基于國(guó)六法規(guī)的混動(dòng)汽車(chē)OBD系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

2016年12月環(huán)境保護(hù)部、國(guó)家質(zhì)檢總局發(fā)布了國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)《輕型汽車(chē)污染物排放限值及測(cè)量方法（中國(guó)第六階段）》（本文主要討論標(biāo)準(zhǔn)中車(chē)載診斷OBD系統(tǒng)部分，簡(jiǎn)稱為國(guó)六OBD法規(guī)）, 新的國(guó)六法規(guī)無(wú)論在排放還是OBD部分都對(duì)各個(gè)整車(chē)廠和零部件供應(yīng)商提出了非常高的要求。除此以外，國(guó)家對(duì)汽車(chē)環(huán)保的監(jiān)管力度也越來(lái)越嚴(yán)格，對(duì)車(chē)輛的要求也不僅僅只限于公告認(rèn)證，量產(chǎn)后如果發(fā)現(xiàn)有不滿足OBD法規(guī)也可能導(dǎo)致巨額罰款甚至環(huán)保缺陷召回。因此OBD系統(tǒng)，特別是混合動(dòng)力OBD系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)是國(guó)六項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

本文從法規(guī)需求解讀，系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)，子系統(tǒng)OBD需求分析等方面介紹混合動(dòng)力汽車(chē)OBD系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。

01

國(guó)六OBD法規(guī)需求解讀

國(guó)六OBD法規(guī)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和混合動(dòng)力系統(tǒng)都提出了更高的要求，下表為國(guó)六OBD閥值（基于WLTC循環(huán)測(cè)量），該閥值是參考?xì)W洲OBD的要求，把NMHC和NOx合并起來(lái)，該閥值為燃油中性，也適用于混合動(dòng)力汽車(chē)。

國(guó)六中增加很多對(duì)混合動(dòng)力汽車(chē)要求的描述，主要內(nèi)容如下所示：

• 術(shù)語(yǔ)與定義中增加了混合動(dòng)力汽車(chē)特殊的“發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)”、“驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)激活”、“燃油發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行”等定義。

• 在一般要求和試驗(yàn)當(dāng)中針對(duì)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)特別提出可以采用“推進(jìn)系統(tǒng)激活時(shí)間的累積時(shí)間”代替發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后的累積時(shí)間；對(duì)混動(dòng)部件的最小IUPR率也單獨(dú)提出了要求；分母計(jì)算的增加混動(dòng)也采用不同的計(jì)算方法等。

• 對(duì)于混合動(dòng)力零部件的監(jiān)控要求主要集中J.4.14綜合部件監(jiān)測(cè)部分。主要單獨(dú)對(duì)電量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)（REESS），混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)熱管理系統(tǒng)，再生制動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)，發(fā)電機(jī)以及OVC-HEV 車(chē)輛 REESS 充電器相關(guān)混合動(dòng)力零部件提出了明確的要求。除此以外如果該混合動(dòng)力零部件或系統(tǒng)故障能導(dǎo)致排放超過(guò) OBD 閾值；或?qū)儆谄渌O(jiān)測(cè)系統(tǒng)/部件診斷策略的一部分，也需要按照綜合零部件的要求進(jìn)行診斷監(jiān)測(cè)。

• 標(biāo)準(zhǔn)化要求當(dāng)中對(duì)混合動(dòng)力電池組的剩余電量提出了掃描工具輸出的要求等。

• 法規(guī)其他部分也零星的對(duì)混合動(dòng)力汽車(chē)提出單獨(dú)的需求，本文不詳細(xì)列舉。

02

混合動(dòng)力汽車(chē)OBD系統(tǒng)架構(gòu)

混合動(dòng)力汽車(chē)相比于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)有著更多的控制單元，因此在OBD系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面相比于傳統(tǒng)車(chē)以發(fā)動(dòng)機(jī)控制器為主的系統(tǒng)上也有所不同。因此為了保證整體OBD系統(tǒng)的效率需要對(duì)不同控制器的職責(zé)進(jìn)行分工，通常OBD控制器定義有以下三類(lèi)：

混合動(dòng)力汽車(chē)OBD典型系統(tǒng)架構(gòu)

Master控制器：作為OBD系統(tǒng)主控制器，一般Master控制器都由功能比較強(qiáng)大或負(fù)責(zé)范圍較大的控制器來(lái)承擔(dān)（比如發(fā)動(dòng)機(jī)控制器ECU或整車(chē)控制器VCU）。Master控制器有完整的OBD功能。除此以外Master控制器負(fù)責(zé)部分重要通用信息的計(jì)算以及MIL燈的點(diǎn)亮。

