Đề tài Tìm hiểu hệ thống mạng kết nối thông tin điều khiển CAN-MPX trên ôtô. Ứng dụng máy chẩn đoán lỗi để kiểm tra và chẩn đoán lỗi trên ôtô (1)

Kênh dữ liệu CAN CAN bus khởi đầu được dùng cho các hệ thống nhúng, và như tên đã bao hàm ý là một công nghệ mạng cung cấp truyền thông tin nhanh chóng trong các vi điều khiển theo yêu c

Nhưng năm gần đây xe ô tô ở Việt Nam bắt đầu được sử dụng rộng rãi,

số lượng ô tô hiện đại sử dụng công nghệ đánh lửa điện tử ngày càng nhiều Nhờ vào hệ thống phun xăng, đánh lửa điện tử và hoạt dộng của các cảm biến dẫn tới việc điều khiển xe ngày càng dễ dàng hơn Mặt khác nó cũng đề ra thách thức kjhi sử lý sự cố hỏng hóc của các dòng xe này, một mặt nữa là các trang thiết bị sửa chữa còn nghèo nàn, lạc hậu, trình độ của người kỹ thuật chưa cao và có nhiều hạn chế về ngoại ngữ trong vấn đề tiếp thu trình độ khoa học kỹ thuật nước ngoài

Qua quá trình học tập và làm đồ án tốt nghiệp chúng em nhận thấy rằng

hệ thống đánh lửa điện tử sử dụng trên ô tô có nhiều ưu điểm vượt trội so với các hệ thống thông thường trước đó như: công suất được nâng cao, khí thải ra sạch sẽ hơn, tiết kiệm nhiên liệu hơn…

Với mục đích giúp sinh viên có khả năng làm việc độc lập, sáng tạo và củng cố kiến thức đã học đào sâu và tìm tòi nghiên cứu về kiến thức chuyên môn về nguyên lý, cấu tạo hệ thống điều khiển nâng cao hiểu biết cơ sở lý luận

chuyên nghành ô tô em đã chọn đề tài: ” Tìm hiểu hệ thống mạng kết nối thông

tin điều khiển CAN-MPX trên ôtô Ứng dụng máy chẩn đoán lỗi để kiểm tra

và chẩn đoán lỗi trên ôtô ” với 3 chương:

Chương 1: Sự ra đời và phát triển của ngành công nghiệp ô tô

Chương 2: Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống kết nối

thông tin điều khiển CAN-MPX trên xe ô tô

Chương 3: Ứng dụng của máy chẩn đoán lỗi để kiểm tra và chẩn đoán lỗi

trên ô tô

Sau một thời gian tìm tòi nghiên cứu thực hiện đồ án chúng em đã hoàn thành Nhưng do thời gian không có nhiều và sự hạn chế về trình độ chuyên môn nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong nhà trường cùng các thầy cô và các bạn góp ý để đồ án được hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn nhà trường, các thầy cô trong Khoa

Công nghệ Kỹ thuật Ô tô và thầy giáo Phạm Trọng Phước đã dạy dỗ chỉ bảo

hướng dẫn tận tình tạo mọi điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập tại trường và giúp em hoàn thành đồ án này!

Hà Nội, ngày … tháng…….năm 2013

Sinh viên thực hiện: 1 - Phạm Văn Hiếu

2 - Bùi Văn Linh

Chương 1: SỰ RA ĐỜI VÀ PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH CÔNG NGHIỆP

Ô TÔ

1.1 Lịch sử hình thành công nghệ ô tô thế giới và đặc điểm, vai trò của ngành ô tô

1.1.1 Sự ra đời của nghành công nghệp ô tô thế giới

Cùng với các nhu cầu về “ăn”, “mặc”, “ở”, thì “đi lại” là một trong bốn nhu cầu cần thiết của con người trong sinh hoạt hàng ngày Từ việc mong muốn sao cho đi lại được tiện lợi hơn, nhanh hơn, đỡ tốn sức hơn, nhân loại đã sáng tạo ra nhiều loại phương tiện khác nhau như: xe ngựa, xe đạp, xe điện, máy bay,… Với ưu điểm tốc độ di chuyển cao, cơ động, không tốn sức, ô tô đã trở thành phương tiện hữu ích ở tất cả các quốc gia trên thế giới và là phương tiện không thể thiếu của người dân các nước công nghiệp phát triển

Năm 1820 ở Đức, lần đầu tiên người ta nhìn thấy một chiếc xe chuyển động bằng động cơ hơi nước Chiếc xe vừa to vừa thô kệch lại tuôn ra nhiều khói nên đã không dược chấp nhận Cho đến năm 1885 chiếc ô tô chạy bằng động cơ xăng đầu tiên ra đời do một người Đức có tên là Karl Vesh phát minh Chiếc ô tô chạy băng động cơ xăng này đã thực sự trở thành phương tiện mang tính thực dụng Nhưng thời đó, ô tô vẫn bị coi là những cỗ máy thô kệch, là nỗi kinh hoàng của người đi đường và nó không thể sánh được với những cỗ xe ngựa sang trọng

Năm 1892, tại một cuộc triển lãm ở Chicago (Mỹ) đã xuất hiện một chiếc

ô tô chạy bằng động cơ đốt trong, có bốn bánh và hàng loạt tính năng kỹ thuật mới như hệ thống đánh lửa bằng điện, bộ bơm dầu tự động Phát minh này là của ông Iacốplép, một kỹ sư cơ khí quân đội Nga, và nó đã được thử nghiệm thành công Chiếc xe có thể chạy với tốc độ 20 km/h Ngay sau đó, Nga hoàng

đã ban sắc lệnh về quy chế và các điều kiện để sử dụng các loại xe có dộng cơ tự vận hành ở nước Nga Điều đó có nghĩa là xe ô tô, bằng hiệu quả thực tế của nó,

đã trở thành loại phương tiện của giai cấp đặc quyền và những người giàu có Đa

số các nhà sản xuất ô tô thời kỳ đó đều muốn làm sao sản xuất ra được nhiều xe

có chất lượng cao mà giá thành thấp Mục tiêu đó đã được thực hiện và một kỷ nguyên mới của ô tô bắt đầu: Sản xuất dây chuyền và ô tô “nhân dân”

