車載診斷之法規(guī)協(xié)議 |OBDonUDS和ZEVonUDS

提到車載診斷，大家首先想到的是UDS（Unified Diagnostic Services）協(xié)議。UDS可以用于ECU診斷、參數(shù)配置和刷寫等領(lǐng)域。與排放相關(guān)的ECU還需要滿足OBD（On-Board Diagnostics）協(xié)議。OBD協(xié)議中定義了排放相關(guān)ECU的診斷數(shù)據(jù)的通信規(guī)則（診斷服務(wù)、故障診斷碼定義、數(shù)據(jù)解析格式等）。OBD相對(duì)于UDS最大的不同點(diǎn)在于：OBD是一個(gè)強(qiáng)制執(zhí)行的法規(guī)協(xié)議，這意味著對(duì)于所有整車廠來講，通信規(guī)則是一致的。

OBDonUDS

目前主流的排放法規(guī)協(xié)議是OBDⅡ，對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)是SAE J1979-1，后續(xù)ISO組織對(duì)此進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，即ISO 15031。2021年，行業(yè)提出了新的OBD協(xié)議OBDonUDS，即SAE J1979-2，其核心思想是使用UDS協(xié)議來映射OBD的診斷服務(wù)，從而可以通過UDS服務(wù)來讀取OBD的診斷信息。OBDonUDS計(jì)劃取代OBDⅡ。

那么問題來了，OBDⅡ已經(jīng)成熟使用多年，為什么非要升級(jí)新的OBDonUDS協(xié)議呢？

1.

OBDⅡ協(xié)議和UDS協(xié)議看起來類似，實(shí)際上在工程實(shí)踐中，存在重大差異。導(dǎo)致排放相關(guān)ECU必須運(yùn)行兩套獨(dú)立的協(xié)議，OBDⅡ和UDS。OBDonUDS將OBDⅡ的服務(wù)映射到UDS，為實(shí)現(xiàn)UDS的真正“統(tǒng)一”向前邁進(jìn)了一步。

2.

過去，行業(yè)中針對(duì)不同的車輛類型，出現(xiàn)了不同的OBD協(xié)議。例如，OBDⅡ、HD-OBD（Heavy Duty OBD）、WWH-OBD（World Wide Harmonized OBD）等。OBDonUDS對(duì)這些協(xié)議做了融合，計(jì)劃未來取代所有的這些變種。

3.

隨著汽車電子電氣化的深入發(fā)展，排放監(jiān)測(cè)的功能需求增多，OBDⅡ顯得有些“捉襟見肘”。在某些應(yīng)用場(chǎng)景中，OBDⅡ定義的標(biāo)識(shí)符出現(xiàn)了不夠用的情況。比如，OBDⅡ定義的DTC只有兩個(gè)字節(jié)，那么會(huì)出現(xiàn)可定義的DTC數(shù)量不夠用的情況；OBDⅡ的故障存儲(chǔ)不支持?jǐn)U展數(shù)據(jù)的讀取等。OBDonUDS對(duì)以上情況進(jìn)行完善，這意味OBDonUDS不僅僅是對(duì)OBDⅡ服務(wù)的UDS映射，還擴(kuò)展了更多信息。

OBDonUDS和OBDⅡ的具體區(qū)別如下：

OBDonUDS的發(fā)展現(xiàn)狀

OBDonUDS雖然是診斷協(xié)議的“新人”，但前進(jìn)的步伐一點(diǎn)也不慢。在美國(guó)，該標(biāo)準(zhǔn)在2027年之前可過渡使用，即OBDⅡ和OBDonUDS可選擇其一進(jìn)行車輛認(rèn)證。2027年之后，美國(guó)新上市的車輛必須滿足OBDonUDS協(xié)議。歐洲主流的整車廠在下一代車型中引入OBDonUDS功能的開發(fā)。中國(guó)也在積極起草對(duì)應(yīng)OBDonUDS的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

ZEVonUDS

OBD協(xié)議是對(duì)傳統(tǒng)車輛的排放ECU的法規(guī)監(jiān)管依據(jù)，那么對(duì)于新能源汽車是否有必要加強(qiáng)法規(guī)監(jiān)測(cè)呢？答案是肯定的，特別是電池的健康狀態(tài)，電動(dòng)汽車的運(yùn)行是否節(jié)能（以減少污染物排放）等，這些需要有可以讀取的定量數(shù)據(jù)來支撐。所以2022年產(chǎn)生了新的協(xié)議ZEVonUDS（Zero Emission Vehicle），即SAE J1979-3，定義了診斷儀獲取新能源汽車動(dòng)力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的通信規(guī)則。

就通信服務(wù)格式而言，ZEVonUDS可以理解成OBDonUDS的子集，也是基于UDS服務(wù)進(jìn)行通信的。不同點(diǎn)是OBDonUDS重點(diǎn)監(jiān)測(cè)廢氣行為，而ZEVonUDS重點(diǎn)監(jiān)測(cè)電池狀態(tài)。和OBDⅡ類似，OBDonUDS和ZEVonUDS的數(shù)據(jù)也定義在SAE J1979DA（包括PID、TID、MID和InfoType ID等）和SAE J2012DA（包括DTC等）中。

ZEVonUDS還首次描述了通過DoIP的方式進(jìn)行車輛的OBD診斷。因此，ZEVonUDS允許通過CAN和DoIP進(jìn)行車輛訪問。不過，同一輛車一次只能支持其中一種訪問方式。

ZEVonUDS的發(fā)展現(xiàn)狀

ZEVonUDS發(fā)展的時(shí)間節(jié)點(diǎn)和OBDonUDS接近。在美國(guó)，最遲從2027年起，所有新能源車輛都必須支持ZEVonUDS。中國(guó)也在積極起草對(duì)應(yīng)ZEVonUDS的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

