摘 要：本文詳細(xì)介紹了OBD規(guī)范對汽車連接器和外部測試設(shè)備連接器功能方面所做的一些規(guī)范和要求。這些規(guī)范和要求對汽車及相關(guān)連接器的設(shè)計(jì)與開發(fā)具有一定的指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞：汽車;外部測試設(shè)備;連接器;接觸件;標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范
1 前言
目前，歐美一些國家制定的車載自動診斷系統(tǒng)(OBD)規(guī)范要求在旅行車和輕型和中型卡車安裝一種標(biāo)準(zhǔn)化連接器，以借助于“通用”測試設(shè)備獲取儀表板上的診斷信息。本文將闡述其物理連接的具體要求和相關(guān)插針的使用要求。
SAE J1962規(guī)范要求的編制原本是為了滿足1996年車型及后續(xù)車型汽車的美國OBD要求。而ISO 15031-3規(guī)范則是根據(jù)SAE J1962開發(fā)的，主要是用來滿足2023年車型及后續(xù)車型汽車的歐洲OBD要求，并添加了改型的連接器型號，以適應(yīng)24V系統(tǒng)汽車規(guī)范要求。本文件在技術(shù)上等效于ISO/DIS 15031-3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
本文件用于滿足美國制定的車載自動診斷系統(tǒng)(OBD)規(guī)范所規(guī)定的OBD連接器要求。本文件所規(guī)定的診斷連接系統(tǒng)由兩個配對的連接器組成，即汽車連接器和外部測試設(shè)備用連接器。
1) 汽車連接器的功能要求。這些功能要求可分為四個主要部分：連接器的位置/檢查、連接器設(shè)計(jì)、連接器接觸件定位、連接器和相關(guān)電路的電性能要求。
2) 外部測試設(shè)備用連接器的功能要求。這些功能要求可分為三個主要部分：連接器設(shè)計(jì)、連接器接觸件定位、連接器和相關(guān)電路的電性能要求。
2 汽車連接器的位置/檢查
2.1 位置一致性
1) A型汽車連接器的位置
如果采用A型汽車連接器，連接器應(yīng)位于旅客或駕駛員室儀器盤駕駛員一側(cè)到汽車中心線以外300mm之間的區(qū)域，并連接到儀表盤上，容易從駕駛員座位上將其取出。最佳位置應(yīng)該位于方向盤軸和汽車中心線之間。汽車連接器的安裝應(yīng)便于其正常插拔。
2) B型汽車連接器的位置
如果采用B型汽車連接器，那么，連接器應(yīng)位于旅客或駕駛員室儀器盤駕駛員一側(cè)(包括外側(cè))到汽車中心線以外750mm之間的區(qū)域。它應(yīng)該與儀表盤連接，容易從駕駛員座位或副駕駛員座位或從外面將其取出，進(jìn)行檢修。汽車連接器的安裝應(yīng)便于其正常插拔。
2.2 便于檢查
便于檢查就是無須借助專用工具即可拆卸儀表盤蓋子、連接器蓋或任何隔板。汽車連接器應(yīng)夾緊、定位，這樣所配對的外部測試設(shè)備用連接器可以單手進(jìn)行插入或進(jìn)行盲插。圖4表示汽車中已經(jīng)連接的診斷系統(tǒng)連接器檢查區(qū)。
2.3 易見性
汽車連接器應(yīng)該位于乘客(前座和后座)在正常視角下看不到的地方。不過，技術(shù)維修人員蹲下之后應(yīng)該容易看到。
2.4 汽車運(yùn)行
汽車連接器與外部測試設(shè)備的連接應(yīng)不影響汽車物理和電氣元件的正常運(yùn)行。
3 汽車及外部測試設(shè)備連接器的設(shè)計(jì)
3.1 尺寸規(guī)格
汽車和外部測試設(shè)備用連接器的基本尺寸參見圖1和2。外部測試設(shè)備用連接器的B型連接器應(yīng)可以與汽車連接器的A型B型配合，并保證符合連接器電氣、機(jī)械和大氣環(huán)境性能;外部測試設(shè)備用連接器中A型連接器應(yīng)可以與汽車連接器的A型配合，并保證符合連接器電氣、機(jī)械和大氣環(huán)境性能要求。