Vào năm 1902 ở Pháp, ô tô “Popula” ra đời, người ta gọi là xe nhân dân Đây mới chỉ là tên gọi, phải ba năm sau xe Popula mới thực sự đi vào đời sống của tầng lớp bình dân Ở Mỹ, có một nhà sản xuất tên là Ranson Onsu cũng quan tâm đến việc sản xuất những chiêc ô tô dành cho quần chúng và hàng năm

đã có khoảng từ 3.000 dến 4.000 chiếc xe mang nhãn hiệu Onsu được tung ra thị trường Nhằm mục đích quảng cáo, hãng này cho phép mọi người vào tham quan nhà máy của họ Trong số những người tham quan có một người thường xuyên có mặt, đó là Henry Ford Đến năm 1903, sau một thời gian dài chuẩn bị, Henry Ford đã cho ra đời chiếc xe rẻ tiền đầu tiên của mình với giá 1.000 $ Lúc

đó người Mỹ đang chuộng loại xe Cadillac hay Pascal với giá thành rất cao Họ cho rằng những chiếc xe của Ford là để dành cho những kẻ bất hạnh vì người mua chiếc xe với giá 1.000 $ là kẻ không may Nhưng Henry Ford đã thành công nhờ những “kẻ bất hạnh” vì họ rất đông Đến cuối năm 1928, hãng Ford đã cho ra đời chiếc xe thứ 15 triệu và Henry Ford trở thành người giàu có nhất trong ngành sản xuất ô tô thế giới Ông có công rất lớn trong việc tạo ra những dây chuyền sản xuất xe hơi, biến những chiếc xe ô tô thành phương tiện đi lại cho người dân Cơ cấu của dây chuyền này được chia ra làm nhiều khâu để lắp ráp và như vậy tốc độ lắp ráp đã tăng lên khoảng 500 lần so với trước và giá cả theo đó cũng giảm đi nhiều

Trên thế giới trong lịch sử phát triển ô tô không thể không kể đến nước Nga Tình hình sản xuất ô tô của Nga vao những năm 20 của thế kỷ hầu như chưa có gì Chỉ có vài cơ sở sản xuất của Nga lúc đó nhập các loại khung xe, các chi tiết máy, sau đó hoàn thiện tại nhà máy cơ khí mang tên Piôt Alêchxây Evic

và đó là cơ sở hình thành các xí nghiệp liên doanh sản xuất ô tô đầu tiên Năm

1945, nhà máy sản xuất ô tô Gaz đã tung ra loại xe mới có tên ”Chiến thắng” với động cơ gây được sự chú ý và giá rẻ Năm 1960, chính phủ Italia đã ký kết hiệp định với chính phủ Liên Xô (cũ) về việc sản xuất loại xe ô tô rất nổi tiếng là Lada Vào thập kỷ 70 ở Liên xô, ngành công nghiệp ô tô phát triển mạnh, mỗi

ngày bình quân có khoảng vài trăm chiếc ô tô được xuất xưởng và mỗi năm lại

có một kiểu ô tô mới ra đời

Cùng thời gian đó, Nhật Bản, một nước bại trận nhưng đã phát triển kinh

tế với một tiềm lực phi thường Người Nhật Bản sang Mỹ để học kinh nghiệm chế tạo ô tô và họ đã thành công, trở thành một trong những nước có ngành công nghiệp ô tô phát triển nhất thế giới

Ngày nay, sản xuất ô tô đã trở thành một ngành công nghiệp chủ yếu của thế giới Công nghiệp ô tô được đánh giá là bộ mặt cho nền công nghiệp mỗi quốc gia Tổng số ô tô trên thế giới hiện nay khoảng 660 triệu xe Số lượng này hầu như không tăng giảm trong nhiều năm gần đây và sản lượng ô tô thế giới gần như ổn định quanh con số khoảng 50 -52 triệu xe/năm, tập trung vào 3 trung tâm công nghiệp lớn là Bắc Mỹ, Tây Âu và Nhật Bản Tuy nhiên, trong những năm gần đây, Đông Nam Á và Châu Á cũng đang nổi lên và có xu hướng là một trung tâm công nghiệp ô tô của thế giới trong tương lai (đáng kể là Hàn Quốc, Thái Lan và Trung Quốc) Các hãng sản xuất ô tô hàng đầu thế giới hiện nay là: TOYOTA, FORD, CHRYSLER, GM, VW, FIAT, NISSAN, MISUBISHI, PEUGEOT,…

Ngày nay sản xuất ô tô đã mang tính quốc tế và toàn cầu, sự hợp tác và chuyên môn hoá sản xuất không có biên giới, khoảng cách địa lý và không gian hầu như không có ý nghĩa Sự đầu tư của các nước đan xen nhau và hoà lẫn nhau Điều đó giải thích một phần cho sự thâm nhập ồ ạt của các hãng sản xuất ô

tô hàng đầu thế giới vào Việt Nam thời gian qua

1.1.2 Đặc điểm của ngành công nghiệp ô tô

1.1.2.1 Về vốn đầu tư

So với vốn đầu tư vào đại bộ phận các ngành công nghiệp khác, vốn đầu

tư vào sản xuất ô tô cao hơn rất nhiều, trung bình để sản xuất một xe ô tô cần khoảng 15.000-20.000 USD Mỗi ô tô có đến 20.000 -30.000 chi tiết, bộ phận khác nhau Các chi tiết, bộ phận lại được sản xuất với những công nghệ có đặc điểm khác biệt, do vậy vốn đầu tư cho việc sản xuất 20.000- 30.000 chi tiết thường rất lớn

Thêm vào đó, do đặc điểm của ngành là không ngừng vận dụng các tiến

bộ kỹ thuật vào sản xuất Vì thế, ngoài các khoản chi phí ban đầu bao gồm chi phí xây mới nhà xưởng, mua sắm trang thiết bị kỹ thuật, đào tạo công nhân lành nghề,…và các khoản chi thường xuyên như mua nguyên vật liệu, bảo dưỡng nhà xưởng, máy móc, bảo quản hàng hoá,…thì chi phí cho công tác nghiên cứu và triển khai (R&D) trong lĩnh vực ô tô cũng chiếm một phần đáng kể trong tổng vốn đầu tư ban đầu và tăng thêm

