CN217386202U - Obd接口的引脚切换电路及车辆故障诊断装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及一种OBD接口的引脚切换电路和车辆故障诊断装置，包括第一信号通断模组、第二信号通断模组、第三信号通断模组、第一信号总线和第二信号总线；第一信号通断模组包括m个第一受控开关，分别控制对应的m个OBD接口的引脚与第一信号总线的通断，第二信号通断模组包括m个第二受控开关，分别控制对应的m个OBD接口的引脚与第二信号总线的通断，其中m大于等于1；第三信号通断模组包括n个第三受控开关，n个第三受控开关的一端分别与n个OBD接口的引脚连接，其中n大于等于1。本实用新型可以适配多种车辆故障诊断协议，且支持同时传输多种不同类型的诊断信号与车辆的OBD系统进行通信。

Description

OBD接口的引脚切换电路及车辆故障诊断装置

技术领域

本实用新型涉及车辆故障诊断的技术领域，具体涉及一种OBD接口的引脚切换电路及车辆故障诊断装置。

背景技术

车载自动诊断系统(On Board Diagnostics，以下简称为OBD)是用于监控汽车是否产生故障或尾气超标的检测系统。车载诊断系统通过各种与排放有关的部件信息，连接到汽车电控单元ECU(Electronic Control Unit)，ECU具备检测和分析与排放相关故障的功能。当出现排放故障时，ECU记录故障信息和相关代码，并通过故障灯发出警告，告知驾驶员。

“OBDⅡ”是“on Board DiagnositicsⅡ”，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符合OBDⅡ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，OBDⅡ系统将得到越来越广泛的实施和应用。

汽车OBD接口即汽车诊断座是解码器(车辆故障诊断装置)连接车辆ECU行车电脑的接口，车辆故障诊断装置连接汽车诊断座之后可以查看汽车是否有故障码及故障记录，通过车辆故障诊断装置连接汽车诊断座能使维修人员很快判断汽车故障，提高维修效率。

然而现实情况是，不同车型的OBD系统所使用的诊断协议可能不同，使用同一诊断协议的不同生产商所定义的该协议对应的OBD接口的引脚也不尽相同，在车辆需要维修诊断时，需先查询该种车辆生产厂家所使用诊断协议的对应OBD接口引脚，给维修人员的工作增加了复杂度。另外，部分老车型的OBD系统中会使用多种不同的诊断协议进行通讯，或者在同一个OBD系统的ECU也会使用多种不同的诊断协议。而现有技术中的OBD诊断接头通常只支持使用一种诊断协议收发器与车辆的OBD系统进行通信，因此给车辆的诊断和维修带来了不便。

实用新型内容

基于此，本实用新型提供了一种OBD接口的引脚切换电路及车辆故障诊断装置，其可以适配多种车辆故障诊断协议，实现任意信号收发器通过信号总线接入相应的引脚，进而与车辆的车载诊断系统进行通信，为车辆的诊断和维修提供了方便。

本实用新型是通过如下方案实现的：

本实用新型实施例的第一方面提供了一种OBD接口的引脚切换电路，包括第一信号通断模组、第二信号通断模组、第三信号通断模组、第一信号总线和第二信号总线；

所述第一信号通断模组包括m个第一受控开关，分别控制对应的m个所述OBD接口的引脚与所述第一信号总线的通断，所述第二信号通断模组包括m个第二受控开关，分别控制对应的m个所述OBD接口的引脚与所述第二信号总线的通断，其中m大于等于1；

所述第三信号通断模组包括n个第三受控开关，n个所述第三受控开关的一端分别与n个所述OBD接口的引脚连接，其中n大于等于1。

进一步地，所述第一受控开关和所述第二受控开关包括光耦合器。

进一步地，所述第三受控开关包括继电器，所述继电器包括单路继电器和/或多路继电器。

进一步地，所述第一信号总线和所述第二信号总线用于连接第一信号收发器组，n个所述第三受控开关的另一端用于连接第二信号收发器组。

进一步地，所述第一信号收发器组包括多个信号收发器，所述第二信号收发器组包括以太网通信模块。

进一步地，还包括控制单元和第一电源单元；所述第一电源单元包括第一电源电压输入端、第一电源电压输出端、第一电源控制信号输入端，所述第一电源控制信号输入端与所述控制单元相连接；

