车载诊断之法规协议 |OBDonUDS和ZEVonUDS

 

提到车载诊断，大家首先想到的是UDS（Unified Diagnostic Services）协议。UDS可以用于ECU诊断、参数配置和刷写等领域。与排放相关的ECU还需要满足OBD（On-Board Diagnostics）协议。OBD协议中定义了排放相关ECU的诊断数据的通信规则（诊断服务、故障诊断码定义、数据解析格式等）。OBD相对于UDS最大的不同点在于：OBD是一个强制执行的法规协议，这意味着对于所有整车厂来讲，通信规则是一致的。

 

OBDonUDS

目前主流的排放法规协议是OBDⅡ，对应的标准是SAE J1979-1，后续ISO组织对此进行了标准化，即ISO 15031。2021年，行业提出了新的OBD协议OBDonUDS，即SAE J1979-2，其核心思想是使用UDS协议来映射OBD的诊断服务，从而可以通过UDS服务来读取OBD的诊断信息。OBDonUDS计划取代OBDⅡ。

那么问题来了，OBDⅡ已经成熟使用多年，为什么非要升级新的OBDonUDS协议呢？

1.

OBDⅡ协议和UDS协议看起来类似，实际上在工程实践中，存在重大差异。导致排放相关ECU必须运行两套独立的协议，OBDⅡ和UDS。OBDonUDS将OBDⅡ的服务映射到UDS，为实现UDS的真正“统一”向前迈进了一步。

2.

过去，行业中针对不同的车辆类型，出现了不同的OBD协议。例如，OBDⅡ、HD-OBD（Heavy Duty OBD）、WWH-OBD（World Wide Harmonized OBD）等。OBDonUDS对这些协议做了融合，计划未来取代所有的这些变种。

3.

随着汽车电子电气化的深入发展，排放监测的功能需求增多，OBDⅡ显得有些“捉襟见肘”。在某些应用场景中，OBDⅡ定义的标识符出现了不够用的情况。比如，OBDⅡ定义的DTC只有两个字节，那么会出现可定义的DTC数量不够用的情况；OBDⅡ的故障存储不支持扩展数据的读取等。OBDonUDS对以上情况进行完善，这意味OBDonUDS不仅仅是对OBDⅡ服务的UDS映射，还扩展了更多信息。

OBDonUDS和OBDⅡ的具体区别如下：

 

OBDonUDS的发展现状

OBDonUDS虽然是诊断协议的“新人”，但前进的步伐一点也不慢。在美国，该标准在2027年之前可过渡使用，即OBDⅡ和OBDonUDS可选择其一进行车辆认证。2027年之后，美国新上市的车辆必须满足OBDonUDS协议。欧洲主流的整车厂在下一代车型中引入OBDonUDS功能的开发。中国也在积极起草对应OBDonUDS的国家标准。

 

ZEVonUDS

OBD协议是对传统车辆的排放ECU的法规监管依据，那么对于新能源汽车是否有必要加强法规监测呢？答案是肯定的，特别是电池的健康状态，电动汽车的运行是否节能（以减少污染物排放）等，这些需要有可以读取的定量数据来支撑。所以2022年产生了新的协议ZEVonUDS（Zero Emission Vehicle），即SAE J1979-3，定义了诊断仪获取新能源汽车动力系统数据的通信规则。

就通信服务格式而言，ZEVonUDS可以理解成OBDonUDS的子集，也是基于UDS服务进行通信的。不同点是OBDonUDS重点监测废气行为，而ZEVonUDS重点监测电池状态。和OBDⅡ类似，OBDonUDS和ZEVonUDS的数据也定义在SAE J1979DA（包括PID、TID、MID和InfoType ID等）和SAE J2012DA（包括DTC等）中。

ZEVonUDS还首次描述了通过DoIP的方式进行车辆的OBD诊断。因此，ZEVonUDS允许通过CAN和DoIP进行车辆访问。不过，同一辆车一次只能支持其中一种访问方式。

 

ZEVonUDS的发展现状

ZEVonUDS发展的时间节点和OBDonUDS接近。在美国，最迟从2027年起，所有新能源车辆都必须支持ZEVonUDS。中国也在积极起草对应ZEVonUDS的国家标准。