1.1.2.2 Về công nghệ kỹ thuật

Đây là lĩnh vực đòi hỏi công nghệ kỹ thuật tiên tiến, hiện đại Một sản phẩm ô tô được tung ra trên thị trường là sự kết hợp của hàng nghìn, hàng vạn chi tiết các loại, không giống nhau Mỗi chi tiết đều có những tiêu chuẩn kỹ thuật riêng và được chế tạo theo phương pháp riêng ở những điều kiện khác nhau nhưng vẫn đảm bảo tính đồng bộ của sản phẩm Khi công nghiệp ô tô phát triển, xuất hiện nhiều chi tiết vượt quá khả năng thao tác của con người, yêu cầu phải có sự trợ giúp của máy móc kỹ thuật Máy móc kỹ thuật càng hiện đại càng giảm bớt sự nặng nhọc và nguy hiểm; nhưng điều quan trọng hơn là dưới sự điều khiển của con người, những máy móc hiện đại có thể chế tạo và lắp ráp các chi tiết thành sản phẩm cuối cùng với xác suất sai sót không đáng kể

1.1.2.3 Về lao động

Hiện nay, ngành sản xuất ô tô không còn sử dụng một số lượng lớn lao động như thời kỳ trước và như một số ngành sản xuất vật chất khác (lương thực, dệt may, khai khoáng,…) do đã áp dụng nhiều tiến bộ của khoa học kỹ thuật Trong phần lớn các nhà máy lắp ráp ô tô trên thế giới, người ta ít thấy bóng dáng con người, công việc sản xuất đều do các rôbôt đảm nhận, con người chỉ điều khiển máy móc chính Do vậy, số lượng lao động làm việc trong ngành không cao Thêm vào đó, để có thể sử dụng thành thạo các máy móc hiện đại, những người công nhân phải có tay nghề cao, được đào tạo bài bản, đòi hỏi có chi phí lớn và thời gian dài cho đào tạo Mặc dù ưu thế của các nước đang phát triển là

có nguồn nhân công dồi dào với tiền công thấp nhưng hạn chế lớn trong ưu thế này lại là chất lượng nguồn lao động không cao

Vì vậy, có thể khẳng định ngành không tận dụng được nhiều lợi thế so sánh về nguồn lao động của các nước đang phát triển (dồi dào về số lượng, chi phí nhân công thấp) Thêm vào đó có thể thấy được đây là một khó khăn lớn cho các nước đang phát triển trong quá trình xây dựng và phát triển ngành công nghiệp ô tô bởi đây là một ngành khá mới mẻ, kiến thức nghề nghiệp và kinh nghiệm của người công nhân còn non

1.1.3 Vai trò của nghành

Bên cạnh vai trò cung cấp phương tiện đi lại tối ưu, từ việc gắn chặt với các tiến bộ khoa học kỹ thuật, công nghiệp ô tô còn đóng vai trò thúc đẩy phát triển khoa học kỹ thuật của các quốc gia có ngành sản xuất ô tô, đặc biệt là khoa học điện tử, tự động hoá, công nghệ vật liệu mới Sở dĩ như vậy là do nguồn gốc xuất xứ của các sản phẩm ô tô là từ các nước công nghiệp phát triển Đứng trước nhu cầu ngày càng cao của các khách hàng khó tính, các hãng sản xuất không ngừng đẩy mạnh công tác nghiên cứu phát triển sản phẩm để nắm chắc và phát triển thị phần của mình Chiếc ô tô đầu tiên xuất hiện vào năm 1885 ở Đức, chạy bằng động cơ xăng bị cho là những cỗ máy thô kệch, là nỗi kinh hoàng của người đi đường đã buộc các nhà khoa học phải nghiên cứu một sản phẩm khác

và năm 1892 chiếc ô tô chạy bằng động cơ đốt trong đã ra đời Còn đối với các nước có nền kinh tế ít phát triển thì việc xây dựng ngành công nghiệp ô tô từ sự trợ giúp của nước ngoài đã thúc đẩy tiến bộ trong kỹ thuật và công nghệ không chỉ cho riêng ngành công nghiệp ô tô mà còn tác động đến nhiều ngành liên quan khác như ngành hoá chất, điện tử,…Tính đến cuối thế kỷ XX, thế giới có khoảng 170 nước có công nghiệp chế tạo hoặc lắp ráp ô tô, vì các quốc gia đều hiểu và xác định được ngành sản xuất ô tô là động lực phát triển cho các ngành liên quan Hiện ngành đang tiêu thụ 77% cao su tự nhiên, 67% sản lượng chì, 64% gang đúc, 50% cao su tổng hợp, 40% máy công cụ, 25% vật liệu bán dẫn, 18% nhôm, 12% thép và một số lượng khổng lồ các nhiên liệu gồm: xăng, dầu diesel, dầu nhờn,…Ngoài ra, cứ 1 đồng vốn cho sản xuất ô tô của thế giới thì phải đầu tư 8 đồng vốn cho các ngành công nghiệp phụ cận và bình quân cứ 7 chỗ làm việc thì có 1 người thuộc lĩnh vực lắp ráp & chế tạo ô tô

1.2 Sự ra đời của ngành công nghệp ô tô, tình hình cung cấp, tiêu thụ ô tô ở Việt Nam

1.2.1 Sự ra đời của ngành công nghiệp ô tô ở Việt Nam

Từ cuối những năm 60, sản xuất ô tô vẫn chỉ là mơ ước của ngành cơ khí Việt Nam Định hướng xây dựng công nghiệp ô tô trong thời kỳ này là đi từ sản xuất phụ tùng cơ bản rồi nâng dần lên sản xuất ô tô hoàn chỉnh đã sớm bộc lộ tính không hiện thực Như vậy, có thể nói từ năm 1991 trở về trước, Việt Nam chưa có ngành công nghiệp lắp ráp và chế tạo ô tô Mặc dù lúc đó cũng đã có một vài nhà máy mang tên “Nhà máy ô tô” nhưng thực chất hoạt động ở những nơi đây chỉ là sửa chữa, bảo dưỡng, tân trang một số bộ phận nào đó hoặc chế tạo theo mẫu những chi tiết mau hỏng của ô tô Trang thiết bị được đầu tư vào đây rất ít ỏi, phần lớn là các loại máy chuyên dùng đơn giản, trình độ kỹ thuật thấp như: Máy rà su-páp, máy doa xi lanh, máy thử công suất động cơ,… Xe ô

tô sử dụng trong thời kỳ này chủ yếu của Liên Xô (cũ), Trung Quốc và một số nước Đông Âu