3.2 接觸件數(shù)量
汽車和外部測試設(shè)備用連接器每只應(yīng)可以適配16個接觸件。
3.3 接觸件要求
1) 接觸件類型
汽車連接器應(yīng)由與外部測試設(shè)備用連接器配合的陽接觸件組成。
2) 接觸件間距
接觸件間距參見附圖A1、A2、B1和B2(略)。
3.4 連接器的插合
外部測試設(shè)備用連接器的插合設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮到外部測試設(shè)備接地信號和基座接地接觸件在其他測試設(shè)備連接器接觸件電連接之前就完成電接觸。斷開時，這兩個相同的接觸件應(yīng)不喪失電接觸性能，直到其他所有接觸件分離為止。
3.5 連接器形狀/特征
兩個連接器的配合部分其形狀應(yīng)為“D”形。連接器應(yīng)具有容易辨別的極化特性，以便在單手操作/盲插時容易連接。
汽車連接器和外部測試設(shè)備用連接器應(yīng)具有鎖緊功能，以保證在正確連接的情況下外部測試設(shè)備仍保持插合狀態(tài)。當(dāng)外部測試設(shè)備用連接器完全就位時，其鎖緊機(jī)構(gòu)可以提供一種正向壓力。這種鎖緊特性無須觸動連接器上的拉桿來完成插拔。沿分離方向拉動外部測試設(shè)備用連接器使兩個配對的連接器分開應(yīng)不會使兩個連接器產(chǎn)生任何損壞。
3.6 彈簧線夾
在外部測試設(shè)備用連接器上可以使用選用的彈簧線夾，參見圖1中的相關(guān)規(guī)定。
圖1 彈簧線夾詳圖(圖中尺寸均為mm，下同)
3.7 溫度類別
所選材料的最小溫度范圍應(yīng)符合ISO8092-2表3中規(guī)定的環(huán)境溫度范圍類別2的要求：即-40 ℃~+85C°。
3.8 外部測試設(shè)備用連接器的壽命
外部測試設(shè)備制造商應(yīng)規(guī)定外部測試設(shè)備連接器的最小插拔次數(shù)能滿足規(guī)定要求。
3.9 應(yīng)力消除
外部測試設(shè)備用連接器應(yīng)為與其相聯(lián)的線纜提供應(yīng)力釋放特性。
3.10 接觸件、連接器參數(shù)和性能要求
1) 樣品的準(zhǔn)備
取出未用的新樣品，在2.10中的5)條件下進(jìn)行測試，并按照2.10中的3)和4)要求在測試之前插合200次。
2) 接觸件功能參數(shù)
(1) 外部測試設(shè)備用連接器的簧片尺寸：應(yīng)符合圖2所顯示的尺寸要求;
(2) 最小電流
接觸件的載流能力：在20C°溫度下其直流電流為10A;
(3) 溫度范圍應(yīng)符合ISO 8092-2表3中規(guī)定的環(huán)境溫度類別2的要求：即–40 ℃~+ 85C°;
(4) 電壓范圍符合ISO 16750-2規(guī)定：–0.05 ~30.0Vd.c.
(5) 接觸件應(yīng)接受的電纜線導(dǎo)體的截面積：0.75mm2和18AWG。
圖2 接觸簧片詳圖
3) 接觸件的性能要求
接觸件系統(tǒng)(即配合的接觸件對)應(yīng)滿足3.10.5條款(1)和(2)中所列出的環(huán)境暴露性能要求。接觸件電阻的測試應(yīng)按照ISO8092-2中4.8.1.1條的規(guī)定進(jìn)行。
(1)接口電阻(在1A下測定)：3 mΩmax;
(2)每個接觸件對電纜線之間的電阻：初次插合時為10 mΩ。
(3)低電流下的接觸件電阻：初次插合時為100 mΩ(按照ISO8092-2、4.8.1.2條款要求用100μA/20mV的恒定電流測試)。
4) 連接器系統(tǒng)性能要求
連接器系統(tǒng)應(yīng)滿足下面2.10中的5)所列出的環(huán)境暴露(1)~(5)所述的性能要求。測試應(yīng)在室溫(23℃±5 ℃)下進(jìn)行。