所述第一电源电压输入端接入预设电压，所述第一电源电压输出端用于输出所述预设电压，所述第一电源电压输出端分别与所述第一信号通断模组、所述第二信号通断模组和所述第三信号通断模组电连接。

进一步地，所述第一电源单元还包括第一三极管、第一MOS管和第一电阻，所述第一三极管的基极与所述第一电源控制信号输入端电性连接，所述第一三极管的集电极通过所述第一电阻与所述第一电源电压输入端电性连接，所述第一三极管的集电极还与所述第一MOS管的栅极电性连接，所述第一三极管的发射极与接地端电性连接，所述第一MOS管的源极与所述第一电源电压输入端电性连接，所述第一MOS管的漏极与所述第一电源电压输出端电性连接。

进一步地，所述第一电源单元还包括第一滤波元件，所述第一滤波元件的一端与所述第一MOS管的漏极连接，所述第一滤波元件的另一端接地。

进一步地，所述第一电源单元还包括第二滤波元件，所述第二滤波元件的一端与所述第一MOS管的漏极连接，所述第二滤波元件的另一端接地。

进一步地，所述第一滤波元件为电解电容，其参数为200uF/16V，所述第二滤波元件为电容，其参数为100nF。

本实用新型实施例的第二方面提供了一种车辆故障诊断装置，包括壳体、形成于所述壳体上的OBD接口，以及设置于所述壳体内的如本实用新型实施例的第一方面所述的OBD接口的引脚切换电路。

本实用新型实施例提供的一种OBD接口的引脚切换电路，设置了三个包括了受控开关的信号通断模组。通过控制受控开关，以控制/切换相应的引脚连接到信号总线，可以将不同类型诊断信号输出至不同的信号收发器进行处理，使得本实用新型实施例所述的OBD引脚切换电路可以适配多种车辆诊断协议。

在本实用新型的另一个实施例中，引脚切换电路还可以包括多对信号总线，多个信号收发器通过多对信号总线可与不同的车辆OBD系统进行通信，或多个信号收发器通过多对信号总线可与同一车辆上多个应用了不同诊断协议的电子控制单元进行通信，且每一个信号收发器对应的通信传输线路互不干扰，为车辆的诊断和维修提供了方便。

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图说明

图1为传统技术中的OBD接口引脚的布局示意图；

图2为本实用新型提供的一种OBD接口的引脚切换电路的结构示意图；

图3为本实用新型提供的一种OBD接口的引脚切换电路的第一电源单元的电路示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例方式作进一步地详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请实施例保护的范围。

在本申请实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请实施例。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

如图1所示，图1为传统技术中的OBD接口引脚的布局示意图，其中1、3、6、8、9、11、12、13和14引脚可以根据厂家的实际情况进行自定义；2引脚为SAE J1850信号总线正极；10引脚为SAE J1850信号总线负极；4引脚为底盘接地；5引脚为信号接地；7引脚为K线；15引脚为L线；16引脚为常电源正极。

本实用新型提供了一种OBD接口的引脚切换电路，应用于车辆故障诊断装置，该车辆诊断装置包括外壳，外壳上设有接口孔位，接口孔位内设有OBD接口，车辆故障诊断装置通过OBD接口连接汽车诊断座，车辆故障诊断装置与汽车的车载系统通过特定的诊断协议进行通信。车辆故障诊断装置可从汽车诊断座获取车辆的故障码及故障记录等。在一些实施例中，该车辆故障诊断装置还可以提供故障码查询功能，或者，该车辆故障诊断装置还可以与手机、平板等智能终端信号连接，在智能终端的远程控制下，实现上述的功能，并将获取到的诊断数据发送给智能终端。

如图2所示，图2为本实用新型实施例提供的一种OBD接口的引脚切换电路的结构示意图。该引脚切换电路包括第一信号通断模组、第二信号通断模组、第三信号通断模组、第一信号总线146、第二信号总线132、控制单元A和第一电源单元30。

在本实用新型实施例中，OBD接口10的每个引脚通过第一信号通断模组与第一信号总线146连接，以及，OBD接口10的每个引脚还通过第二信号通断模组与第二信号总线132连接，其中，第一信号通断模组可以分别控制OBD接口10的每个引脚与第一信号总线146的连接的通断，第二信号通断模组可以分别控制OBD接口10的每个引脚与第二信号总线132的连接的通断。

