摘 要：本文詳細(xì)介紹了OBD規(guī)范對(duì)汽車連接器和外部測(cè)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(duì)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(cè)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(guó)家制定的車載自動(dòng)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(cè)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(guó)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(hào)，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(guó)制定的車載自動(dòng)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(gè)配對(duì)的連接器組成，即汽車連接器和外部測(cè)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(gè)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(cè)試設(shè)備用連接器的功能要求。這些功能要求可分為三個(gè)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(duì)的外部測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)試設(shè)備用連接器的基本尺寸參見圖1和2。外部測(cè)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(cè)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(cè)試設(shè)備用連接器每只應(yīng)可以適配16個(gè)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(cè)試設(shè)備用連接器配合的陽(yáng)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(cè)試設(shè)備用連接器的插合設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到外部測(cè)試設(shè)備接地信號(hào)和基座接地接觸件在其他測(cè)試設(shè)備連接器接觸件電連接之前就完成電接觸。斷開時(shí)，這兩個(gè)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(gè)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(shí)容易連接。
汽車連接器和外部測(cè)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(cè)試設(shè)備仍保持插合狀態(tài)。當(dāng)外部測(cè)試設(shè)備用連接器完全就位時(shí)，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(dòng)連接器上的拉桿來完成插拔。沿分離方向拉動(dòng)外部測(cè)試設(shè)備用連接器使兩個(gè)配對(duì)的連接器分開應(yīng)不會(huì)使兩個(gè)連接器產(chǎn)生任何損壞。
3.6 彈簧線夾
在外部測(cè)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(cè)試設(shè)備用連接器的壽命
外部測(cè)試設(shè)備制造商應(yīng)規(guī)定外部測(cè)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(cè)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(cè)試，并按照2.10中的3)和4)要求在測(cè)試之前插合200次。
2) 接觸件功能參數(shù)
(1) 外部測(cè)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(duì))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(cè)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(cè)定)：3 mΩmax;
(2)每個(gè)接觸件對(duì)電纜線之間的電阻：初次插合時(shí)為10 mΩ。
(3)低電流下的接觸件電阻：初次插合時(shí)為100 mΩ(按照ISO8092-2、4.8.1.2條款要求用100μA/20mV的恒定電流測(cè)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(cè)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(cè)試，其最小值應(yīng)為20MΩ。
(2) 按照ISO8092-2標(biāo)準(zhǔn)4.7.1測(cè)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(cè)試的全部裝有16個(gè)接觸件對(duì)的連接器的插拔力，其最小值應(yīng)為88 N。
(4)具有16個(gè)接觸件對(duì)的連接器的插合力：
a. 沒有彈簧線夾時(shí)，其最大值為110N;
b. 帶有彈簧線夾時(shí)，其最大值為142N，參見圖1所示。
(5)當(dāng)施加一個(gè)300N的力時(shí)，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(huì)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(cè)試應(yīng)在沒有與外部測(cè)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(gè)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(cè)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(cè)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(shí)間最長(zhǎng)為10s;
·在溫度110℃±2 ℃下至少30m;
·轉(zhuǎn)換時(shí)間最長(zhǎng)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(duì)濕度(RH)在45~75% 的環(huán)境中保持4h;
·在0.5 h時(shí)間內(nèi)，將溫度tc提高到55℃±2℃，相對(duì)濕度(RH)達(dá)到95%~99%;
·在溫度tc提高到55℃±2℃，相對(duì)濕度達(dá)到95%~99%保持10h;
·在2.5h時(shí)間內(nèi)，將溫度tc降低到–40 ℃±2 ℃(在這一過程中相對(duì)濕度不受控制，下同);
·在–40 ℃± 2℃溫度下保持2h;
·在1.5 h時(shí)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(shí)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(cè)試方法——用下列循環(huán)試驗(yàn)進(jìn)行15次：
·在95 %的相對(duì)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(gè)相互垂直軸向、用50 g的加速度沖擊3次。
(4) 振動(dòng)：在室內(nèi)溫度下，連接器的3個(gè)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(dòng)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(cè)試設(shè)備用連接器接觸件標(biāo)識(shí)
汽車連接器和外部測(cè)試設(shè)備用連接器接觸件的標(biāo)識(shí)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(hào)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(hào)。
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(huì)影響符合SAE J1978 [3]的工具的運(yùn)轉(zhuǎn)也不會(huì)對(duì)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(cè)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(cè)試設(shè)備用連接器接觸件4對(duì)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(hào)接地，并在汽車連接器中實(shí)施以便為外部測(cè)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(cè)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(hào)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(cè)試設(shè)備用連接器接觸件5對(duì)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(hào)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(huì)影響符合SAE J1978的工具的運(yùn)轉(zhuǎn)也不會(huì)對(duì)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(gè)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(huì)影響符合SAE J1978的工具的運(yùn)轉(zhuǎn)也不會(huì)對(duì)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(hào)。
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(huì)影響符合SAE J1978的工具的運(yùn)轉(zhuǎn)也不會(huì)對(duì)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(hào)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(huì)影響符合SAE J1978的工具的運(yùn)轉(zhuǎn)也不會(huì)對(duì)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(huì)影響符合SAE J1978的工具的運(yùn)轉(zhuǎn)，也不會(huì)對(duì)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(cè)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(gè)基準(zhǔn)電壓。建議采用保險(xiǎn)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(shí)，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(cè)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(cè)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(cè)試設(shè)備用連接器接觸件1、3、8、9、11、12和13
外部測(cè)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(cè)試設(shè)備制造商自行確定。
外部測(cè)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(duì)于信號(hào)接地來說，其阻抗大于500kΩ，相對(duì)于底盤接地，其阻抗大于500kΩ。
在這些外部測(cè)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(cè)試設(shè)備用戶或外部測(cè)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(cè)試設(shè)備用連接器接觸件2、6、7、10、14和15
外部測(cè)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(duì)的接觸件的用途和使用兼容。
3)外部測(cè)試設(shè)備用連接器接觸件4
外部測(cè)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(cè)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(cè)試設(shè)備用連接器。
4)外部測(cè)試設(shè)備用連接器接觸件5
外部測(cè)試設(shè)備用連接器接觸件5用于信號(hào)接地。這一接觸件應(yīng)用于SAE J1978外部測(cè)試設(shè)備中，為汽車通信收發(fā)器提供信號(hào)接地基準(zhǔn)，其電流不應(yīng)超過1.5A。
5)外部測(cè)試設(shè)備用連接器接觸件16
外部測(cè)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(cè)試設(shè)備提供基準(zhǔn)電壓。
4.6 外部測(cè)試設(shè)備用連接器接觸件保護(hù)
所有與外部測(cè)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(cè)試設(shè)備用連接器接觸件失效時(shí)這些電路就不會(huì)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(hào)接地。
4.7 外部測(cè)試設(shè)備用連接器接觸件4、5和外部測(cè)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(cè)試設(shè)備用連接器接觸件4和5;
·外部測(cè)試設(shè)備用連接器接觸件4和外部測(cè)試設(shè)備外表面;
·外部測(cè)試設(shè)備用連接器接觸件5和外部測(cè)試設(shè)備外表面。
5 結(jié)論
通過對(duì)汽車連接器和外部測(cè)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。 |