Primary控制器：一般Primary控制器主要為負(fù)責(zé)重要的動(dòng)力系統(tǒng)控制且有比較完整的OBD功能的控制器來(lái)承擔(dān)。Primary控制器通常把MIL燈點(diǎn)亮需求發(fā)送給Master控制器，由Master控制器統(tǒng)一點(diǎn)亮，除此以外部分重要的Primary控制器（如不作為Master控制器的ECU或VCU）也輸出通用信息。

Dep.secondary控制器：一般Dep.secondar控制器主要是較為重要且不能劃歸到智能部件，但缺乏完整的OBD功能的控制器。Dep.secondary控制器通常只能診斷故障但沒(méi)有自己的故障管理系統(tǒng)，需要借助Master和Primary控制器來(lái)協(xié)助實(shí)現(xiàn)故障管理等OBD功能。

03

子系統(tǒng)OBD需求分析

正如下圖所示，混合動(dòng)力汽車(chē)相比傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)有著更多的新能源子系統(tǒng)，除發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)外，混合動(dòng)力汽車(chē)還有著一套高壓系統(tǒng)相關(guān)的子系統(tǒng)，例如下圖中的充電系統(tǒng)，電池系統(tǒng)，各個(gè)子系統(tǒng)中還配備著相應(yīng)的執(zhí)行器和傳感器等零部件。而國(guó)六OBD法規(guī)中綜合零部件章節(jié)也對(duì)新能源部件子系統(tǒng)有新的要求。因此需要對(duì)新能源子系統(tǒng)功能進(jìn)行分析，從而判斷是否是OBD相關(guān)零部件或系統(tǒng)。

混合動(dòng)力汽車(chē)典型動(dòng)力總成系統(tǒng)

針對(duì)上圖中繁多的混合動(dòng)力汽車(chē)新能源子系統(tǒng)，需要按照下圖中的思路，根據(jù)法規(guī)（Level1層級(jí)）中相關(guān)描述的要求，基于豐富的動(dòng)力總成設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)動(dòng)力總成系統(tǒng)（Level2層級(jí)）的功能進(jìn)行分解。通過(guò)功能從動(dòng)力總成分解到子系統(tǒng)，將法規(guī)的需求分解到相關(guān)零部件及子系統(tǒng)（Level3層級(jí)）。

國(guó)六OBD法規(guī)需求分解圖

以上圖中一個(gè)典型的Level2層級(jí)的子系統(tǒng)的熱管理系統(tǒng)為例進(jìn)行分析：

國(guó)六法規(guī)當(dāng)中對(duì)于熱管理系統(tǒng)的OBD原文要求為：

（B）混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)熱管理系統(tǒng)

（i）REESS 熱管理系統(tǒng)

a．根據(jù) J.4.14.2.1 和 J.4.14.2.2 的要求，對(duì) REESS 熱管理系統(tǒng)（例如，加熱或冷卻）的單獨(dú)的電子輸入和輸出部件進(jìn)行監(jiān)測(cè)。其中不包括用于混合動(dòng)力電池?zé)峁芾砗屯耆神{駛員控制的電子部件。

按照上圖當(dāng)中的思路，從Level1層級(jí)逐步向Level3層級(jí)進(jìn)行分解分析，從國(guó)六法規(guī)分析可以得知儲(chǔ)能系統(tǒng)熱管理相關(guān)的零部件都需要進(jìn)行OBD診斷。因此要分析哪些零部件或子系統(tǒng)屬于儲(chǔ)能裝置熱管理系統(tǒng)，例如電池冷卻/加熱回路當(dāng)中的水泵，溫度傳感器以及電池加熱回路的PTC水泵，電池Chiller冷卻回路的空壓機(jī)等。需要根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目中整車(chē)熱管理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)分析。

除此以外，特別需要注意到，由于新能源系統(tǒng)的加入，可能對(duì)傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的診斷策略甚至系統(tǒng)方案也會(huì)有所影響，也需要根據(jù)動(dòng)力系統(tǒng)具體情況進(jìn)行分析。

04

總結(jié)

本文從法規(guī)需求解讀，系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)，子系統(tǒng)OBD需求分析等方面初步介紹了基本的混合動(dòng)力汽車(chē)OBD系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程。而各個(gè)車(chē)企的混合動(dòng)力系統(tǒng)都有所不同，針對(duì)項(xiàng)目車(chē)輛具體情況，聯(lián)合電子作為國(guó)內(nèi)資深的供應(yīng)商，有著多達(dá)500多個(gè)國(guó)六整車(chē)項(xiàng)目批產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，且最早的國(guó)六項(xiàng)目車(chē)型已經(jīng)在市場(chǎng)上穩(wěn)定運(yùn)行超過(guò)一年，因此在OBD系統(tǒng)開(kāi)發(fā)上有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，有能力為客戶提供全套的國(guó)六OBD系統(tǒng)解決方案。

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