脑的捆绑方案，可以兼顾扫描速度及扫描优先级，检测效率高，减少设备数量，降低检测机构设备采购成本。同时借助OBD诊断仪可以提前预知汽车故障，方便汽车安全及尾气管理，对缓解尾气排放问题及减少交通事故有很大的促进作用。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1：本发明的应用于汽油车年检环保检测过程中的OBD诊断仪系统的流程图。
图2：本发明的应用于柴油车年检环保检测过程中的OBD诊断仪系统的流程图
图3：本发明的电子元器件连接图。
其中：1、液晶显示，2、键盘，3、主控制器，4、WIFI通信单元，5、USB升级接口，6、FRAM存储单元，7、串口通信单元，8、嵌入式打印机，9、辅助控制器，10、接口电路，11、OBD连接线。
具体实施方式
如附图3所示，为本发明的一种具体实施方式。
该实施例中，包括壳体（未在图中显示），安装于壳体上的液晶显示屏1，以及安装于壳体上的键盘2，其中，壳体内部安装有主控制器3，主控制器3分别与WIFI通信单元4、USB升级接口5、FRAM存储单元6、串口通信单元7、嵌入式打印机8、辅助控制器9电连，所述辅助控制器9与接口电路10连接，接口电路10与OBD连接线11连接；上述各电子元器件的连接方式符合电路连接要求。
应用于机动车年检环保检测过程中的OBD诊断仪系统按以下步骤进行：
A、用OBD连接线连接车辆的OBD诊断接口；
B、通过键盘输入车辆信息，车辆信息包括车辆燃油类型、车牌信息等；
C、主控制器控制辅助控制器通过接口电路及OBD连接线，开始扫描汽油、柴油等车辆通信协议ISO9141-2、ISO14230-4、ISO15765-4、ISO27145、J1939、J1850；
D、60s内扫描并解析完数据，包括汽油车数据和柴油车数据；
E、把解析结果显示到液晶显示器；
F、把解析结果及检测时间存储到FRAM存储单元；
G、可以通过嵌入式打印机打印数据报告；
H、车辆信息也可以通过WIFI通信单元、串口通信单元下传到OBD诊断仪，完成步骤B；
I、通过USB接口对OBD诊断仪进行升级，使其支持最新协议。
其中，汽油车数据包括：
车辆信息：车辆识别代号VIN、型式检验时的OBD要求、车辆累计行驶里程（ODO）；
OBD相关信息：控制单元名称、控制单元CAL ID、控制单元CVN；
故障和故障代码：故障代码、MIL灯点亮后的行驶里程；
就绪状态描述：故障诊断器描述、所有未就绪项目描述；
IUPR相关数据：第一催化器组、第二催化器组、第一前氧传感器组、第二前氧传感器组、第一后氧传感器组、第二后氧传感器组、EVAP,EGR和VVT、第一GPF组、第二GPF组、二次空气喷射系统；
实时数据流：节气门绝对开度、计算负荷值、前氧传感器信号、过量空气系数、车速、发动机转速、进气量、进气压力。
其中，柴油车数据包括：
车辆信息：车辆识别代号VIN、型式检验时的OBD要求、车辆累计行驶里程（ODO）；
OBD相关信息：控制单元名称、控制单元CAL ID、控制单元CVN；
故障和故障代码：故障代码、MIL灯点亮后的行驶里程；
就绪状态描述：故障诊断器描述、就绪状态；
IUPR相关数据：NMHC催化器监测、NOx催化器监测、NOx吸附器监测、PM捕集器监测、废气传感器监测、 EGR和VVT监测、增压压力监测；
实时数据流：油门开度、车速、发动机输出功率、发动机转速、进气量、增压压力、耗油量、氮氧传感器浓度、尿素喷射量、排气温度、颗粒捕集器压差、EGR开度、燃油喷射压力。
如图1所示，本系统申请协议激活流程如下：
举例说明11位CANID确认顺序：
诊断仪连接到车载OBD接口上，收到检测命令后使用包含在波特率记录表中的第一波特率设置它的CAN接口。
OBD诊断仪系统发送一个CAN 11位CANID的功能地址服务为01hex的请求报文。
OBD诊断仪系统需检测任何的CAN错误，若请求报文被发送到了CAN总线上，将表明一个成功发送。
若出现了一个CAN错误，OBD诊断仪系统将断开CAN接口与CAN总线的连接。
同时将检测是否包含其他波特率，若无，将表明未发送成功。
若请求报文发送成功，OBD诊断仪系统将开启ISO15031-5的P2can应用定时。
