【科普系列】DTC深度剖析
前言
DTC作为汽车故障诊断的核心标识，如同车辆的“医疗档案”，可以让工程师精准定位故障。从简单的传感器故障到复杂的网络通信问题，DTC系统通过精密的编码规则、状态管理和老化机制，构建了一套完整的故障生命周期管理体系。本文内容基于ISO14229-1和ISO15031-6规范创建，详细介绍了DTC组成格式、DTC状态位、DTC状态置位的算法、DTC的老化机制。
一、DTC定义
DTC：Diagnostic Trouble Code，诊断故障码，是故障类型的身份ID号码，用于汽车故障时对故障部位及原因的排查。
当ECU检测到一个故障时，其将在存储器中存储对应的一个代码，此代码被称为故障代码。除故障代码外，ECU还可能存储与此故障相关的故障状态、快照信息及扩展信息。
二、DTC的组成
基本格式
|
DTC |
||
|
DTC High Byte |
DTC Middle Byte |
DTC Low Byte |
|
字节1 |
字节2 |
字节3 |
其中，DTC High Byte和DTC Middle Byte这两个字节表示故障内码，DTC Low Byte表示故障类型。
1.故障内码与5位标准故障码的对应关系
DTCHighByte、DTCMiddleByte这两个字节表示故障内码，对应5位标准故障码（第一位是字母，后面四位是数字）。
示例："B123416"这个故障码中的"B1234"为故障内码；最后面的"16"则是DTCLowByte的内容。故障内码与5位标准故障码的位置对应关系如下：
|
故障内码 |
DTCHighByte |
DTCMiddleByte |
||||||||||||||
|
Bit 7 |
Bit 6 |
Bit 5 |
Bit 4 |
Bit 3 |
Bit 2 |
Bit 1 |
Bit 0 |
Bit 7 |
Bit 6 |
Bit 5 |
Bit 4 |
Bit 3 |
Bit 2 |
Bit 1 |
Bit 0 |
|
|
五位标准故障码 |
第一位 |
第二位 |
第三位 |
第四位 |
第五位 |
|||||||||||
|
B |
1 |
2 |
3 |
4 |
||||||||||||
- 第一位长度2个bit（Bit15~14）是字母，表示故障所属系统；有如下的四种情况：
|
故障内码(Bit15 Bit14) |
标准故障码的表示字符1 |
所属系统 |
|
00 |
P |
Powertrain：动力系统故障 |
|
01 |
C |
Chassis：底盘故障 |
|
10 |
B |
Body：车身故障 |
|
11 |
U |
Network：网络故障 |
- 第二位长度2个Bit（Bit13~12）是数字，表示故障类型（用的哪种法规）；有如下的四种情况：
|
故障内码(Bit13 Bit12) |
标准故障码的表示字符2 |
所属系统 |
|
00 |
0 |
ISO/SAE标准定义的故障码 |
|
01 |
1 |
制造商自定义的故障码 |
|
10 |
2 |
ISO/SAE预留 |
|
11 |
3 |
ISO/SAE预留 |
- 第三位长度4个Bit（Bit11~8）是数字，表示故障所属的子系统，按照4个Bit解析成1个16进制字符
- 第四和第五位长度8个Bit（Bit7~0），分别按照4个Bit解析成2个16进制字符，是数字，表示具体故障对象和类型
2.故障种类和子类型DTCLowByte
DTCLowByte这个字节表示Failure Type Byte(FTB)，包含Failure Category和Failure Sub Type两个部分（ISO 15031-6中的DTCLowByte表示Failure Type Byte(FTB)，而ISO 14229-1中的DTC LowByte表示ID序号）。具体种类和类型在ISO15031-6中详细定义。
故障种类：
ISO 14229-1中故障类型定义
三、基本概念
1、操作循环（OperationCycle）
各种操作循环是计算周期相关状态信息（如testCompleteThisOperationCycle）的基础，定义了测试的开始和结束条件，OperationCycle开始时开始检测故障，结束时停止检测。
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操作循环的类型 |
说明 |
描述 |
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DEM_OPCYC_IGNITION |
Ignition ON/OFF cycle |
KL15电on与off之间的循环（点火循环） |
|
DEM_OPCYC_POWER |
Power ON/OFF cycle |
KL30电on与off之间的循环 |
2、确认阈值(Confirmation Threshold)
确认此故障一直存在的Operation Clycle个数，将其认定为历史故障（ConfirmedDTC），在老化(aging)或手动清除前confirmed DTC状态位会一直存储在EEPROM。
3、老化计数器（AgingCounter）
老化计数器用于特定诊断故障代码的测试都没有失败（testFailed）的连续操作循环的计数。当一个OpreationCycle没有检测到testFailed，AgingCounter就会自加1，同时DTC status的bit0就会清0。该数值应存储于EEPROM。如果在一个操作循环中有任何已失败的测试结果出现，则老化计数器将重置为“0”。
4、老化阈值（Aging Threshold）
在制造商或法规规定的操作循环内，特定诊断故障代码的测试未出现“失败”结果，这个规定的操作循环的次数就称为老化阈值。DTC的Confirmed状态位将会被清除，同时DTC从non-volatile内存中清除。也就是说此故障已经完成了老化，可以自愈。
四、DTC状态位