(1) 鄰近接觸件之間的絕緣電阻按照ISO 8092-2中4.12要求進(jìn)行測試，其最小值應(yīng)為20MΩ。
(2) 按照ISO8092-2標(biāo)準(zhǔn)4.7.1測得的基座接觸件保持力，其最小值為80N。
(3) 按照ISO8092-2中的4.3.1測試的全部裝有16個接觸件對的連接器的插拔力，其最小值應(yīng)為88 N。
(4)具有16個接觸件對的連接器的插合力：
a. 沒有彈簧線夾時，其最大值為110N;
b. 帶有彈簧線夾時，其最大值為142N，參見圖1所示。
(5)當(dāng)施加一個300N的力時，其極化特性應(yīng)可防止連接器發(fā)生誤插現(xiàn)象。
(6)固定特性：汽車連接器的固定特性應(yīng)可以承受沿著插拔方向施加于連接器配合面的300N的力而不會出現(xiàn)任何機(jī)械和電氣故障。
5) 汽車連接器的快速環(huán)境暴露
汽車連接器的快速環(huán)境測試應(yīng)在沒有與外部測試設(shè)備用連接器插合之前進(jìn)行。用獨(dú)立的樣品組完成(1)～(4)各個環(huán)境暴露試驗(yàn)。暴露試驗(yàn)之后，汽車連接器應(yīng)與原來的外部測試設(shè)備用連接器插合完成2.10中的3)和2.10中第4)條性能測試。
(1)熱循環(huán)：按照下列步驟讓樣品完成1000次熱循環(huán)試驗(yàn)，參見標(biāo)準(zhǔn)ISO 8092-2第4.22條規(guī)定：
·在–40℃±2 ℃的溫度下至少試驗(yàn)30m;
·轉(zhuǎn)換時間最長為10s;
·在溫度110℃±2 ℃下至少30m;
·轉(zhuǎn)換時間最長為10s。
(2) 溫度/濕度循環(huán)：按照下列步驟讓樣品完成15次循環(huán)試驗(yàn)：
·在tc =23℃±5 ℃室內(nèi)溫度，且相對濕度(RH)在45~75% 的環(huán)境中保持4h;
·在0.5 h時間內(nèi)，將溫度tc提高到55℃±2℃，相對濕度(RH)達(dá)到95%~99%;
·在溫度tc提高到55℃±2℃，相對濕度達(dá)到95%~99%保持10h;
·在2.5h時間內(nèi)，將溫度tc降低到–40 ℃±2 ℃(在這一過程中相對濕度不受控制，下同);
·在–40 ℃± 2℃溫度下保持2h;
·在1.5 h時間內(nèi)，將溫度由–40 ℃±2 ℃提高到85℃±2 ℃;
·在85℃±2 ℃溫度下保持2h;
·在0.5 h時間內(nèi)，讓溫度回到23℃±5 ℃的室內(nèi)溫度。
溫度/濕度循環(huán)的替代測試方法——用下列循環(huán)試驗(yàn)進(jìn)行15次：
·在95 %的相對濕度和40℃條件下保持16h;
·在–40 ℃溫度下保持2h;
·在+ 85℃溫度下保持2h;
·在室內(nèi)溫度下保持4h。
(3)機(jī)械沖擊：在連接器的3個相互垂直軸向、用50 g的加速度沖擊3次。
(4) 振動：在室內(nèi)溫度下，連接器的3個相互垂直軸向、用15g的加速度和振幅為1.5mm±0.15mm的正弦波振動2h。
4 接觸件定位及相關(guān)電路規(guī)范要求
4.1 汽車和外部測試設(shè)備用連接器接觸件標(biāo)識
汽車連接器和外部測試設(shè)備用連接器接觸件的標(biāo)識參見圖3和表1。
圖3 汽車連接器接觸件插合端視圖
表1 接觸件的一般定位
4.2 一般接觸件的定位
接觸件定位規(guī)定見表1所示。
4.3 汽車連接器接觸件的定位
1)汽車連接器接觸件1、3、8、9、11、12和13
汽車連接器接觸件1、3、8、9、11、12和13的定位可由汽車制造商自行確定。
2)汽車連接器接觸件2
如果汽車中使用SAE J1850 10.4VPW來提供OBD所要求的通信服務(wù)，那么，汽車連接器接觸件2應(yīng)為SAE J1850 10.4 VPW信號連接。
如果汽車中使用SAE J1850 41.6 PWM來提供所要求的OBD通信服務(wù)，那么，汽車連接器接觸件2應(yīng)為總線連接的正向信號。
