某车型自动变速器相关国六OBD诊断测试研究

葛玉霞 王量

摘 要：文章通过以某车型自动变速器相关国六的OBD诊断测试为研究案例，根据国六标准新增的OBD系统认证要求，对变速器相关所有的OBD故障码进行分析，通过对各类故障模拟方法研究，制定了测试方案，并经过车辆的测试，验证了测试方案的可行性。

关键词：自动变速器;国六OBD;故障诊断测试

中图分类号：U463.22+1.2  文献标识码：B  文章编号：1671-7988（2020）20-115-03

Abstract： In this paper， by taking the OBD diagnostic test of the China six related To a certain type of automatic transmission as a research case， according to the OBD system certification requirements newly added to the China six standard， analyzed all OBD fault codes related to the transmission， and studied various fault simulation methods. Developed a test plan and tested the vehicle to verify the feasibility of the test plan.

Keywords： Automatic transmission; China six OBD; Fault diagnosis test

CLC NO.： U463.22+1.2  Document Code： B  Article ID： 1671-7988（2020）20-115-03

前言

随着轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）的发布和实施（下文中简称国六），其对自动变速器的车载诊断（OBD）系统有了更多的要求，自动变速器相应OBD系统的升级和相关的测试验证成为车辆开发中必不可少的内容。

本文主要以某车型自动变速器相关国六OBD诊断测试为研究案例，对其自动变速器的故障码进行分类，通过各类故障模拟方法的研究，制定测试方案，并经过车辆的测试，验证了测试方案的可行性。

1 国六法规的要求分析

某车型定义的是6速自动变速器，按照国六B的目标开发。

经过分析国六升级的重点内容有以下两点：

1）国六完善了对自动变速器车载诊断（OBD）系统的要求，和发动机管理系统一样需要满足UDS诊断的服务。需要能够及时检测出故障，并在车载电脑的存储器中存储该故障的未决故障代码，或者确认故障代码，并且按要求点亮MIL灯。

2）国六完善了对自动变速器车载诊断（OBD）系统的测试要求，量产后需要全面评估诊断系统的一致性。要求对量产车辆 OBD 系统进行全面评估，对国六中要求的每个诊断码进行 PVE 验证测试。

2 故障分类

对于汽油车来说，根据国六OBDⅡ的最新法规要求，需要对排放相关的传感器或执行器可能出现的短路、断路以及输入输出参数合理性等情况进行监测，因此，自动变速器的传感器和執行器也属于监控的范围。根据开发要求，对此车型的自动变速器的故障进行定义。

首先需要进行输入部件和输出部件的定义。

根据国六法规要求，只要该部件直接或间接地向车载电脑提供输入或者接收其指令，且故障能导致排放超过OBD阈值或属于其他监测系统诊断测量的一部分，就应该定义为输入部件和输出部件。根据硬件的状态，本车型的档位开关、油温传感器、输入输出轴转速传感器属于输入类部件，换挡电磁阀、压力控制电磁阀、离合器电磁阀属于输出类部件。

输入部件和输出部件分类完成后，则需要对故障码进行分类。

输入部件等传感器是控制单元的输入装置，它能实时测量汽车各种工况的信息数据并输入到控制单元，控制单元则根据其内部存储的传感器信号范围，由诊断软件来判别信号是否正常。一般分为电路故障、合理性故障两类故障。

当输出部件对控制器指令没有做出合理的功能性响应时，根据法规要求，OBD系统应检测出输出部件的故障。如果功能性检查不可行，OBD系统应检测出电路不连续等电路故障，所以输出部件的故障也主要分为电路故障和功能性故障两类。

其中电路故障又可以分为超上限范围、超下限范围以及线路无信号等故障;合理性功能性故障诊断在可行的情况下，应检验出不合理的高或不合理的低以及合理功能的不响应。

3 故障模拟方法研究和制定

上文中已经将故障码进行了分类，现在需要植入故障，以便于进行PVE测试。因为OBDⅡ要求每个点亮MIL灯的OBD故障码都应该被验证，而且标准还明确规定植入故障只能使用硬件的方法，不能使用修改标定的方法。那么如何植入故障，将是自动变速器国六诊断测试的重点。

通过对输入输出部件以及故障的汇总，可以发现两者都有电路故障，合理性功能性故障。对于电路故障的模拟相对来说比较简单，超上限范围一般就是信号线的电压过高造成的，可以通过对高电压短接或者对电源短路来实现;超下限范围一般就是信号线的电压过低造成的，可以通过将信号线断路或者对地短接来模拟;电路无信号一般可以通过将信号线断开来模拟实现。本文中提到的电路故障，均可以通过上述方法来模拟。在本文的测试过程中发现，对于接线方式只有信号线和地线的两线式传感器来说，通过对电源短路来模拟超上限范围故障时，需要特别注意传感器工作电压的范围，避免短接到控制器的供电电源上，造成传感器不可修复的损坏。

