一种车辆远程诊断方法的研究与实现

匡小军 郑继翔

1.上汽通用五菱汽车股份有限公司 广西柳州市 545007 2.中汽研（天津）汽车工程研究院有限公司 天津市 300300

1 车辆诊断技术现状

近年来，随着生活水平的提高，人们对驾乘体验的要求越来越高，汽车电子电控系统发展也日趋复杂，随之而来的是对汽车诊断和售后维修服务提出了更高的要求。传统的汽车诊断通常有两种方式：一种是借助诊断仪器设备的诊断方法；另一种是电控系统自诊断的方法。

借助诊断仪器设备的诊断方法，通常是专业维修人员使用诊断设备对汽车的历史和当前状态进行测试和检查，并通过对车辆的状态数据进行分析发现故障及其产生的原因。

自诊断的方法，是利用电控单元自身的检测电路，监测传感器、执行器状态，从而判断电控单元是否出现故障，并在出现故障时，通过车辆的显示与报警系统将当前的故障状态及时告知驾驶员。

传统的车辆诊断方式，都需要将车辆驾驶或运输到指定的维修点，专业维修人员才能掌握车辆的具体状态。面对越来越复杂的电控系统，传统的车辆诊断方式难以满足售后的要求，而且逐渐暴露出维修效率低以及维修成本高的缺点。随着电子和互联网技术的发展以及4G、5G 通信的普及，利用智能网联技术建立车辆远程诊断系统可以有效改善传统车辆诊断技术的不足。

2 远程诊断技术简介

2.1 远程诊断技术概述

远程诊断功能主要涉及车辆手机APP 系统、远程诊断云平台系统、车联网终端，如图1 所示。利用安装在车内的与车辆总线相连接的车联网终端，执行车辆诊断命令，获取车辆电子系统的各种数据，并通过无线通信手段，将数据传送至远程诊断云平台进行信息处理，同时支持用户或专业维修人员通过APP 进行诊断数据的查询。

图1 远程诊断系统构成

远程诊断的诊断范围包括读取整车的故障码、采集车辆实时数据、车辆ECU 的自检测试，车辆ECU 的配置、ECU 的系统状态监测、软件运行的故障日志、车辆故障主动上报。

2.2 远程诊断的流程

远程诊断的功能流程，如图2 所示：

图2 远程诊断的功能流程

1）用户或专业维修人员通过APP 发起远程诊断请求；

2）远程诊断云平台进行诊断配置，包括配置车型，设置诊断参数；

3）远程诊断云平台向车联网终端发布诊断任务，包括诊断任务策略配置以及车辆配置；

4）车联网终端：整车进行车辆诊断，收集并上传车辆诊断数据；

5）远程诊断云平台接收到车辆诊断数据后进行诊断分析处理，对已有故障进行分析或对故障进行预警；

6）用户或专业维修人员通过APP 查询诊断数据和诊断结果。

3 远程车辆诊断的场景分析

场景分析是功能需求的来源，基于场景和多维度的环境分析，能够确切的梳理出各种真实情况下的用户需求，并对用户需求进行提炼、总结，形成相应的工程设计功能点。

车辆诊断的应用场景的主要参与者包括整车厂的开发调试人员、维修站的维修人员以及车主：

整车厂：1）可通过远程的方式及时获取生产工厂线上车辆的状态信息，及时对软件版本进行测试和调整；2）对于路试阶段的车辆，能够及时获取故障信息，及时进行故障分析，开发人员无需到达现场；3）对用户车辆的车辆状态进行监控，及时获取车辆运行状态有助于系统完善和功能升级。

维修站：1）专业维修人员能够定期的发起主动式售后服务，通过定期对售出车辆的运行状况进行检测，从而对车辆故障进行预警；2）车辆出现故障时，在无需到店的情况下维修人员能够及时获取故障信息，提前备货准备维修；3）帮助维修站进行故障诊断数据库的建立和维护。

车主：1）车主能够随时进行车辆状态的检查，获取车辆健康测评信息；2）能够远程获取专业人员的维修建议和维修指导；3）专业人员能够上门维修。

基于使用者对汽车诊断的需求，本文提出了两种远程诊断的应用场景。

3.1 远程诊断的应用场景1-主动上报

当车辆发生故障时，车端主动上报故障数据至远程诊断云平台，平台自动匹配云诊断数据库，分析故障原因，并将故障信息推送至服务人员，由服务人员主动联系车主，沟通车辆状态。

3.2 远程诊断的应用场景2-主动查询

车主或售后人员主动向远程诊断云平台发起主动查询车辆健康状况的请求，由远程诊断云平台向车端下发诊断脚本，车端上报执行结果，平台自动匹配云诊断数据库，分析故障原因并给出维修建议以及推送附近维修站点。

4 远程车辆诊断的功能实现

针对远程诊断应用场景的分析，以使用者的需求为输入进行功能需求分析，提取、整理出实现该需求所涉及到的整车相关系统，并详细说明了各系统间的交互信息。同时，为实现远程车辆诊断，着重提出了车端功能实现的方案，设计系统间的功能逻辑和策略。