Tháng 6 /1991 Chính phủ Việt Nam cấp giấy phép cho một số công ty liên doanh lắp ráp ô tô đầu tiên: Công ty LD MEKONG có công suất thiết kế 10.000 xe/ năm Ngay sau đó, công ty này đã xây dựng tại thành phố Hồ Chí Minh một nhà máy lắp ráp dạng CKD công suất 10.000 xe/ năm, năm 1992 một nhà máy nữa của công ty lại ra đời tại khu vực Cổ Loa, Đông Anh- Hà Nội để lắp ráp xe cỡ trung và cỡ lớn, công suất 20.000 xe/ năm Cũng thời gian này, tháng 8/1991, công ty liên doanh VMC của nhà máy ô tô Hoà Bình với công suất thiết kế 10.900 xe/ năm cũng được phép hoạt động Tuy là 2 liên doanh hoàn toàn không có tên tuổi trong công nghiệp ô tô thế giới, ít vốn, năng lực công nghệ và kỹ thuật còn thấp, nhưng thực sự đã mở đầu cho công nghiệp ô tô Việt Nam và tạo nên sức hấp dẫn cho các hãng ô tô hàng đầu thế giới đầu tư vào Việt Nam sau khi Mỹ bỏ cấm vận vào giữa năm 1995 Cũng cần phải nói thêm rằng ở thời điểm 1991, không một hãng ô tô có uy tín nào muốn đầu tư vào Việt Nam để sản xuất, lắp ráp Nhưng mới chỉ sau 5 năm, đến tháng 9/1996 trên toàn

quốc, chúng ta đã có tới 14 công ty liên doanh sản xuất, lắp ráp ô tô hợp tác với hầu hết các hãng nổi tiếng thế giới

Mục tiêu lâu dài của ngành công nghiệp ô tô Việt Nam được xác định trong Quy hoạch tổng thể ngành cơ khí Việt Nam đến năm 2010 là xây dựng ngành công nghiệp ô tô Việt Nam tiên tiến, hoàn chỉnh để Việt Nam có thể chế tạo lấy các loại ô tô cơ bản phục vụ cho nhu cầu trong nước và xuất khẩu, với tỷ lệ chế tạo nội địa hoá khoảng 40% vào năm 2010 cho ô tô và 30% cho phụ tùng

1.2.2 Tình hình cung cấp ô tô nước ta

Ô tô nước ta được cung cấp từ hai nguồn chính là nhập khẩu và do các liên doanh lắp ráp và chế tạo ô tô trong nước cung cấp

Công nghiệp sản xuất và lắp ráp ô tô Việt Nam thời gian qua phát triển chậm nhưng cũng đã sản xuất ra nhiều sản phẩm, thay thế gần như toàn bộ số lượng xe ô tô cũ kỹ của Đông Âu trước đây Nhiều kiểu mẫu xe tiên tiến đang thịnh hành ở các nước công nghiệp phát triển như Iveco Turbo Daily, BMW 325i, Mitsubisshi Pajero, Ford Laser, Toyota Camry,…đã được các nhà sản xuất

ô tô liên doanh với Việt Nam đưa vào nước ta, đáp ứng phần nào nhu cầu các loại xe du lịch cho các cơ quan, công sở và các quan chức Nhà nước

Tính đến hết ngày 30/6/2002, chúng ta có 11 đơn vị hoạt động trong lĩnh vực lắp ráp và chế tạo ô tô (mặc dù có 14 dự án lắp ráp ô tô được cấp giấy phép đầu tư tại Việt Nam nhưng có 3 dự án không triển khai là Chrysler, Nissan, Viet-Sin; Chrysler và Viet-Sin bị giải thể theo quyết định ra ngày 6/7/2000 và ngày 18/12/2000, riêng Nissan dãn tiến độ đến 2003) và cả 11 cơ sở này đều là liên doanh Tổng sản lượng ô tô tại Việt Nam tính từ ngày cấp giấy phép đầu tư đầu tiên là 68.196 xe với nhiều loại xe khác nhau Sản lượng bình quân năm của mỗi liên doanh là 1300/năm và mỗi loại xe sản xuất tại Việt Nam chỉ có sản lượng bình quân là 378 xe/năm Trong khi đó với số chủng loại xe này nếu được sản xuất ở 1 số nước khác trong khu vực thì sản lượng của họ gấp nhiều lần của Việt Nam, ví dụ sản lượng ô tô năm 1992 của Hàn Quốc là 1.754.500 xe Điều này cho thấy sự nhỏ bé về quy mô sản xuất của ngành công nghiệp ô tô nước ta Khi

so sánh với quy mô bình quân của ASEAN thì quy mô sản xuất của các nhà sản xuất ô tô Việt Nam mới chỉ bằng 1%

Bảng 1.2: Sản lượng sản xuất của 11 liên doanh lắp ráp và chế tạo ô tô Việt Nam

Nguồn: Bộ Công nghiệp

1.2.3 Tình hình tiêu thụ ô tô ở Việt Nam

Từ đầu thập kỷ 90 đến nay (1990-2001) lượng ô tô nhập khẩu và đăng ký mới ở nước ta ngày càng gia tăng, năm sau cao hơn năm trước và năm 2001 là năm đỉnh cao (tăng 46.121 xe ô tô so với năm 2000) Từ năm 1990 đến năm