从汽车ECU中读取储存的DTC故障码时，除了故障码本身，还可以读出很多其它的信息，包括优先级、发生次数计数器、发生时的里程和时间，以及本节中所讲的状态位（DTC status）。
这个状态位包含1个byte，这里面的8个bit都有各自的含义，但是这8个bit不一定都要使用，各个主机厂可以根据自己的需求使用其中的几个，也可以全部使用。下图是UDS对DTC status这8个bit的定义。
|
Bit |
名称 |
置1表示 |
|
0 |
testFailed |
该DTC最近的测试结果为失败 |
|
1 |
testFailedThisOperationCycle |
当前操作循环报告该DTC处于故障状态 |
|
2 |
pendingDTC |
DTC在当前或前一个操作循环处于故障状态 |
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3 |
confirmedDTC |
DTC在请求时经过确认 |
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4 |
testNotCompletedSinceLastClear |
自从上一次故障码清除后测试尚未完成 |
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5 |
testFailedSinceLastClear |
自从上一次故障码清除后测试至少失败一次 |
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6 |
testNotCompletedThisOperationCycle |
本操作循环测试未完成 |
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7 |
warningIndicatorRequested |
与该DTC相关的报警指示灯的状态 |
1、bit0：testFailed（当前故障）
通常来说，ECU会周期地检测故障是否存在，如果在最近一次的测试中，测试结果为失败，则相应DTC的这一个状态位就要被置1，表示出错。但是它不一定被ECU存储到non-volatile memory中，只有当pendingDTC或confirmedDTC被置1时DTC才会被存储。当错误消失或者诊断仪执行了清除DTC指令时，testFailed会再次被置0。
testFailed状态位置位算法：
ISO 14229-1中testFailed状态位置位示意图
- 置1：表示该DTC此时发生了故障
- 清0：a）testPass；b）14服务清除DTC
2、bit1：testFailedThisOperationCycle
这个bit用于标识某个DTC在当前的OperationCycle中是否出现过testFailed置1的情况，即是否出现过错误。OperationCycle的起始点是ECU通过网络管理唤醒到ECU通过网络管理进入睡眠，对于没有网络管理的ECU，这个起始点就是KL15通断。通过bit0我们无法判断某个DTC是否出现过，比如，当前testFailed=0，说明当前这个DTC没有出错，如果testFailedThisOperationCycle=1的话，就说明这个DTC在当前这个OperationCycle中出过错，但是当前错误又消失了。
testFailedThisOperationCycle状态位置位算法：
ISO 14229-1中testFailedThisOperationCycle状态位置位示意图
- 置1：在当前的操作循环内，该DTC发生过故障
- 清0：a）开启新的操作循环；b）14服务清除DTC
3、bit2：pendingDTC
根据规范的解释，pendingDTC=1表示某个DTC在当前或者上一个OperationCycle中是否出现过。pendingDTC位其实是位于testFailed和confirmedDTC之间的一个状态，有的DTC被确认的判定条件比较严苛，需要在多个OperationCycle中出现才可以被判定为confirmed的状态，此时就需要借助于pendingDTC位了。pendingDTC=1的时候，DTC就要被存储下来了。如果当前OperationCycle中故障发生，pendingDTC=1，但是在下一个OperationCycle中，故障没有了，pendingDTC仍然为1，再下一个OperationCycle中，故障仍然不存在，那么pendingDTC就可以置0了。
pendingDTC状态位置位算法：
ISO 14229-1中pendingDTC状态位置位示意图
- 置1：原本无故障，但在上一次或当前操作循环中出现一次测试结果为Failed
- 清0：a）在上一个操作循环和当前操作循环均未发生故障（pending被置位后，需要连续两次OperateCycle没有监测到故障）；b）14服务清除DTC
4、bit3：confirmedDTC（历史故障）
当confirmedDTC=1时，则说明某个DTC已经被存储到ECU的non-volatile memory中，说明这个DTC曾经满足了被confirmed的条件。但是请注意，confirmedDTC=1时，并不意味着当前这个DTC仍然出错，如果confirmedDTC=1，但testFailed=0，则说明这个DTC表示的故障目前已经消失了。
confirmedDTC状态位置位算法：
ISO 14229-1中confirmedDTC状态位置位示意图
- 置1：满足confirmed条件（几个连续的操作循环检测到故障），此时该DTC已被存储至EEPROM中
- 清0：a）当操作循环次数已满足老化阈值；b）14服务清除DTC；c）故障记忆溢出
5、bit4：testNotCompletedSinceLastClear