具体的，第一信号通断模组包括m个第一受控开关，分别控制对应的OBD接口的m个引脚与第一信号总线146的通断，第二信号通断模组也包括m个第二受控开关，分别控制对应的OBD接口的m个引脚与第二信号总线132的通断，其中，m大于等于1。

在图2的例子中，第一信号通断模组的m个受控开关具体为光耦合器21，第二信号通断模组的m个受控开关具体为光耦合器22。另外，如图2所示，本实用新型实施例的引脚切换电路还包括光耦合器23，该光耦合器23连接至OBD接口10的对应的引脚1。光耦合器不但可电控，且输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。在其他的例子中，该受控开关还可以是继电器、开关芯片等。

在本实用新型实施例中，信号总线以CAN信号总线为例进行说明，如第一信号总线146、第二信号总线132可以分别为传输CAN信号的CAN信号总线。在一些其他的例子中，信号总线类型包括但不限于CAN信号总线、LIN信号总线和VAN信号总线，其可以根据线路中传输的具体的诊断协议确定。

在一些优选的实施例中，信号总线的数量也可以是不限于两条，信号通断模组也可以不限于两个，可以存在两个以上的信号通断模组，对应两条以上的信号总线，如四个信号通断模组分别与四条信号总线依次连接，从而实现更多诊断协议的信号传输。

第三信号通断模组包括n个第三受控开关，n个所述第三受控开关的一端分别与所述OBD接口的n个引脚连接，其中，n大于等于1。

在图2的例子中，第三信号通断模组包括若干继电器K1，第三受控开关则包括上述继电器K1，继电器K1包括一对触点，其中，上述的继电器可以是包括单路继电器，或者是双路继电器，上述的触点可以是继电器K1的一对常开触点，或一对常闭触点，优选为一对常开触点。

优选的，第一信号总线146和第二信号总线132用于连接第一信号收发器组，n个第三受控开关的另一端用于连接第二信号收发器组。

具体的，第一信号收发器组可以包括多个信号收发器，具体可以是普通CAN信号收发器、高速CAN信号收发器、中速CAN信号收发器、低速CAN信号收发器等。在本实用新型实施例中，并不限定信号收发器的类型与数量，在一些其他的例子中，上述的信号收发器包括但不限于：高速CAN信号收发器、中速CAN信号收发器、低速/容错CAN信号收发器、Kwp协议收发器(ISO14230)、SAE J1708协议收发器、SAE J1850-PWM协议收发器、SAE J1850-VPW协议收发器、FlexRay协议收发器、SAE J2284协议收发器、ISO 9141Ford,UART Protocol协议收发器、ISO 9141-2,CARB UART Protocol协议收发器、DCL UART协议收发器、UBP协议收发器、DDL UART协议收发器、SCP协议收发器、SCI协议收发器、General Motors(GM)8192协议收发器等。

而对于第二收发器组，则其可以包括上述的信号收发器，还可以包括以太网(DoIP)通信模块，实现以太网(DoIP)通信，以太网通信需要用到两条接收信号线和两条发送信号线，以及两个接地引脚和一个激活以太网功能的引脚，因此，用多个继电器控制实现以太网功能。

在其他的例子中，第三受控开关的另一端还可以连接电压比较器，实现OBD引脚的电压测量和比较功能。

在本实用新型实施例中，并不限定第一信号总线、第二信号总线以及第三受控开关另一端所连接的元器件类型。

控制单元A作为车辆故障诊断装置的控制核心，用于驱动上述实施例中的信号收发器与车辆内的车载系统的通信，从车辆的ECU中获取汽车故障诊断代码。在图2的例子中，控制单元A还用于驱动上述的光耦合器以及继电器等元器件的通断，或还可以通过FPGA、寄存器、锁存器等控制继电器以及光耦合器，所述控制单元A包括但不限于MCU、MPU、DPU、CPU、ASIC等中的一种或任意多种的组合。

本实用新型的引脚切换电路还包括第一电源单元30，如图2所示，第一电源单元30包括第一电源电压输入端31、第一电源电压输出端33、第一电源控制信号输入端32，其中，第一电源控制信号输入端32与所述控制单元A相连接。

