CN116859877A - 一种车辆故障诊断方法及系统 - Google Patents

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常雁龙
陈小龙
姚勇
朱志峰
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0218—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults
    • G05B23/0221—Preprocessing measurements, e.g. data collection rate adjustment; Standardization of measurements; Time series or signal analysis, e.g. frequency analysis or wavelets; Trustworthiness of measurements; Indexes therefor; Measurements using easily measured parameters to estimate parameters difficult to measure; Virtual sensor creation; De-noising; Sensor fusion; Unconventional preprocessing inherently present in specific fault detection methods like PCA-based methods

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Abstract

本发明公开了一种车辆故障诊断方法及系统，属于汽车故障诊断技术领域。本发明中诊断仪通过发送数据包的形式与车载ECU进行数据交互，对车辆依次进行读取版本信息操作；读取故障码操作，确认故障码组件及系统；读取数据流操作，根据各个传感器数据及执行器状态判断具体问题；对车辆进行动作测试，排查不同组件及系统具有相同数据流的场合；数据包包括ecuinfo数据包、basicinfo数据包、paraminfo数据包、dtcinfo数据包、testinfo数据包，不同数据包按功能分类，每个数据包中都有一项为engine项，用来区分不同的诊断系统。本发明不按诊断系统分类，而是按诊断功能进行分类，并且在相同功能的诊断指令中取出相同部分，存储于另一个数据包中，以减小数据包大小。

Description

一种车辆故障诊断方法及系统
技术领域
本发明涉及汽车故障诊断技术领域，尤其涉及一种车辆故障诊断方法及系统。
背景技术
目前，汽车已成为人类出行必不可少的交通工具。随着汽车性能越来越完善，其内部结构也越来越复杂，从而对汽车的故障诊断提出了越来越高的要求。
现有技术中，通常使用诊断仪器接通车辆内部总线，通过设计各种诊断软件，实现与车载ECU的通讯，通过发送数据包的形式，对车辆中ECU模块故障码进行读取，然后基于该诊断仪器和相关设备进行车辆故障诊断。
然而，为了提高诊断的准确性和快速性，各种诊断软件提出了不同的数据包结构与打包方式，导致现有的数据包分类简单，造成每个数据包过大，加载耗时过长；或者过分分类造成数据包过多。
另一方面，各种诊断软件通常采用CSV文件、JSON文件、SQL数据库文件和XML文件等来制作诊断软件的数据库，在制作数据库文件时，通常是按照诊断系统分类的，然后再对系统底下的功能做出分类，在诊断系统过多的情况下，同样造成数据包过多。
而以上因素导致的数据包过大、过多等，都会影响车辆故障诊断的准确性和快速性，有损车辆诊断仪器的使用体验。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
鉴于上述现有技术的不足，本发明提供了一种车辆故障诊断方法及系统；本发明对车辆故障诊断过程中的核心，即诊断软件的数据包结构进行设计，采用SQL数据库文件，利用其灵活、可扩展的优点，且在设计SQL数据库时，不按诊断系统分类，而是按诊断功能进行分类，并且在相同功能的诊断指令中取出相同部分，存储于另一个数据包中，以减小数据包大小及个数。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种车辆故障诊断方法，其步骤为：