如果汽車中既不使用SAE J1850 41.6 PWM也不使用SAE J1850 41.6 PWM來提供所要求的OBD通信服務(wù)，那么，假定這一用途不會影響符合SAE J1978 [3]的工具的運(yùn)轉(zhuǎn)也不會對其造成損壞的話，這一接觸件的用途應(yīng)由汽車制造商自行確定。
3)汽車連接器接觸件4
汽車連接器接觸件4用于底盤接地，應(yīng)與汽車底盤實(shí)現(xiàn)電連接，以便為外部測試設(shè)備提供電源接地，參見SAEJ1978。
附注：3.5節(jié)中第3)條外部測試設(shè)備用連接器接觸件4對這一接觸件的使用做了相應(yīng)規(guī)定。
4) 汽車連接器接觸件5
汽車連接器接觸件5用于信號接地，并在汽車連接器中實(shí)施以便為外部測試設(shè)備中的通信收發(fā)器提供一種接地基準(zhǔn)電壓，也可以為SAE J1978中的測試設(shè)備提供電源接地。
接觸件5在汽車中的應(yīng)用則應(yīng)考慮到汽車中所用的OBD通信接口噪音的形成和節(jié)點(diǎn)-節(jié)點(diǎn)電壓偏差方面的限制條件。建議采用電池負(fù)極(-)、普通汽車的完全信號接地、邏輯電路連接點(diǎn)或汽車中為了減小節(jié)點(diǎn)-節(jié)點(diǎn)電壓偏差的其他連接點(diǎn)。
附注：3.5節(jié)中第4)條外部測試設(shè)備用連接器接觸件5對這一接觸件的使用做了相應(yīng)規(guī)定。
5)汽車連接器接觸件6
如果汽車中使用ISO15765-4來提供所要求的OBD通信服務(wù)，那么，汽車連接器接觸件6應(yīng)為CAN-HIGH總線信號連接。
如果在汽車中沒有使用ISO15765-4來提供所要求的OBD通信服務(wù)，假定這一用途不會影響符合SAE J1978的工具的運(yùn)轉(zhuǎn)也不會對其造成損壞，那么，這一接觸件的用途可由汽車制造商自行確定。
6)汽車連接器接觸件7
如果在汽車中使用一個2芯或1芯的ISO9141-2或ISO14230-4[4]接口來提供OBD所要求的通信服務(wù)，那么，汽車連接器接觸件7應(yīng)是ISO9141-2或ISO14230-4接口的K電路。
如果在汽車中既不采用2芯也不采用1芯ISO9141-2或ISO14230-4接口來提供OBD所要求的通信服務(wù)，那么，這一接觸件的用途由汽車制造商自行確定。假定這一用途不會影響符合SAE J1978的工具的運(yùn)轉(zhuǎn)也不會對其造成損壞。
7)汽車連接器接觸件10
如果在汽車中采用SAE J1850 41.6 PWM接口來提供OBD所要求的通信服務(wù)，汽車連接器接觸件10應(yīng)為SAE J1850 41.6 PWM接口的總線負(fù)極信號。
如果在汽車中沒有使用SAE J1850 41.6 PWM接口來提供OBD所要求的通信服務(wù)，假定這一用途不會影響符合SAE J1978的工具的運(yùn)轉(zhuǎn)也不會對其造成損壞，這一接觸件的用途可由汽車制造商自行確定。
8)汽車連接器接觸件14
如果在汽車中采用ISO15765-4CAN來提供所要求的OBD通信服務(wù)，那么，接觸件14汽車連接器應(yīng)為CAN-LOW總線信號連接。
如果在汽車中沒有使用ISO15765-4以提供所要求的OBD通信服務(wù)，那么，這一接觸件的用途由汽車制造商自行確定。假定這一用途不會影響符合SAE J1978的工具的運(yùn)轉(zhuǎn)也不會對其造成任何損壞。
9)汽車連接器接觸件15
如果在汽車中采用一種2芯ISO9141-2或ISO14230-4接口來提供OBD所要求的通信服務(wù)，那么，接觸件15汽車連接器應(yīng)是ISO9141-2或ISO14230-4接口的L電路。
如果在汽車中既沒有采用一種2芯ISO9141-2或ISO14230-4接口來提供所要求的OBD通信服務(wù)，那么，這一接觸件的用途由汽車制造商自行確定。假定這一用途不會影響符合SAE J1978的工具的運(yùn)轉(zhuǎn)，也不會對其造成任何損壞。