第一电源电压输入端31接入预设电压，可选地，第一电源电压输入端31与5V稳压电源相连接。其中，该5V稳压电源可以是车辆故障诊断装置内部本身产生的电源，还可以是由OBD接口从车辆诊断座获取的12V电源所转换而来的电源，在图2的例子中，第一电源电压输出端33用于输出预设电压，可选的，第一电源电压输出端33用于输出5V电压，第一电源电压输出端33分别与光耦合器21、光耦合器22、光耦合器23和继电器K1电连接，并为上述的元器件供电。

如图2和图3所示，第一电源单元30还包括第一三极管Q2、第一MOS管Q1、第一电阻R10，第一三极管Q2的基极与第一电源控制信号输入端32电性连接，第一三极管Q2的集电极通过第一电阻R10与第一电源电压输入端31电性连接，第一三极管Q2的集电极还与第一MOS管Q1的栅极电性连接，第一三极管Q2的发射极与接地端电性连接，第一MOS管Q1的源极与第一电源电压输入端31电性连接，第一MOS管Q1的漏极与第一电源电压输出端33电性连接。

在一个优选的实施例中，第一电源单元30还包括第一滤波元件C22和第二滤波元件C23，第一滤波元件C22与第二滤波元件C23的一端均与第一MOS管Q1的漏极连接，另一端接地。滤波元件包括但不限于电容、电解电容、共轭电感等具有滤波效果具体的元器件。具体的，如图3所示，第一滤波元件C22为电解电容，其参数为200uF/16V，第二滤波元件C23为电容，其参数为100nF。

在本实用新型实施例中，第一电源控制信号输入端32可以由控制单元A的一个GPIO端口控制，该端口可以向第一电源控制信号输入端32输出高电平信号或低电平信号。通过控制单元A控制第一三极管Q2和第一MOS管Q1，可以实现控制第一电源单元30是否输出电压。当第一电源控制信号输入端32为高电平时，第一三极管Q2的发射极和集电极导通，使得第一MOS管Q1的源极和漏极导通，第一电源电压输出端33输出5V电压。当第一电源控制信号输入端32为低电平时，第一三极管Q3断开，使得第一MOS管Q1断开，第一电源电压输出端33停止输出5V电压。

以引脚11和引脚3为例，介绍本实用新型实施例所述OBD接口的引脚切换电路的工作原理：通过控制单元A向第一电源单元30输出控制信号，从而分别向光耦合器21、光耦合器22、继电器K1供电。控制单元向和引脚11、第二信号总线132分别连接的光耦合器22输出控制信号，以控制光耦合器22导通。控制单元还可以向和引脚3、第一信号总线146分别连接的光耦合器21导通。或者控制单元向与引脚2、引脚11分别连接的继电器K1输出控制信号，以控制继电器K1导通。引脚11和引脚3的电信号可以沿着连接继电器K1传输至信号收发器或者控制单元A，或可以沿着光耦合器21和光耦合器22传输至信号收发器或者控制单元A。

在一个具体的应用场景中，若车辆的车载OBD系统应用了三种不同的诊断协议，为了能与车载OBD系统通信以进行数据的读写，就需要诊断装置能支持这三种或更多种不同诊断协议与车载OBD系统进行通信，或支持同时使用多种不同诊断协议与车载OBD系统进行通信。一种诊断协议通常会使用两条信号线，那么三种不同的诊断协议通常需要使用六条信号线。为此，本实用新型实施例中的K1继电器和光耦合器可以根据诊断的需要，导通对应的诊断信号信道，且每一路诊断信号信道所使用的OBD引脚不相同。以同时传输三路诊断信号为例，三路诊断信号中的六条信号线路中，不存在任意两条线路或多条线路使用同一个OBD引脚的情况下，便可以实现多路诊断信号的传输。

若需要实现3路信道同时通信，则OBD接口中的3种诊断协议所对应的6个引脚应不存在相互占用的情况。符合上述条件后，3种诊断协议的6条线路的光耦合器导通或对应继电器K1导通，3路诊断信号进而可以进入到信号收发器进行处理，信号收发器再将处理后的信号发送给控制单元。

与上述一种OBD接口的引脚切换电路相对应，本申请实施例还提供一种车辆故障诊断装置，包括壳体、形成于所述壳体上的接口孔位，接口孔位内设有OBD接口，以及设置于所述壳体内的如上述实施例任一项所述的OBD接口的引脚切换电路。