步骤1、将诊断仪与车载ECU进行连接；
步骤2、打开诊断仪的诊断软件，进入诊断页面，选择对应车型，点击开始诊断，诊断仪通过发送数据包的形式与车载ECU进行数据交互，对车辆依次进行读取版本信息操作；读取故障码操作，确认故障码组件及系统；读取数据流操作，根据各个传感器数据及执行器状态判断具体问题；
步骤3、对车辆进行动作测试，排查不同组件及系统具有相同数据流的场合；
步骤4、对故障进行维修，进行清除故障码操作；
步骤5、再次读取故障码，观察故障是否排除，否则重复操作。
更进一步地，步骤2中，诊断仪与车载ECU进行数据交互的数据包，包括ecuinfo数据包、basicinfo数据包、paraminfo数据包、dtcinfo数据包、testinfo数据包，不同数据包按功能分类，每个数据包中都有一项为engine项，用来区分不同的诊断系统。
更进一步地，所述ecuinfo数据包用于存储初始化指令，且将读取版本信息与读取数据流指令的SID存储于该数据包中；在进入诊断系统时，读取ecuinfo数据包，根据engine项查找对应指令，发送初始化下位机、初始化ECU指令。
更进一步地，所述basicinfo数据包用于存储版本的相关指令，通过先后读取ecuinfo数据包和basicinfo数据包，组成完整命令，来读取版本信息。
更进一步地，将诊断仪发送读取版本信息指令的SID存储于ecuinfo数据包的basicinfo_command项，将读取版本信息指令的PID存储于basicinfo数据包中的DID项，在ECU进行肯定回复，诊断程序调用basicinfo数据包进行分析，以DID为索引确认位置。
更进一步地，所述paraminfo数据包用于存储读取数据流的相关指令，通过先后读取ecuinfo数据包和paraminfo数据包，组成完整命令，来读取数据流。
更进一步地，将诊断仪发送的读取数据流指令的SID存储于ecuinfo数据包的getpara_command项，诊断仪发送的读取数据流指令的PID存储于paraminfo数据包的DID项，在ECU进行肯定回复，诊断程序调用paraminfo数据包进行分析，并以PID作为索引，对剩余项进行分析。
更进一步地，将读取故障码指令存储于ecuinfo数据包的getdtc_command项，将码库存储于dtcinfo数据包中。
更进一步地，所述testinfo数据包用于存储动作测试指令，包括动作测试的开始和结束指令。
本发明的一种车辆故障诊断系统，包括上位机诊断仪、下位机系统和车载ECU，下位机系统包括无线通讯模块、下位机MCU、驱动电路和OBD通讯模块，上位机诊断仪通过无线通讯模块与下位机系统进行连接，下位机系统的OBD接口通过OBD总线与车载ECU进行连接；所述的上位机诊断仪通过发送数据包的形式与车载ECU进行数据交互，对车辆依次进行读取版本信息操作；读取故障码操作，确认故障码组件及系统；读取数据流操作，根据各个传感器数据及执行器状态判断具体问题。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明在制作诊断软件的数据包过程中，采用SQL数据包格式，SQL数据库文件具有灵活、可扩展的优点，并且采用按诊断功能进行分类的方式，诊断功能决定数据包个数，即按照初始化功能、读取版本信息、读取数据流、动作测试等进行分类，简化了数据包结构，且在具体的车型某项功能诊断时，有效的避免了对其他诊断功能数据包的加载，有效节省了加载时间，提高了诊断效率。
(2)本发明在一个诊断系统内，将读取版本信息和读取数据流的指令中，相同部分的SID进行提取，存储于特定数据包中，在进行故障诊断时，只需先后调用两个数据包即可，即一个诊断程序，读取版本信息和读取数据流的SID只存储一次，大大减少了数据包占用存储空间。
(3)本发明设计读取数据流的最小单位为位操作，减少了数据包中&上一个字符的操作，进一步减小了数据包的占用空间。
附图说明
图1为本发明中车辆故障诊断的流程示意图。
图2为本发明的一种车辆故障诊断系统的结构示意图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
实施例1
结合图1，本实施例进行车辆故障诊断的过程如下：
步骤1、将诊断仪与车载ECU进行连接；