10)汽車連接器接觸件16
汽車連接器接觸件16主要為外部測試設(shè)備提供永久性的正極電壓，既可以提供電源電壓，也可以作為K電路通信的一個基準(zhǔn)電壓。建議采用保險絲或其他電路元件來保護(hù)這一連接。這一電路可以與其他電路編成組。
(1)根據(jù)附圖A1和A2規(guī)定，A型連接器接觸件16的標(biāo)稱電源電壓應(yīng)為12 Vd.c.，所支持的電流最小為4.0A;
(2)根據(jù)附圖B1和B2規(guī)定，B型連接器接觸件16的標(biāo)稱電源電壓應(yīng)為24 Vd.c.，所支持的電流最小為2.0A。
4.4 汽車連接器接觸件的保護(hù)
汽車連接器接觸件發(fā)生短路時，汽車制造商建議應(yīng)提供電路保護(hù)。這種保護(hù)僅限于外部測試設(shè)備與它插合前汽車連接器的現(xiàn)行電壓范圍內(nèi)。
4.5 外部測試設(shè)備用連接器接觸件定位及相關(guān)電路規(guī)范要求
1) 外部測試設(shè)備用連接器接觸件1、3、8、9、11、12和13
外部測試設(shè)備用連接器接觸件1、3、8、9、11、12和13的使用應(yīng)由測試設(shè)備制造商自行確定。
外部測試設(shè)備用連接器接觸件一般應(yīng)處于高阻抗?fàn)顟B(tài)，即相對于信號接地來說，其阻抗大于500kΩ，相對于底盤接地，其阻抗大于500kΩ。
在這些外部測試設(shè)備用連接器接觸件的條件由這種高阻抗?fàn)顟B(tài)發(fā)生其他變化以前，外部測試設(shè)備用戶或外部測試設(shè)備應(yīng)檢定這些汽車連接器接觸件的使用是否合適。
圖4 汽車診斷連接器檢查區(qū)
2)外部測試設(shè)備用連接器接觸件2、6、7、10、14和15
外部測試設(shè)備用連接器接觸件2、6、7、10、14和15的用途和使用是否與汽車連接器中與其配對的接觸件的用途和使用兼容。
3)外部測試設(shè)備用連接器接觸件4
外部測試設(shè)備用連接器接觸件4用于底盤接地。這一接觸件可以用于外部測試設(shè)備的用電源接地。這一接觸件屬于選用件，可以用于外部測試設(shè)備用連接器。
4)外部測試設(shè)備用連接器接觸件5
外部測試設(shè)備用連接器接觸件5用于信號接地。這一接觸件應(yīng)用于SAE J1978外部測試設(shè)備中，為汽車通信收發(fā)器提供信號接地基準(zhǔn)，其電流不應(yīng)超過1.5A。
5)外部測試設(shè)備用連接器接觸件16
外部測試設(shè)備用連接器接觸件16用于永久性正極電壓，以提供工作電源并為外部測試設(shè)備提供基準(zhǔn)電壓。
4.6 外部測試設(shè)備用連接器接觸件保護(hù)
所有與外部測試設(shè)備用連接器接觸件連接的電路建議應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施。這樣，外部測試設(shè)備用連接器接觸件失效時這些電路就不會出現(xiàn)任何故障：
(1) 連接到汽車連接器接觸件16——用作永久性的正極電壓;
(2) 連接到汽車連接器接觸件4——汽車底盤接地;
(3) 連接到汽車連接器接觸件5——汽車信號接地。
4.7 外部測試設(shè)備用連接器接觸件4、5和外部測試設(shè)備外表面之間的最小阻抗
下列各項(xiàng)之間的最小阻抗應(yīng)為1MΩ：
·外部測試設(shè)備用連接器接觸件4和5;
·外部測試設(shè)備用連接器接觸件4和外部測試設(shè)備外表面;
·外部測試設(shè)備用連接器接觸件5和外部測試設(shè)備外表面。
5 結(jié)論
通過對汽車連接器和外部測試設(shè)備用連接器接觸件的特性描述，規(guī)范了汽車及相關(guān)連接器的設(shè)計(jì)與開發(fā)，給連接器的設(shè)計(jì)開發(fā)人員提供必要的參考。 |