如果OBD诊断仪系统在应用定时时间内收到明确的回应报文，则默认ECU1的应答成功，此时将开启ECU2的应答定时以及ECU3的应答定时，并记录对应的ECU名称供诊断仪后续使用。如果都为否定回应，则OBD诊断仪系统将判定该车辆不符合15765-4的11位标准帧协议。
如果车辆不支持11位CANID命令，则OBD诊断仪系统会尝试29位CANID命令。
举例说明29位CANID确认顺序：
OBD诊断仪系统连接到车载OBD接口上，收到检测命令后使用包含在波特率记录表中的第一波特率设置它的CAN接口。
OBD诊断仪系统需检测任何的CAN错误，若请求报文被发送到了CAN总线上，将表明一个成功发送。
若出现了一个CAN错误，OBD诊断仪系统将断开CAN接口与CAN总线的连接。
同时将检测是否包含其他波特率，若无，将表明未发送成功。
若请求报文发送成功，OBD诊断仪系统将开启ISO15031-5的P2can应用定时。
如果OBD诊断仪系统在应用定时时间内收到明确的回应报文，则默认ECU1的应答成功，此时将开启ECU2的应答定时以及ECU3的应答定时，并记录对应的ECU名称供OBD诊断仪系统后续使用。如果都为否定回应，则OBD诊断仪系统将判定该车辆不符合15765-4的29位扩展帧协议。
举例说明14230-4/9141-2协议：
OBD诊断仪系统在K-线上传送一个唤醒模式(WUP)的信号。该信号在一段空闲时间以后，以25ms的低电平开始。在标准要求的TWUP的时间后，紧接着第一个下降沿，OBD诊断仪系统发送启动通信服务的第一个位。OBD诊断仪系统必须用10400的波特率进行初始化和通信。
OBD诊断仪系统发送5BPS或者200BPS的地址码，ECU响应55hex，KW1，KW2，设备对KW2取反发回给ECU，ECU对地址码取反发回给设备，完成系统的初始化交互。
举例说明J1939协议：
OBD诊断仪系统帧听总线上的数据，根据特定命令的特定返回值判定连接车辆支持J1939协议。
下面结合附图详述本发明中的协议实际扫描流程：
将ISO 15031-5规定的诊断服务轮询扫描，根据车辆燃油类型的不同，分别调整诊断服务的扫描顺序，可以兼顾扫描速度及扫描优先级，检测效率高；
当OBD诊断仪系统接通车辆诊断接口后，将车辆点火钥匙置于ON位置，车辆对OBD诊断仪系统进行供电。OBD诊断仪系统上电后在主控制器（具体为MCU）控制下开始设置OBD诊断仪系统的各项初始化参数。
当OBD诊断仪系统收到来自PDA或者工位机的检测命令时，OBD诊断仪系统向符合《SAE J1962车辆故障诊断接口》标准的连接器的各诊断协议引脚尝试发送对应的协议确认命令：
汽油车协议确认命令发送顺序为15765-4 -> 14230-4 -> 9141-2 -> J1850，柴油车协议确认命令发送顺序为15765-4 -> J1939 -> 27145 ->14230-4 -> 9141-2，如果在某个确认命令中接收到正确的应答，则确认该协议为当前车辆的协议类型；
如果发送某种协议的确认命令没有应答或应答为无，则故障，OBD诊断仪系统发送下一个协议的确认命令；如果连续2次循环发送各协议的确认命令后依然没有得到正确应答，OBD诊断仪系统向工位机或PDA发出错误警告，并向用户显示扫描失败提示。
此协议扫描顺序是根据当前在用汽油车/柴油车协议类型比例所确定的。
上面以举例方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述具体实施例，凡基于本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种应用于机动车环保检测过程中的OBD诊断仪系统，包括壳体、安装于壳体上的液晶显示屏，以及安装于壳体上的键盘，其特征在于：壳体内部安装有主控制器，主控制器分别与WIFI通信单元、USB升级接口、FRAM存储单元、串口通信单元、嵌入式打印机、辅助控制器电连，所述辅助控制器与接口电路连接，接口电路与OBD连接线连接；
所述的应用于机动车环保检测过程中的OBD诊断仪系统按以下步骤进行诊断：
A、用OBD连接线连接车辆的OBD诊断接口；
B、输入车辆信息；
C、OBD诊断仪主控制器控制辅助控制器通过接口电路及OBD连接线，开始扫描应用于汽油、柴油车辆的通信协议：ISO9141-2、ISO14230-4、ISO15765-4、ISO27145、J1939、J1850；