步骤2、打开诊断仪的诊断软件，进入诊断页面，选择对应车型，点击开始诊断，诊断仪通过发送数据包的形式与车载ECU进行数据交互，对车辆依次进行读取版本信息操作；读取故障码操作，确认故障码组件及系统；读取数据流操作，根据各个传感器数据及执行器状态判断具体问题；
步骤3、对车辆进行动作测试，排查不同组件及系统具有相同数据流的场合；
步骤4、对故障进行维修，进行清除故障码操作；
步骤5、再次读取故障码，观察故障是否排除，否则重复操作。
本实施例设计诊断仪与车载ECU进行数据交互的数据包，包括ecuinfo数据包、basicinfo数据包、paraminfo数据包、dtcinfo数据包、testinfo数据包，本实施例的数据包由于采用按功能分类，所以每个数据包中都有一项为engine，此项用来区分不同的诊断系统。其中：
ecuinfo数据包用于存储初始化命令，并且将读取版本信息与读取数据流命令的SID存储于该数据包内。在进入诊断系统时，读取此数据包，根据engine项查找对应指令，发送初始化下位机、初始化ECU命令。正常通信后，通过先后读取ecuinfo数据包和basicinfo数据包，组成完整命令，来读取版本信息。通过先后读取ecuinfo数据包和paraminfo数据包，组成完整命令，来读取数据流。读取故障码时，只需读取ecuinfo数据包，就能发送读取故障码命令。
basicinfo数据包用于存储版本的相关信息，在发送读取版本信息的命令后，ECU进行肯定回复，该数据包对回复的命令进行分析，包括确认有效起始字节、有效数据字节个数、显示数据方式。最终将版本信息名称与显示结果组合显示在诊断页面。
paraminfo数据包用于存储读取数据流的相关信息，在发送读取数据流的命令后，ECU进行肯定回复，该数据包对回复的命令进行分析，包括确认有效起始字节，有效起始字节的有效起始位以及有效起始位的个数。确认计算数值再进行比例和偏移计算得到最终数值。最终将数据流名称与最终数值组合显示在诊断页面。
dtcinfo数据包用于存储故障码相关信息，发送读取故障码命令只需要加载ecuinfo数据包即可，ECU进行肯定回复，dtcinfo数据包对回复的命令进行分析，确认有效起始字节，故障码字节长度，故障码有效字节长度，将故障码有效字节转换成PBCU码，再通过将故障码字节长度与故障码有效字节长度的差值确认字节个数，进行计算，来确认故障码状态，最终将故障码对应的故障原因、结果、影响、PBCU码和故障码状态组合一并输出到诊断页面。
testinfo数据包用于存储动作测试相关信息，包括了动作测试的开始和结束命令。
以上数据包的具体应用，举例如下：
在进入诊断系统，诊断仪会先后发送初始化下位机指令和初始化ECU指令。
诊断仪发送初始化下位机指令，ECU肯定回复，则初始化成功。
诊断仪发送初始化ECU指令，ECU肯定回复，则初始化成功。
初始化下位机和初始化ECU均成功，诊断仪可以与车载ECU进行正常通信。
所述的ecuinfo数据包存储初始化下位机指令和初始化ECU指令信息，ecuinfo数据包包括如下数据项：
bus_type项，表通信总线形式，取值范围1、2。1为CAN总线形式，2位KWP总线形式。
address项，表地址ID，对于CAN总线，此项为诊断仪发送地址ID。
相对应的responceaddress项，表ECU回复地址ID，其中CAN总线地址ID为四字节；对于KWP总线，address项存储两个字节数据，第一个字节表发送指令的目标地址，第二个字节表发送指令的源地址。
Baud项，表通信过程的波特率，一般为250K和500K。以上均为初始化下位机指令项。
writediaglog_command项，表初始化ECU指令。
以某车型为例，初始化下位机和初始化ECU指令信息存储于ecuinfo数据包中，具体存储方法：bus_type为1，表示can协议；adress项为000007E0，表诊断仪发送地址；responceadress项为000007E8，表ECU发送地址；baud项为250，表波特率，单位为Kb/s。writediaglog_command项为22,f8,02，表初始化ECU指令。
在对车载ECU进行读取版本信息操作过程中，需要确定车辆VIN码、生产日期、装配工艺等信息。本实施例采用将诊断仪发送指令的SID存储于ecuinfo数据包的basicinfo_command项，将指令的PID存储于basicinfo数据包中的DID项，在ECU进行肯定回复，诊断程序调用basicinfo数据包进行分析，以DID为索引确认位置。