CARB（加州空气资源委员会）使用ZEVonUDS标准来记录在加州注册销售的电动和插电式混合动力汽车的维修情况。在美国，电动和混合动力汽车引入了所谓的ZEV保修要求。该规定指出，在前三年（相当于50000英里）内，与驾驶相关的零件不得有缺陷。对于需要更换的高成本零件，该期限设定为7年（相当于70000英里）。此外，8年后（相当于100000英里），电池的剩余容量必须大于80%等。

 

一站式解决方案

新的协议带来便利的同时，对ECU的诊断开发、测试以及诊断仪的更新带来了新的挑战。Vector很早就致力于OBDonUDS和ZEVonUDS协议相关工具的研发，目前可提供一站式全流程的解决方案。

1.

诊断数据库

CANdelaStudio是诊断数据库CDD的编辑工具，支持UDS、OBDⅡ、OBDonUDS、ZEVonUDS协议。手动编辑数据库当然可行，只是耗时耗力。CANdelaStudio从18版本开始，支持导入OBDⅡ、OBDonUDS、ZEVonUDS的诊断数据（注：CDDT中需要支持OBDⅡ或OBDonUDS的诊断服务）。具体操作如下：

1）点击Data Exchange->Import->OBD Digital Annex，选择OBDⅡ或OBDonUDS/ZEVonUDS导入

2）如果需要导入PID、MID和TID等信息，则可加载J1979DA的表格。如果需要导入DTC的信息，则可加载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.

诊断开发

创建/编辑CDD后，将CDD导入Davinci Configurator工具中，配置后即可实现OBDonUDS或ZEVonUDS代码的自动生成。MICROSAR Classic R27开始支持OBDonUDS的配置，R32版本引入ZEVonUDS，作为OBDonUDS的特性实现。

3.

诊断测试

创建/编辑CDD后，可以将CDD导入CANoe中进行诊断的测试仿真。这部分功能和UDS协议在CANoe的应用类似，本文不再赘述。

CANoe.DiVa是诊断测试用例的自动化生成工具，也支持OBD的测试。CANoe.DiVa 15开始支持OBDonUDS的测试，CANoe.DiVa 17开始支持ZEVonUDS的测试。CANoe.DiVa对于OBD的测试配置非常简单，新建工程后选择合适的诊断数据库即可。用户通常有两个选择：

与OBD协议相匹配的、内置的诊断数据库文件（“Built-In OBDonUDS”或“Built-In ZEVonUDS”

与被测ECU匹配的OBD诊断数据库文件，比如CDD

新建工程后，在Test Configuration->Services配置需要测试的诊断内容。
 

CANoe.DiVa同时支持SAE J1699-3（OBDⅡ的一致性测试要求，CANoe.DiVa 17版本开始支持）和SAE J1699-5（OBDonUDS的一致性测试要求，CANoe.DiVa 18版本开始支持）的测试，

4.

诊断仪

Indigo是支持UDS和OBD协议的诊断仪，其优势在于无需定制化开发，加载整车厂的诊断数据库（CDD/ODX）之后即可对ECU或整车进行实时诊断，因此特别适用于开发周期短或者没有定制的工程诊断仪的项目。

Indigo对于OBDonUDS和ZEVonUDS均有很好的支持，Indigo 8开始支持OBDonUDS，Indigo 9开始支持ZEVonUDS。Indigo内嵌OBD协议的解析器，直接支持OBDonUDS和ZEVonUDS协议的解析。直接新建工程，添加OBD的窗口即可完成OBD测试的配置，无需额外配置诊断数据库。Indigo可以自动识别车辆采用的OBD协议。如下是Indigo自动识别的ZEVonUDS和OBDonUDS的车辆信息。

 

小 结

OBDonUDS和ZEVonUDS是近些年提出的，大概率会成为未来主流的车载诊断的法规协议。OBDonUDS将代替OBDⅡ为燃油车的监测提供依据，ZEVonUDS则将为新能源车辆的监测提供依据。OBDonUDS和ZEVonUDS的引入对于ECU诊断功能、测试工具和诊断仪的开发提出了新的挑战，Vector为您提供一站式的解决方案。