本实用新型实施例提供的一种OBD接口的引脚切换电路，通过设置两个或更多个信号通断模组控制受控开关从而控制总线和OBD接口引脚的连接，实现任意信号收发器通过信号总线接入相应的引脚，进而与车辆的车载诊断系统进行通信；以及任意切换OBD接口上的引脚与一个或多个信号收发器连接，使得本实用新型实施例的OBD引脚切换电路可以适配多种车辆故障诊断协议。在其他可选的实施例中，本实用新型实施例的OBD接口的引脚切换电路还可以接收/发送/处理多种符合不同诊断协议的诊断数据，从而可与使用不同诊断协议的不同或同一车辆的车载OBD系统进行通信。

应当理解的是，本申请实施例并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请实施例的范围仅由所附的权利要求来限制。

以上所述实施例仅表达了本申请实施例的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请实施例构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请实施例的保护范围。

Claims (11)

1.一种OBD接口的引脚切换电路，其特征在于：

包括第一信号通断模组、第二信号通断模组、第三信号通断模组、第一信号总线和第二信号总线；

所述第一信号通断模组包括m个第一受控开关，分别控制对应的m个所述OBD接口的引脚与所述第一信号总线的通断，所述第二信号通断模组包括m个第二受控开关，分别控制对应的m个所述OBD接口的引脚与所述第二信号总线的通断，其中m大于等于1；

所述第三信号通断模组包括n个第三受控开关，n个所述第三受控开关的一端分别与n个所述OBD接口的引脚连接，其中n大于等于1。

2.根据权利要求1所述的一种OBD接口的引脚切换电路，其特征在于：

所述第一受控开关和所述第二受控开关包括光耦合器。

3.根据权利要求1所述的一种OBD接口的引脚切换电路，其特征在于：

所述第三受控开关包括继电器，所述继电器包括单路继电器和/或多路继电器。

4.根据权利要求1所述的一种OBD接口的引脚切换电路，其特征在于：

所述第一信号总线和所述第二信号总线用于连接第一信号收发器组，n个所述第三受控开关的另一端用于连接第二信号收发器组。

5.根据权利要求4所述的一种OBD接口的引脚切换电路，其特征在于：

所述第一信号收发器组包括多个信号收发器，所述第二信号收发器组包括以太网通信模块。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种OBD接口的引脚切换电路，其特征在于：

还包括控制单元和第一电源单元；所述第一电源单元包括第一电源电压输入端、第一电源电压输出端、第一电源控制信号输入端，所述第一电源控制信号输入端与所述控制单元相连接；

所述第一电源电压输入端接入预设电压，所述第一电源电压输出端用于输出所述预设电压，所述第一电源电压输出端分别与所述第一信号通断模组、所述第二信号通断模组和所述第三信号通断模组电连接。

7.根据权利要求6所述的一种OBD接口的引脚切换电路，其特征在于：

所述第一电源单元还包括第一三极管、第一MOS管和第一电阻，所述第一三极管的基极与所述第一电源控制信号输入端电性连接，所述第一三极管的集电极通过所述第一电阻与所述第一电源电压输入端电性连接，所述第一三极管的集电极还与所述第一MOS管的栅极电性连接，所述第一三极管的发射极与接地端电性连接，所述第一MOS管的源极与所述第一电源电压输入端电性连接，所述第一MOS管的漏极与所述第一电源电压输出端电性连接。

8.根据权利要求7所述的一种OBD接口的引脚切换电路，其特征在于：

所述第一电源单元还包括第一滤波元件，所述第一滤波元件的一端与所述第一MOS管的漏极连接，所述第一滤波元件的另一端接地。

9.根据权利要求8所述的一种OBD接口的引脚切换电路，其特征在于：

所述第一电源单元还包括第二滤波元件，所述第二滤波元件的一端与所述第一MOS管的漏极连接，所述第二滤波元件的另一端接地。

10.根据权利要求9所述的一种OBD接口的引脚切换电路，其特征在于：

所述第一滤波元件为电解电容，其参数为200uF/16V，所述第二滤波元件为电容，其参数为100nF。

11.一种车辆故障诊断装置，其特征在于：

包括壳体、形成于所述壳体上的OBD接口，以及设置于所述壳体内的如权利要求1-10任一项所述的OBD接口的引脚切换电路。

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