basicinfo数据包包括如下数据项：
name项，表版本信息名称；
startbyte项，表起始字节；
length项，表显示的字节长度，不同的显示方式，长度表示方式是不同的，当版本信息的显示方式为ASCII码显示，其长度即为显示的字节数。当版本信息的显示方式为BCD码或者HEX，其长度是显示字节个数的2倍。
encoding项，表显示方式，包含了ASCII，BCD，HEX等显示方式。
以某车型为例，版本信息数据存储于ecuinfo和basicinfo数据包中，所述方法将读取版本信息的指令中SID(均为数值22)存储于ecuinfo数据包的basicinfo_command项，将指令中不同的PID部分存储于basicinfo数据包，举例f1,92。在诊断仪发送指令后，只需读取两个数据包即可，ECU肯定回复，诊断仪只需调用basicinfo数据包进行分析，以PID为索引，确定剩余参数，包括：name表版本信息名称，此例为ECU型号/硬件型号，startbyte表起始字节，此例为3，length项，表显示的字节长度，此例为8；encoding项，表显示方式，此例为ASCII显示。
在对车载ECU进行读取故障码操作，根据代码可以指向特定的组件，并提供有关问题可能出现原因的提示信息。
本实施例将读取故障码指令存储于ecuinfo数据包的getdtc_command项，将码库存储于dtcinfo数据包中。
在对车载ECU进行读取数据流操作，根据读故障码确认的组件，观察组件的传感器数据流，分析具体问题。
本实施例采用将诊断仪发送的读取数据流指令SID存储于ecuinfo数据包的getpara_command项，诊断仪发送指令的PID存储于paraminfo数据包的DID项。在ECU进行肯定回复，并以PID作为索引，对剩余项进行分析，其中，
name项，表数据流名；
startbyte项，表起始字节；
startbit项，表开始的位数；
Bitnum项，表有效位的个数；
Bitseq项，表计算方式，其选项范围为1、2。1表示无符号运算，2表示有符号计算。
B项为控制位读取的数据*b，其原理符合加减乘除运算法则。
C项为控制位读取的数据+c，其原理符合加减乘除运算法则。
Minvalue项为数据流可以显示的最小值。
maxvalue_项为数据流可以显示的最大值。
Content项为数据流中的开关量的选项内容。
以某车型为例，数据流数据存储于ecuinfo和paraminfo数据包中，将读取数据流的指令SID相同存储于ecuinfo数据包的getpara_command项，举例为22，再将不同的PID存储于paraminfo数据包的DID项，并以此为索引，此例为10,6a。在诊断仪发送指令时，只需调用ecuinfo和paraminfo数据包，ECU肯定回复，进一步对paraminfo数据包进行分析，以PID为索引，确定剩余参数，包括name项表数据流名，此例为压力控制阀设定值，startbyte项表起始字节，此例为4，startbit项表开始的位数，此例项为1，表起始字节中的起始位，回复字节转换成二进制，最高位为1，依次向右排序，最低位为8。Bitnum项表有效位的个数；此例为28，即三个半字节。Bitseq项表计算方式，此例为2。B项为控制位读取的数据*b，此例为0.01。C项为控制位读取的数据+c，此例为0。Minvalue项为数据流可以显示的最小值，此例为-32768000，maxvalue_项为数据流可以显示的最大值，此例为32768000。
该实例中，在回复命令中有效字节为3个半字节，相比于其他软件设计采用&上0fffffff，去除最高字节的半个字节数据。即采用位为最小的计算单位，只需确认起始字节﹑确认起始位，确认有效位个数，采用所述设计对第四个字节的高半字节不做处理，也就避免了&计算，进一步减小了数据包的占用空间。
在对车辆进行动作测试，同一数据流可能涉及多个不同系统，进行动作测试，排除正常的组件，减少不必要的拆卸工作。将动作测试指令存储于Testinfo数据包中。
在对车载ECU进行清除故障码操作，在读取故障码之后，存在故障，错误代码通常会被记录在车辆的故障诊断系统中，在进行维修以后，先作清码，再读取故障码，观察故障是否排除。本实施例将清码指令存储于ecuinfo数据包的cleardtc_command项。
实施例2