4.1 功能需求分析

基于以上分析，本文提出一种车辆远程故障诊断方案。本方案系统框图如图3 所示，其中：

图3 远程车辆诊断系统框图

1）手机APP 系统需要支持车主、开发人员以及维修人员主动发起车辆诊断信息的查询，并将查询请求上传至远程诊断云平台，同时需要支持车主、开发人员以及维修人员获取车辆健康状态；

2）远程诊断系统需要：①远程诊断策略管理，包括诊断策略的创建、修改和删除；②需要进行诊断任务的管理，包括远程诊断任务的发布、删除、查询以及下发；③同时远程诊断系统还需要支持远程诊断数据管理，包括进行诊断任务的统计：数据采集、收集成功或失败的次数等多个维修的统计分析；任务执行状况统计：任务执行时间、执行效率的统计分析；诊断数据的分析：对收集的车辆诊断数据进行故障分析。

3）车联网终端作为远程车辆诊断系统车端的主节点，是平台与车端的接口和诊断策略的执行者。通过与远程诊断平台交互获得车辆诊断任务信息，下载诊断任务包，并对诊断任务包的安全性和完整性进行校验；车联网终端需要按照接收的诊断策略，在指定车辆执行诊断任务，同时将诊断过程中生成的日志以及诊断信息上传到远程诊断云平台；车联网终端还需要实时监测当前是否有本地诊断任务。

4）钥匙系统需要监控并实时向车联网中单输出整车电源状态信息，并能够响应远程上电或下电动作。

5）车身防盗及门锁系统需要监测并实时向车联网终端输出整车设防状态。

4.2 车端功能实现方案

依据远程诊断的应用场景，车端功能的实现方案分为主动上报和主动查询两种：

1）主动上报诊断数据的实现方案

前置条件：

车联网终端检测到当前车辆无本地诊断任务。

功能策略：

①当整车电源状态切换至于Running（发动机运行状态）满1min 后，车联网终端向整车发送故障诊断请求，收集整车故障码（DTC），并上传至远程诊断云平台；

②从整车电源状态切换至于Running 状态后第一次向整车发送故障诊断请求开始计时，以60min 为周期循环向整车发送故障诊断请求，计时期间若出现平台主动发起诊断请求的情况，则重新启动60min 计时。

2）主动查询诊断数据的实现方案

前置条件①

整车电源状态处于ON 或Running 状态且车联网终端检测到当前车辆无本地诊断任务。

前置条件②

整车电源状态处于非ON 和非Running，且整车处于未设防状态且车联网终端检测到当前车辆无本地诊断任务。

前置条件③

整车电源状态处于非ON 和非Running，且整车处于设防状态且车联网终端检测到当前车辆无本地诊断任务。

功能策略

当满足前置条件①时，用户发起诊断请求后，手机APP 系统将请求上传至远程诊断云平台，由平台将诊断指令下发至车内车联网终端，并由车联网终端向整车发送故障诊断请求。车联网终端收集整车故障码并上传至远程诊断平台，由平台推送至手机APP 供用户查看，如图4 所示。

当满足前置条件②时，用户发起诊断请求后，手机APP 系统将请求上传至远程诊断云平台，由平台将诊断指令下发至车内车联网终端，车联网终端根据前置条件②判断当前车辆处于未上电状态且本地有车辆使用需求（通过整车处于未设防状态判断），为保证安全，此时不允许远程上电，因此车联网终端向远程诊断云平台反馈本地环境不满足，由平台向用户推送远程诊断未能完成及远程诊断失败的原因，如图4 所示。

当满足前置条件③时，用户发起诊断请求后，手机APP 系统将请求上传至远程诊断云平台，由平台将诊断指令下发至车内车联网终端，车联网终端根据前置条件③判断当前车辆处于未上电状态且本地无车辆使用需求（通过整车处于设防状态判断），首先向钥匙系统发起远程上ON 档电的请求，由钥匙系统执行上ON 档电的动作，电源状态满足后，向整车发送故障诊断请求。车联网终端收集整车故障码并上传至远程诊断平台，由平台推送至手机APP 供用户查看，如图4所示。

图4 主动查询诊断数据的实现方案

5 结论

为应对日益复杂的整车功能，提高车辆开发及售后维修的效率，降低成本，本文提出了一种车辆远程故障诊断的方案。本方案根据车辆诊断功能不同的应用场景需求，提出了主动上报和主动查询的两种方案。其中，主动上报的远程车辆诊断方案主要是为了专业维修人员或开发人员定期获取车辆信息，对潜在的故障进行预警，或对已经出现的故障给予车主合理的维修保养建议。主动查询的远程车辆诊断方案主要是为了当车辆出现故障时，专业维修人员能够在未接触到车辆时获取故障数据，分析故障原因，提前准备维修设备或更换的部件等；或者车主在使用车辆前获取车辆健康状态信息，以免影响行程。随着智能网联技术的发展和各主机厂售后维修的完善，车辆远程诊断云平台与主机厂的TSP 平台对接获取售后维修站点，在车主的汽车出现故障时，及时引导用户将车辆开往就近的维修站点进行维修，维修站点能够提前回去车辆维修订单也是未来远程车辆诊断发展的趋势。