1995 toàn quốc đăng ký mới tổng số 113.502 xe ô tô, như vậy trong 6 năm này, bình quân mỗi năm tăng 18.917 xe ô tô Từ năm 1996 đến năm 2001, do có sự gia tăng nhu cầu đi lại và mức sống của nhiều cá nhân, gia đình Việt Nam được nâng cao hơn trước nên số lượng tiêu thụ ô tô ở thị trường nước ta tăng mạnh: Toàn quốc đăng ký mới tổng số 191.979 xe ô tô Như vậy trong 6 năm này, bình quân mỗi năm tăng 31.996 xe ô tô, tăng gần gấp đôi so với 6 năm trước đó

Riêng trong 3 tháng đầu năm 2002, toàn quốc đăng ký mới 13.602 xe ô tô, nâng tổng số xe hiện có trong cả nước lên 547.791 xe ô tô

Cho đến nay, mặc dù Nhà nước đã có chính sách hạn chế và cấm nhập khẩu xe nguyên chiếc để dành thị trường nội địa cho các liên doanh lắp ráp và chế tạo ô tô trong nước song số lượng xe được tiêu thụ là xe nhập khẩu vẫn chiếm tỷ trọng lớn

Bảng 1.3: Lượng ô tô lưu hành tại Việt Nam từ 1996 đến 2001

Nhưng mức cầu này chưa làm hài lòng các nhà hoạch định kế hoạch, chính sách phát triển kinh tế và chưa bằng 50% nhu cầu dự báo của các hãng sản xuất, lắp ráp ô tô ở Việt Nam Nguyên nhân chính của việc chậm mở rộng thị phần ô tô của nước ta là do giá thành ô tô còn quá cao, chưa phù hợp với thu nhập của người dân Việt Nam Năm 1997, giá một chiếc xe ô tô du lịch lắp ráp tại Việt Nam dao động từ 20.000-60.000 USD Đơn cử, xe Mercedes- Benz C200K số cơ khí giá 48.194 USD, số tự động giá 52.920 USD; Mercedes- Benz 140D giá 27.000USD Xe ô tô cũ nhập từ nước ngoài về giá cũng không thấp hơn 4000 USD

1.3 Xu hướng phát triển của ngành

Hiện nay ngành công nghiệp ô tô đang chú trọng đến các loại xe thân thiện với môi trường, sử dụng các nguồn nhiên liệu sạch, có sẵn trong tự nhiên

hay nguồn nhiên liệu sinh học, các loại xe sinh thái tiết kiệm nhiên liệu…

Dưới đây là một số hình ảnh của một số loại xe đang được thế giới quan tâm và chú trọng:

Hình 1.5 Xe năng lượng mặt trời

Hình 1.6 Xe điện

Hình 1.7 Xe nhiên liệu sinh học

Hình 1.8 Xe chạy bằng hidro

Chương 2: CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG MẠNG KẾT NỐI THÔNG TIN ĐIỀU KHIỂN CAN-MPX TRÊN Ô TÔ

2.1 Khái quát chung về hệ thống mạng kết nối thông tin điều khiển MPX trên ô tô

CAN-2.1.1 Khái quát chung về hệ thống mạng kết nối thông tin điều khiển CAN trên ô tô

2.1.1.1 Lịch sử phát triển của CAN

Hình 2.1 CAN được sử dụng cho ô tô

CAN viết tắt của Controller Area Network, tạm dịch là "mạng khu vực điều khiển", hay gọi đơn giản Mạng CAN, là một công nghệ mạng ghép nối tiếp khởi nguồn được thiết kế dùng cho công nghiệp xe ô tô, đặc biệt các loại xe Châu Âu Kênh dữ liệu CAN (CAN bus) khởi đầu được dùng cho các hệ thống nhúng, và như tên đã bao hàm ý là một công nghệ mạng cung cấp truyền thông tin nhanh chóng trong các vi điều khiển theo yêu cầu thời gian thực đang dần thay thế cho công nghệ sử dụng bộ nhớ cổng đôi (Dual-Ported RAM) đắt đỏ và phức tạp hơn nhiều

Ý tưởng của mạng CAN được nhóm kỹ sư tại GmbH Robert Bosch, Đức,

ấp ủ từ đầu thập niên 1980s Họ đã nghiên cứu thị trường cho một công nghệ bus trường mới dùng trong xe ô tô mà có thể cho phép họ đưa thêm các chức năng vào nữa Họ tập trung chủ yếu vào hệ thống thông tin giữa các bộ điều khiển điện tử trong xe hơi của hãng Mercedes-Benz

Từ đó đến nay có nhiều nhá sản xuất linh kiện bán dẫn khác đã quyết định sản xuất loại bộ điều khiển CAN độc lập, hoặc thực hiện chúng trong những thiết kế chíp đơn

Một bước phát triển thành công CAN đáng kể khác là sự thành lập tồ chức nhóm các nhà sản xuất và người sử dụng quốc tế, gọi là Hội CAN tự động hóa (CiA = CAN in Automation) năm 1992, hoạt động của hội này dựa trên mối quan tâm, tham gia và khởi xướng của các thành viên

Tóm tắt lịch sử CAN

1983: Bắt đầu dự án phát triển mạng trên xe hơi trong nội bộ hãng Bosch

1986: Chính thức giới thiệu giao thức CAN

1987: Những chíp điều khiển CAN đầu tiên xuất hiện ở nhà sản xuất linh kiện bán dẫn Intle và Philips

1991: Bosch xuất bản thông số kỹ thuật CAN 2.0

1992: Thành lập nhóm các nhà sử dụng và sản xuất CAN quốc tế

1993: Xuất bản tiêu chuẩn ISO 11898

1994: CiA tổ chức Hội nghị CAN quốc tế lần thứ nhất (iCC)

1995: Xuất bản Tiêu chuẩn ISO 11898 sửa đổi định dạng khung mở rộng

1995: CiA xuất bản giao thức CANopen

2.1.1.2 Nguyên lý truyền thông tin của CAN

Trong một mạng CAN mỗi nút đều nhận tín hiệu ngay lập tức sau khi chúng được phát ra theo trật tự gói dữ liệu thông báo Nguyên lý này cho phép khả năng đáp ứng rất nhanh tới những dữ liệu không đồng bộ và nó nhận boeets mức độ quan trọng của gói dữ liệu đang truyền trong thời gian vài mili giây, đây

là những yêu cầu mấu chốt đối với các dữ liệu thuộc bộ phận truyền lực và hộp

số tự động

Vì địa chỉ của gói dữ liệu đang truyền đều được tất cả các nút trên mạng nhận biết Bằng phương pháp lọc, từng nút chọn những thông báo có liên quan đến nó Có thể có tối đa 2048 gói thông báo trong mạng, nhờ địa chỉ được dành