但是合理性功能性故障的激活条件比较复杂，需要根据不同的传感器特性来定义故障模拟的方法。

3.1 档位开关传感器

档位开关传感器输出信号为PWM信号，PWM是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉冲宽度调制，它是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。对于档位开关，想要进行合理性故障的模拟，需要了解在正常接线工况下输出信号在各档位的占空比。通过万用表测试各占空比如表1：

所以对于此类脉宽调制信号，需要使用信号发生器，并根据各故障定义的逻辑，改变信号的占空比进行信号的模拟，生成相应的故障。

3.2 温度传感器

车辆上采用的温度传感器一般为NTC热敏电阻式的温度传感器，此类传感器的特性是温度随着电阻值的增加而降低，其特性曲线如下图1所示。

本文中的油温传感器也是属于此类负温度系数传感器，根据定义，合理性诊断分为cold stuck， low stuck， high stuck三类。对于cold stuck触发阈值是传感器温度小于-10℃持续5秒钟，所以需要在信号线pin端串联一定的电阻值，使温度传感器的读数小于-10℃。同理，对于low stuck和high stuck，也需要根据触发的阈值，串联相应的电阻值来植入模拟故障。具体故障码如表2所示：

3.3 转速传感器

本文中的转速传感器为霍尔式转速传感器，霍尔式转速传感器是利用霍尔效应的原理制成的，霍尔电压产生的脉冲信号，即可作为传感器的输出信号。单位时间内输出信号的数量即可反应被测轴的转速，输出信号的频率随着被测轴的转速增大而增大。根据转速传感器的这一特性，可以在信号线端输入一定的脉冲频率进行信号模拟，生成相应的合理性故障。

当在信号线端输入250HZ脉冲时，测试输出轴转速和车速的关系如下图2所示，发现当输入恒定的脉冲时，输出轴转速在319rpm恒定，不会随车速的增大而增大。同理，当输入2500HZ时，输出轴转速为3191rpm。由此可见，输入一定的脉冲频率时，可以诊断出转速不合理的高或低。

3.4 电磁阀

输出部件电磁阀的功能是执行控制器发出的控制命令，当控制器发出指令，执行器无法正确的执行时，OBD诊断系统就会诊断故障。基于此，想要模拟电磁阀等输出部件的功能性故障，需要外接电磁阀来进行模拟。例如本文中的液力变矩器的锁止离合器电磁阀，在信号线和电源线之间外接一个电磁阀，根据定义，将车速行驶到锁止离合器的锁止区域，此时控制器会发送指令要求离合器锁止，但是因为外接电磁阀，指令无法到达，故而执行器无法做出正确的功能性响应。

除了上述电路故障和合理性功能性故障需要模拟外，CAN通讯故障也需要模拟测试。CAN通讯主要有控制器无报文和信号无效两类故障。在本文的测试过程中，对于控制器无报文，采用的模拟方法主要是拔掉控制器的保险来实现的。对于信号无效，首先拔掉控制器的保险，然后再通过CANoe软件发送其他正常的模拟信号及被测信号的无效信号，从而生成信号无效故障。

4 方案测试验证

通过对于上述故障模拟方法的研究，现以油温传感器的合理性故障为例，进行详细的测试验证。首先分析故障激活的條件，对于cold stuck来说，我们需求输出的油温小于-10℃，根据电阻与温度的曲线图，我们选取了15000Ω的电阻串联到信号线端，通过INCA读取到油温的读数为-19℃，满足激活的条件。接下来需要研究故障监测的辅助参数和需求的行驶工况，对于油温传感器的合理性诊断，当输出的温度与实际的温度不符合时，即会诊断报DTC，所以只要启动发动机低速行驶一段时间后，使油温的实际温度高于-19℃，就会出现预期的故障码P071126。下面按照PVE的测试规范进行完整的测试。

1）植故障，将15000Ω电阻串联到信号pin脚端。

2）Key on，启动发动机并低速行驶5S，发送03，07，0A命令，查看各故障码。

3）Key on，启动发动机并低速行驶5S，发送03，07，0A命令，查看各故障码。

4）清除故障。

5）执行故障清除操作，直到03，07，0A故障完全消失。

本测试的测试sequence如图3：

5 结论

本文通过对不同故障模拟方法的研究分析，针对不同的部件，制定了不同的测试方案，并且经过实车验证测试方法可行，并按照PVE的测试规范完成了变速器的国六诊断测试，为同类自动变速器的国六诊断测试提供了理论依据和测试范例。

参考文献

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