CARB（加州空氣資源委員會(huì)）使用ZEVonUDS標(biāo)準(zhǔn)來記錄在加州注冊(cè)銷售的電動(dòng)和插電式混合動(dòng)力汽車的維修情況。在美國(guó)，電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車引入了所謂的ZEV保修要求。該規(guī)定指出，在前三年（相當(dāng)于50000英里）內(nèi)，與駕駛相關(guān)的零件不得有缺陷。對(duì)于需要更換的高成本零件，該期限設(shè)定為7年（相當(dāng)于70000英里）。此外，8年后（相當(dāng)于100000英里），電池的剩余容量必須大于80%等。

一站式解決方案

新的協(xié)議帶來便利的同時(shí)，對(duì)ECU的診斷開發(fā)、測(cè)試以及診斷儀的更新帶來了新的挑戰(zhàn)。Vector很早就致力于OBDonUDS和ZEVonUDS協(xié)議相關(guān)工具的研發(fā)，目前可提供一站式全流程的解決方案。

1.

診斷數(shù)據(jù)庫(kù)

CANdelaStudio是診斷數(shù)據(jù)庫(kù)CDD的編輯工具，支持UDS、OBDⅡ、OBDonUDS、ZEVonUDS協(xié)議。手動(dòng)編輯數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)然可行，只是耗時(shí)耗力。CANdelaStudio從18版本開始，支持導(dǎo)入OBDⅡ、OBDonUDS、ZEVonUDS的診斷數(shù)據(jù)（注：CDDT中需要支持OBDⅡ或OBDonUDS的診斷服務(wù)）。具體操作如下：

1）點(diǎn)擊Data Exchange->Import->OBD Digital Annex，選擇OBDⅡ或OBDonUDS/ZEVonUDS導(dǎo)入

2）如果需要導(dǎo)入PID、MID和TID等信息，則可加載J1979DA的表格。如果需要導(dǎo)入DTC的信息，則可加載J2012DA的表格。

不同的CANdelaStudio版本支持的SAE J1979DA和SAE J2012DA的版本不同，最新的CANdelaStudio 21支持的版本信息如下：

2.

診斷開發(fā)

創(chuàng)建/編輯CDD后，將CDD導(dǎo)入Davinci Configurator工具中，配置后即可實(shí)現(xiàn)OBDonUDS或ZEVonUDS代碼的自動(dòng)生成。MICROSAR Classic R27開始支持OBDonUDS的配置，R32版本引入ZEVonUDS，作為OBDonUDS的特性實(shí)現(xiàn)。

3.

診斷測(cè)試

創(chuàng)建/編輯CDD后，可以將CDD導(dǎo)入CANoe中進(jìn)行診斷的測(cè)試仿真。這部分功能和UDS協(xié)議在CANoe的應(yīng)用類似，本文不再贅述。

CANoe.DiVa是診斷測(cè)試用例的自動(dòng)化生成工具，也支持OBD的測(cè)試。CANoe.DiVa 15開始支持OBDonUDS的測(cè)試，CANoe.DiVa 17開始支持ZEVonUDS的測(cè)試。CANoe.DiVa對(duì)于OBD的測(cè)試配置非常簡(jiǎn)單，新建工程后選擇合適的診斷數(shù)據(jù)庫(kù)即可。用戶通常有兩個(gè)選擇：

與OBD協(xié)議相匹配的、內(nèi)置的診斷數(shù)據(jù)庫(kù)文件（“Built-In OBDonUDS”或“Built-In ZEVonUDS”

與被測(cè)ECU匹配的OBD診斷數(shù)據(jù)庫(kù)文件，比如CDD

新建工程后，在Test Configuration->Services配置需要測(cè)試的診斷內(nèi)容。

CANoe.DiVa同時(shí)支持SAE J1699-3（OBDⅡ的一致性測(cè)試要求，CANoe.DiVa 17版本開始支持）和SAE J1699-5（OBDonUDS的一致性測(cè)試要求，CANoe.DiVa 18版本開始支持）的測(cè)試，

4.

診斷儀

Indigo是支持UDS和OBD協(xié)議的診斷儀，其優(yōu)勢(shì)在于無需定制化開發(fā)，加載整車廠的診斷數(shù)據(jù)庫(kù)（CDD/ODX）之后即可對(duì)ECU或整車進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷，因此特別適用于開發(fā)周期短或者沒有定制的工程診斷儀的項(xiàng)目。

Indigo對(duì)于OBDonUDS和ZEVonUDS均有很好的支持，Indigo 8開始支持OBDonUDS，Indigo 9開始支持ZEVonUDS。Indigo內(nèi)嵌OBD協(xié)議的解析器，直接支持OBDonUDS和ZEVonUDS協(xié)議的解析。直接新建工程，添加OBD的窗口即可完成OBD測(cè)試的配置，無需額外配置診斷數(shù)據(jù)庫(kù)。Indigo可以自動(dòng)識(shí)別車輛采用的OBD協(xié)議。如下是Indigo自動(dòng)識(shí)別的ZEVonUDS和OBDonUDS的車輛信息。

小 結(jié)

OBDonUDS和ZEVonUDS是近些年提出的，大概率會(huì)成為未來主流的車載診斷的法規(guī)協(xié)議。OBDonUDS將代替OBDⅡ?yàn)槿加蛙嚨谋O(jiān)測(cè)提供依據(jù)，ZEVonUDS則將為新能源車輛的監(jiān)測(cè)提供依據(jù)。OBDonUDS和ZEVonUDS的引入對(duì)于ECU診斷功能、測(cè)試工具和診斷儀的開發(fā)提出了新的挑戰(zhàn)，Vector為您提供一站式的解決方案。