11 bít trên gói dữ liệu như minh họa dưới đây

Hình 2.2 Nguyên lý truyền thông tin trên mạng CAN

Vì cấu trúc đa hướng, truyền thông tin trên mạng CAN không thể đoán trước nó theo cơ chế ngẫu nhiên Những sự giao thoa của các gói dữ liệu thông báo có thể gây ra các rũi ro Nguy cơ rủi ro này sẽ tăng khi tăng gói dữ liệu truyền Để bảo đảm sự truyền dữ liệu không bị phá hủy và cung cấp thứ tự xử lý

là áp dụng tiện ích CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance- xử lý nhiều gói dữ liệu tránh xung đột)

Phương pháp CSMA/CA có vài hạn chế như: đường truyền chỉ hoạt động khi mạng sẵn sàng hoạt động Đường truyền không cho phép khi một khung CAN đang được truyền Những nút CAN muốn phát tín hiệu đi phải đợi cho đến đường truyền trở lại trạng thái sẵn sàng Trong trường hợp có sự truy nhập đồng thời, sự truy nhập sẽ quyết định truyền nhờ vào quyền ưu tiên được gán trong gói dữ liệu Trong ví dụ, nút 1 được truyền đầu tiên, rồi Nút 2 phát đi

Hình 2.3 Phương pháp truyền dữ liệu CSMA/CA

2.1.1.3 Lợi ích

Bộ xử lý không phá hủy cung cấp đường truyền trên cơ sở thiết yếu, và cáclợi ích mang lại này không thể có từ các phương thức khác

Với việc tăng dung lượng của đường truyền cũng như tốc độ truyền, CAN

sẽ không bao giờ bị đổ sập hoặc bị nghẽn

Quá trình dữ liệu tiến hành theo độ ưu tiên của thông tin, thời gian chờ ngắn và sức tải của đường truyền lớn được rồi sau đó chuyển tiếp dữ liệu đi cho một máy khác để dữ liệu đó đi tới đích

2.1.2 Khái quát chung về hệ thống mạng kết nối thông tin điều khiển MPX trên ô tô

Hình 2.4 Minh họa cho phương pháp thông tin của MPX

Trong xe hơi hiện đại có rất nhiều các hệ thống sử dụng vi điều khiển, vi

xử lý Các hệ thống đó lại cần giao tiếp, trao đổi thông tin với nhau, trong những

xe hơi hiện đại số lượng ECU( có thể hiểu là một máy tính nhỏ) có thể lên tới vài chiếc cho tới "nhiều chục" chiếc như LEXUS LS Do đó phải có một mạng thông tin để các ECU này trao đổi thông tin với nhau Chính vì thế người ta đã nghĩ ra một mạng giao tiếp và đặt tên là MPX Và nói đến mạng thì phải nói đến giao thức( cách thức chuyển giao dữ liệu), và MPX trên các xe hiện đại thì sử dụng CAN (Controler Area network) để chuyển giao dữ liệu do CAN có ưu điểm vì tốc độ truyền dữ liệu cao và ít bị nhiễu

2.1.2.1 Đường truyền tín hiệu

Các cực của đường truyền tín hiệu dùng trong hệ thống MPX thường được ký hiệu là MPX1, MPX2…Khi tranzitor được bật lên, mức truyền dẫn sẽ trở nên cao = “1” Điều này được gọi là trạng thái Trội Khi Tranzistor tắt đi, mức truyền dẫn trở nên thấp= ‘’0’’ Đây được gọi là trạng thái Lặn Nếu có bất

kỳ một Nút được nối với đường truyền tín hiệu phát ra “1”, mức tín hiệu truyền dẫn sẽ là “1” Chỉ khi tất cả các nút phát tín hiệu “0” sẽ làm cho mức tín hiệu truyền dẫn là “0” (Nút mà phát ra tín hiệu “1” trước những nút khác.)

Trạng thái Trội: Trạng thái của đường truyền là trội (hay Chủ động 1 trong hệ thống BEAN

Trạng thái Lặn: Trạng thái của đường truyền là “Lặn” (hay Thụ động 0 trong hệ thống BEAN

Các chức năng của đường truyền trong quá trình truyền và nhận tín hiệu là như sau:

Trong khi truyền: Từng nút sẽ theo dõi trạng thái truyền dẫn trong khi truyền dữ liệu(để quyết định và đánh giá RSP)

Trong khi nhận: Mặc dù không có nút nào có thể truyền dữ liệu khi đang nhận, bộ phận phát có thể chỉ được kích hoạt tại thời điểm đang nhận RSP (tín hiệu ACK hoặc NAK được phát ra)

2.1.2.2 Các loại hệ thống truyền tín hiệu

Hình 2.5 Tín hiệu tương tự và tín hiệu số

BEAN (Body Electronics Area Network -Mạng Điện Tử Thân Xe): Tốc

độ truyền: 10 kbps (bps: bit trên giây) Hệ thống này được dùng cho hệ thống MPX trong các hệ thống điều khiển của xe

Truyền một chiều: Tốc độ truyền: 1000 bps Thực hiện truyền tín hiệu giữa công tắc chính cửa sổ điện và ECU thân xe Đây chỉ là việc giao tiếp một chiều đến ECU định trước do hệ thống truyền tín hiệu một chiều

AVC-LAN (Audio Visual Communication - Local Area Network [Truyền tín hiệu cho hệ thống nghe nhìn - Mạng cục bộ]): Tốc độ truyền: 17 kbps Hệ thống này được sử dụng để truyền tín hiệu cho hệ thống âm thanh, hệ thống dẫn đường…

UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitting-Truyền/Nhận dữ liệu nối tiếp không đồng bộ): Tốc độ truyền: 9600 - 19200 bps Hệ thống này được dùng trong việc truyền tín hiệu giữa các ECU có liên quan đến việc điều khiển xe: giữa ECU động cơ và ECU điều khiển trượt, ECU động cơ và ECU của xe HV (xe dùng động cơ lai) v.v

Truyền dữ liệu nối tiếp: Tốc độ truyền: 333bps Hệ thống này được dùng trong việc truyền tín hiệu giữa bộ nhận tín hiệu điều khiển khóa cửa điện và ECU thân xe

Truyền dữ liệu thông minh: Tốc độ truyền: 125 kbps Hệ thống này được dùng trong việc truyền tín hiệu giữa các ECU động cơ bên trái và ECU động cơ bên phải

Đơn vị của tốc độ truyền tín hiệu: Tốc độ truyền thông tin giữa 2 cực được gọi là tốc độ truyền Nó biểu diễn số bít truyền trong 1 giây Ví dụ, nếu truyền 100 bít trên giây, tốc độ tín hiệu là 100 bps

BEAN là một chuẩn (giao thức) thông tin đa chiều mà được thiết lập để truyền dữ liệu giữa các ECU điều khiển những thiết bị điện hay điện tử Chuẩn (giao thức): Chuẩn hay giao thức là những quy tắc cần thiết để quản lý việc truyền tín hiệu giữa các loại thiết bị và máy tính khác nhau Chúng quy định các trạng thái khác nhau, như phần cứng và phần mềm, cho việc truyền tín hiệu

Cấu trúc thông điệp của hệ thống BEAN: Thông điệp của BEAN bao gồm

“Bắt đầu mẫu tin” và “Kết thúc mẫu tin” Để tăng hiệu quả truyền, còn có những thông tin “Truyền định kỳ” được truyền theo chu kỳ và “Truyền không định kỳ”

nó được truyền khi có điều gì đó xảy ra

2.2 Điểm điểm cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống mạng kết nối thông tin điều khiển CAN-MPX trên ô tô

2.2.1 Điểm điểm cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống mạng kết nối thông tin điều khiển CAN

Ngoài việc sử dụng BEAN - Mạng điều khiển điện tử thân xe và LAN - mạng cục bộ cho hệ thống nghe nhìn, từ năm 2003, hệ thống MPX đã ứng dụng CAN để điều khiển các hệ thống điều khiển điện gầm xe

AVC-Hình 2.6 Sơ đồ vị trí các bộ phận của CAN

Sơ đồ bố trí các bộ phận của CAN trên xe RX330, CAN bao gồm những chi tiết sau, vị trí của chúng được biểu diễn trong hình vẽ:

 CAN J/C (Hộp giắc nối) No.1

2.2.1.1 Khái quát

Hinh 2.7 Sơ đồ mạch điện CAN

CAN bao gồm giắc kết nối tạo nên đường truyền chính và các đường truyền phụ nối các ECU và cảm biến với nhau Đường truyền chính có một điện trở ở cuối đường để tạo độ ổn định cho mạch

CAN trong xe RX330 được trang bị giữa ECU điều khiển trượt, cảm biến

vô lăng, cảm biến độ lệch và cảm biến gia tốc dọc và DLC3

CAN sử dụng một cặp dây xoắn làm đường truyền có dây dương và dây

âm

Một DTC cho lỗi liên lạc của CAN được phát ra đến máy chẩn đoán từ DLC3 qua đường truyền kết nối để chẩn đoán ECU điều khiển trượt DLC3 được trang

bị bằng các cực CAN-H và CAN-L để chẩn đoán

Hình 2.8 Đường dây liên lạc của CAN

2.2.1.2 Đường dây liên lạc

Một dây AV đơn (dây nhựa ôtô) được dung cho liên lạc BEAN, một cặp dây xoắn được dùng cho liên lạc của CAN và AVC-LAN

Dây AV đơn: Đây là một dây dẫn đơn có khối lượng nhẹ nó có chứa một dây đồng bao quanh bởi lớp cách điện Điện áp đợc cấp đến dây này để dẫn động hệ thống liên lạc, và hệ thống này được gọi là “Dẫn động điện áp một dây đơn”

Cặp dây xoắn: Trong dây liên lạc loại này, một cặp dây được xoắn vào nhau và bọc bằng lớp cách điện Việc liên lạc được dẫn động bằng cách cấp điện

áp dương (+) và điện áp âm (-) đến 2 dây dẫn để gửi một tín hiệu đơn Hệ thống này, được gọi là “dẫn động điện áp vi phân”, có thể giảm được nhiễu

Hình 2.9 Sự khác nhau giữa CAN BEAN và AVC-LAN

2.2.1.3 Sự khác nhau giữa CAN, BEAN và AVC-LAN

Chuẩn (những nguyên tắc) giữa CAN, BEAN và AVC-LAN:

Nếu các ECU sử dụng những loại dữ liệu khác nhau như tốc độ truyền dữ liệu, dây liên lạc, và tín hiệu, chúng sẽ không thể hiểu được nhau Do đó, phải thiết lập chuẩn giữa chúng

Tốc độ liên lạc của CAN nhanh hơn nhiều so với BEAN và AVC-LAN Khi hệ thống điều khiển gầm xe sử dụng BEAN và AVC- LAN với tốc độ liên lạc chậm hơn CAN, điều đó có nghĩa là việc điều khiển hệ thống bị chậm lại

Vì lý do đó, hệ thống điều Khiển gầm xe sử dụng CAN, nó có tốc độ liên lạc nhanh hơn và có thể gửi và nhận một lượng thông tin lớn cùng một lúc

Hình 2.10 Bảng mã chẩn đoán hư hỏng CAN

2.2.2 Đặc điểm cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống mạng kết nối thông tin điều khiển MPX

Hình 2.11 Sơ đồ mạng kết nối MPX

2.2.2.1 Khái quát

Một đặc tính của ô tô hiện đại là sự phát triển việc điều khiển điện tử một cách nhanh chóng: Nhiều hệ thống khác nhau và điều khiển chính xác Vấn đề đặt ra là sự gia tăng mạnh của số lượng dây điện Để đối phó với điều này, mỗi nhà sản xuất ô tô đã chủ động phát triển MPX (Multiplex Communication System) Một ECU điều khiển từng hệ thống mà đã được kết nối với nhau tạo nên hệ thống MPX