结合图2，本实施例的一种车辆故障诊断系统，包括上位机诊断仪、下位机系统和车载ECU，下位机系统包括无线通讯模块、下位机MCU、驱动电路和OBD通讯模块，所述无线通讯模块采用蓝牙模块，上位机诊断仪通过蓝牙模块与下位机系统的蓝牙模块进行连接，下位机系统的OBD接口通过OBD总线与车载ECU进行连接。
所述的上位机诊断仪通过发送数据包的形式与车载ECU进行数据交互，对车辆依次进行读取版本信息操作；读取故障码操作，确认故障码组件及系统；读取数据流操作，根据各个传感器数据及执行器状态判断具体问题。
诊断仪与车载ECU进行数据交互的数据包，包括ecuinfo数据包、basicinfo数据包、paraminfo数据包、dtcinfo数据包、testinfo数据包，具体如实施例1所述。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种车辆故障诊断方法，其特征在于，其步骤为：
步骤1、将诊断仪与车载ECU进行连接；
步骤2、打开诊断仪的诊断软件，进入诊断页面，选择对应车型，点击开始诊断，诊断仪通过发送数据包的形式与车载ECU进行数据交互，对车辆依次进行读取版本信息操作；读取故障码操作，确认故障码组件及系统；读取数据流操作，根据各个传感器数据及执行器状态判断具体问题；
步骤3、对车辆进行动作测试，排查不同组件及系统具有相同数据流的场合；
步骤4、对故障进行维修，进行清除故障码操作；
步骤5、再次读取故障码，观察故障是否排除，否则重复操作。
2.根据权利要求1所述的一种车辆故障诊断方法，其特征在于：步骤2中，诊断仪与车载ECU进行数据交互的数据包，包括ecuinfo数据包、basicinfo数据包、paraminfo数据包、dtcinfo数据包、testinfo数据包，不同数据包按功能分类，每个数据包中都有一项为engine项，用来区分不同的诊断系统。
3.根据权利要求2所述的一种车辆故障诊断方法，其特征在于：所述ecuinfo数据包用于存储初始化指令，且将读取版本信息与读取数据流指令的SID存储于该数据包中；在进入诊断系统时，读取ecuinfo数据包，根据engine项查找对应指令，发送初始化下位机、初始化ECU指令。
4.根据权利要求3所述的一种车辆故障诊断方法，其特征在于：所述basicinfo数据包用于存储版本的相关指令，通过先后读取ecuinfo数据包和basicinfo数据包，组成完整命令，来读取版本信息。
5.根据权利要求4所述的一种车辆故障诊断方法，其特征在于：将诊断仪发送读取版本信息指令的SID存储于ecuinfo数据包的basicinfo_command项，将读取版本信息指令的PID存储于basicinfo数据包中的DID项，在ECU进行肯定回复，诊断程序调用basicinfo数据包进行分析，以DID为索引确认位置。
6.根据权利要求4或5所述的一种车辆故障诊断方法，其特征在于：所述paraminfo数据包用于存储读取数据流的相关指令，通过先后读取ecuinfo数据包和paraminfo数据包，组成完整命令，来读取数据流。
7.根据权利要求6所述的一种车辆故障诊断方法，其特征在于：将诊断仪发送的读取数据流指令的SID存储于ecuinfo数据包的getpara_command项，诊断仪发送的读取数据流指令的PID存储于paraminfo数据包的DID项，在ECU进行肯定回复，诊断程序调用paraminfo数据包进行分析，并以PID作为索引，对剩余项进行分析。
8.根据权利要求7所述的一种车辆故障诊断方法，其特征在于：将读取故障码指令存储于ecuinfo数据包的getdtc_command项，将码库存储于dtcinfo数据包中。
9.根据权利要求8所述的一种车辆故障诊断方法，其特征在于：所述testinfo数据包用于存储动作测试指令，包括动作测试的开始和结束指令。
10.一种车辆故障诊断系统，其特征在于：包括上位机诊断仪、下位机系统和车载ECU，下位机系统包括无线通讯模块、下位机MCU、驱动电路和OBD通讯模块，上位机诊断仪通过无线通讯模块与下位机系统进行连接，下位机系统的OBD接口通过OBD总线与车载ECU进行连接；所述的上位机诊断仪通过发送权利要求2-9任一项所述的数据包的形式与车载ECU进行数据交互，对车辆依次进行读取版本信息操作；读取故障码操作，确认故障码组件及系统；读取数据流操作，根据各个传感器数据及执行器状态判断具体问题。
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