D、60s内扫描并解析完数据，包括汽油车数据和柴油车数据；
E、把解析结果显示到显示器；
F、把解析结果及检测时间存储到FRAM存储单元；
G、通过打印机打印数据报告；
H、通过USB接口对OBD诊断仪进行升级，使其支持最新协议；
协议实际扫描流程：
将ISO 15031-5规定的诊断服务轮询扫描，根据车辆燃油类型的不同，分别调整诊断服务的扫描顺序，可以兼顾扫描速度及扫描优先级，检测效率高；
当OBD诊断仪系统接通车辆诊断接口后，将车辆点火钥匙置于ON位置，车辆对OBD诊断仪系统进行供电；OBD诊断仪系统上电后在主控制器MCU控制下开始设置OBD诊断仪系统的各项初始化参数；
当OBD诊断仪系统收到来自PDA或者工位机的检测命令时，OBD诊断仪系统向符合SAEJ1962标准的连接器的各诊断协议引脚尝试发送对应的协议确认命令：
汽油车协议确认命令发送顺序为15765-4-> 14230-4-> 9141-2-> J1850，柴油车协议确认命令发送顺序为15765-4-> J1939-> 27145->14230-4-> 9141-2，如果在某个确认命令中接收到正确的应答，则确认该协议为当前车辆的协议类型；
如果发送某种协议的确认命令没有应答或应答为无，则故障，OBD诊断仪系统发送下一个协议的确认命令；如果连续2次循环发送各协议的确认命令后依然没有得到正确应答，OBD诊断仪系统向工位机或PDA发出错误警告，并向用户显示扫描失败提示。
2.根据权利要求1所述的应用于机动车环保检测过程中的OBD诊断仪系统，其特征在于：步骤B所述的输入车辆信息方式为通过键盘输入或通过WIFI通信、串口通信的方式下传到OBD诊断仪系统。
3.根据权利要求1所述的应用于机动车环保检测过程中的OBD诊断仪系统，其特征在于所述汽油车数据包括：
车辆信息：车辆识别代号VIN、型式检验时的OBD要求、车辆累计行驶里程ODO；
OBD相关信息：控制单元名称、控制单元CAL ID、控制单元CVN；
故障和故障代码：故障代码、MIL灯点亮后的行驶里程；
就绪状态描述：故障诊断器描述、所有未就绪项目描述；
IUPR相关数据：第一催化器组、第二催化器组、第一前氧传感器组、第二前氧传感器组、第一后氧传感器组、第二后氧传感器组、EVAP ,EGR和VVT、第一GPF组、第二GPF组、二次空气喷射系统；
实时数据流：节气门绝对开度、计算负荷值、前氧传感器信号、过量空气系数、车速、发动机转速、进气量、进气压力。
4.根据权利要求1所述的应用于机动车环保检测过程中的OBD诊断仪系统，其特征在于所述柴油车数据包括：
车辆信息：车辆识别代号VIN、型式检验时的OBD要求、车辆累计行驶里程ODO；
OBD相关信息：控制单元名称、控制单元CAL ID、控制单元CVN；
故障和故障代码：故障代码、MIL灯点亮后的行驶里程；
就绪状态描述：故障诊断器描述、就绪状态；
IUPR相关数据：NMHC催化器监测、NOx催化器监测、NOx吸附器监测、PM捕集器监测、废气传感器监测、EGR和VVT监测、增压压力监测；
实时数据流：油门开度、车速、发动机输出功率、发动机转速、进气量、增压压力、耗油量、氮氧传感器浓度、尿素喷射量、排气温度、颗粒捕集器压差、EGR开度、燃油喷射压力。
5. 根据权利要求1所述的应用于机动车环保检测过程中的OBD诊断仪系统，其特征在于：所述接口电路兼容：CAN标准帧500kbps、CAN标准帧250kbps、CAN拓展帧500kbps、CAN拓展帧250kbps、12V/24V K线/L线、1850总线。
6.根据权利要求1所述的应用于机动车环保检测过程中的OBD诊断仪系统，其特征在于：所述FRAM存储单元采用铁电储存芯片存储数据。
7.根据权利要求1所述的应用于机动车环保检测过程中的OBD诊断仪系统，其特征在于：所述主控制器用于与上位机通信。
8.根据权利要求1所述的应用于机动车环保检测过程中的OBD诊断仪系统，其特征在于：所述辅助控制器用于协议扫描及通信。
9.根据权利要求1所述的应用于机动车环保检测过程中的OBD诊断仪系统，其特征在于：步骤G所述打印机为嵌入式打印机。
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