这个bit用于表示，自从上次调用了清除DTC的服务之后，是否成功地执行了对某个DTC的测试（不管测试结果是什么，只关心是否测了）。因为很多DTC的测试也是需要满足某些边界条件的，并不是ECU上电就一定会对DTC进行检测。
testNotCompletedSinceLastClear状态位置位算法：
ISO 14229-1中testNotCompletedSinceLastClear状态位置位示意图
- 置1：自从清DTC之后还没有完成过针对该DTC的测试
- 清0：自从清DTC之后已经完成过针对该DTC的测试
6、bit5：testFailedSinceLastClear
这个位与bit1:testFailedThisOperationCycle有些类似，后者表示某个DTC在当前的OperationCycle中是否出现过testFailed置1的情况，而testFailedSinceLastClear表示的是在上次执行过清除DTC之后某个DTC是否出过错。
testFailedSinceLastClear状态位置位算法：
ISO 14229-1中testFailedSinceLastClear状态位置位示意图
- 置1：自上次清除诊断信息以来，DTC测试至少返回了一次失败的结果
- 清0：a）满足老化阈值；b）故障记忆溢出；c）清除DTC后
7、bit6：testNotCompletedThisOperationCycle
这个位与bit4：testNotCompletedSinceLastClear类似，后者表示自从上次调用了清除DTC的服务之后，是否成功地执行了对某个DTC的测试。而testNotCompletedThisOperationCycle则表示在当前OperationCycle中是否成功地执行了对某个DTC的测试。
testNotCompletedThisOperationCycle状态位置位算法：
- 置1：a）指示DTC测试在当前操作循环内尚未运行完毕；b）14服务清除DTC
- 清0：测试运行并且通过或失败；
8、bit7：warningIndicatorRequested
某些比较严重的DTC会与用户可见的警告指示相关联，比如仪表上的报警灯，或者是文字，或者是声音。这个warningIndicatorRequested就用于此类DTC。如果这个DTC不支持警告指示，则这个位永远置0。
warningIndicatorRequested状态位置位算法：
ISO 14229-1中WarningIndicatorRequested状态位置位示意图
- 置1：ECU请求激活警告指示
- 清0：ECU不请求激活警告指示
五、DTCAging（DTC老化）
DTC诊断故障代码一旦生成，将会一直保留，直到通过发送诊断指令清除，或者通过诊断故障代码老化机制确定此故障不复存在。当一直处于TestPassed，可将这个DTC清除掉，这个过程的结果被称为self-healing，而这个过程，我们就叫做DTC的老化。
在诊断自恢复过程中，往往会定义30个或40个循环周期作为自恢复的条件。原因是：在一个相对较长的过程中，如果车辆没有发生这个故障，可以认为这个故障是一个偶发的现象，也可以认为现在的车辆处于一个相对稳定的状态，因而，可以将这个故障码清除。
DTC AgingCounter例子：
ISO 14229-1中DTC AgingCounter示例
- DTCAging计数器在完成测试未失败的第一个操作循环后递增为1，DTCAging计数器开始计数的条件是：testFailed=0,PendingDTC=0,ComfiredDTC=1。
- pendingDTC=0的条件是在一个操作循环后测试完成且未失败（testNotCompletedThisOperationCycle=0，tesetFailed=0，tesetFailedThisOperationCycle=0）。如果ECU不支持掉电顺序（即在关闭点火开关时立即断电），则将无法检测到操作循环的结束。因此，在下一个操作循环开始时将pendingDTC设置为零也是有效的。
- DTCAging计数器在完成测试未失败的第二个操作循环后递增为2。testNotCompleted-ThisOperationCycle=0，tesetFailed=0。
- DTCAging计数器继续递增，因为测试在这些操作循环中没有失败。tesetFailed=0。
- 当完全满足老化标准时（例如，DTCAging计数器达到特定值），confirmedDTC设置为零，DTC会从内存中清除掉。
- DTCAging计数器达到最大值（例如40），此时confirmedDTC被清除。
- 车辆制造商有责任指定testFailedSinceLastClear位是否通过老化标准或由于故障存储器溢出而重置。
总结
通过本文的系统性介绍，我们全面解析了DTC从编码规则、状态管理到老化清除的完整生命周期。DTC不仅是简单的故障代码，更是连接车辆故障现象与根本原因的桥梁。掌握DTC的运作机制，就如同拥有了诊断汽车电子系统的“解码器”，能够从海量故障数据中提取有价值的信息，为故障排查、系统优化和品质提升提供坚实的数据支撑。
北汇信息在汽车诊断领域拥有深厚的技术积累，依托与多家主流OEM的长期合作，深入理解DTC在实际车型中的应用与诊断需求，积累了丰富的故障诊断测试经验。如您有相关测试或诊断开发需求，欢迎随时与我们联系。
参考文献：
- Road vehicles — Unified diagnostic services (UDS) — Part 1:Application layer
- Road vehicles — Communication between vehicle and external equipment for emissions-related diagnostics Part 6: Diagnostic trouble code definitions
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