Hình 2.12 Mạng điều khiển không có MPX và có MPX

2.2.2.2 Ưu điểm

Việc áp dụng MPX mang lại những ưu điểm sau

Nó làm giảm số lượng dây điện

Việc chia sẻ thông tin cho phép giảm số lượng công tắc,cảm biến và bộ chấp hành

Do ECU nằm gần công tắc và cảm biến sẽ đọc thông tin của tín hiệu và truyền tín hiệu đến các ECU khác, chiều dài của dãy điện có thể rút ngắn lại Dưới đây là sơ đồ truyền thông tin nối tiếp của MPX

Hình 2.13 Sơ đồ truyền thông tin nối tiếp của MPX

3: Mở rộng đến 11 ECU để hỗ trợ máy chẩn đoán

4: Mở rộng đến 28 ECU và áp dụng hệ thống thông tin thân xe nhiều đường truyền và ECU trung tâm

2.2.2.4 Mô tả

Khái niệm MPX là một hệ thống trong đó có nhiều ECU được kết nối với nhau bằng một đường truyền tín hiệu đơn (đường truyền) và dữ liệu hay tin nhắn được truyền giữa các ECU qua đường truyền này Để áp dụng MPX, Toyota đã phát triển một chuẩn thông tin liên lạc mới tên là BEAN (Body Electronics Area Network - Mạng điện tử thân xe) Hãy lưu ý rằng một bộ điều khiển độc lập (ECU) được nối với đường truyền gọi là một “điểm nút” trong MPX

Điểm nút: Khái niệm này có nghĩa ban đầu là “giao điểm” và để cho biết một cấu trúc lôgic của mạng Một mạng máy tính bao gồm nhiều cổng và thiết

bị “Điểm nút” sẽ số hỏi các bộ phận này và quyết định cấu trúc hay chức năng Trong mạng thông tin đa chiều, “Nút” có nghĩa là ECU

Hình 2.15 Đường truyền tín hiệu của MPX

Đường truyền tín hiệu

Các cực của đường truyền tín hiệu dùng trong hệ thống MPX thường được ký hiệu là MPX1, MPX2 v.v Khi tranzitor đựợc bật lên, mức truyền dẫn

sẽ trở nên cao = “1” Điều này đợc gọi là trạng thái Trội Khi Tranzistor tắt đi, mức truyền dẫn trở nên thấp= ‘’0’’ Đây đợc gọi là trạng thái Lặn

Nếu có bất kỳ một Nút được nối với đường truyền tín hiệu phát ra “1”, mức tín hiệu truyền dẫn sẽ là “1” Chỉ khi tất cả các nút phát tín hiệu “0” sẽ làm cho mức tín hiệu truyền dẫn là “0” Nút mà phát ra tín hiệu “1” trước những nút khác

Trạng thái trội: Trạng thái của đường truyền là “trội” hay “Chủ động” “1” trong hệ thống BEAN

Trạng thái lặn: Trạng thái của đường truyền là “Lặn” hay “Thụ động” “0” trong hệ thống BEAN

Các chức năng của đường truyền trong quá trình truyền và nhận tín hiệu là như sau:

Trong khi truyền: Từng nút sẽ theo gửi trạng thái truyền dẫn trong khi truyền dữ liệu.(để quyết định và đánh giá RSP)

Trong khi nhận: Mặc dù không có nút nào có thể truyền dữ liệu khi đang nhận, bộ phận phát có thể chỉ được kích hoạt tại thời điểm đang nhận RSP (tín

hiệu ACK hoặc NAK được phát ra) RSP, ACK, và NAK sẽ được giải thích sau trong phần “Chi tiết về thông điệp”

Trạng thái của đường truyền là “Lặn” (hay “Thụ động” “0” trong hệ thống BEAN

Hình 2.16 Đường truyền trong quá trình truyền và nhận tín hiệu

2.2.2.5 Phương pháp truyền dữ liệu

Hình 2.17 Phương pháp truyền dữ liệu

Sơ đồ kết nối: MPX có ba kiểu kết nối là: kiểu bus ( tất cả các ECU được nối nhau bằng một đường truyền chung), loại vòng tròn ( tất cả các ECU được nối thành vòng tròn), và loại hình sao ( thiết kế với từng ECU nối trực tiếp vào ECU chủ, nó có chức năng điều khiển trung tâm) Dưới đây là sơ đồ minh họa:

Hình 2.18 Sơ đồ kiểu kết nối của MPX

2.2.2.6 Các loại chuẩn truyền dữ liệu

Các phương pháp sau đây được dùng để truyền dữ liệu

(Toyota original)

CAN (ISO Standard)

Lin (ISO standard) Ứng dụng Body Eectrical Power train Body Electrical

voltage

Differential Voltage Drive

Single Wire VoltageDrive

Hướng truyền

One-way and Two- way Communications

Two-way Comunication

Two-way communication)

Hệ thống truy

cập

CSMA/CD (Multi Master)

CSMA/CR (Multi master)

Master/Slave (Single Master

2.2.2.7 Đặc điểm chính của MPX

Mạch kết nối khép kín: Trong hệ thống BEAN, đường truyền tín hiệu khung ở dạng đường truyền thông thường mà ở dạng vòng tròn Kết quả là, độ tin cậy ngăn ngừa mất tín hiệu đường truyền bị đứt được tăng lên Đường truyền thông thường Nếu dây bị đứt, liên lạc giữa các ECU sau điểm đứt sẽ bị mất Đường truyền BEAN Cấu trúc dạng mạch khép kín cho phép việc liên lạc được tiếp tục bằng cách dựng đường truyền khác nếu đường truyền tín hiệu bị đứt

Nếu đường dây trong mạng bị đứt nhiều hơn một điểm, việc liên lạc

sẽ không thực hiện được

Hình 2.19 Chế độ nghỉ và sẵn sàng của MPX

Chế độ “Nghỉ” và “Sẵn sàng”: Khi sử dụng xe, MPX ở trong trạng thái

“Sẵn sàng”, tuy nhiên khi hệ thống nhận thấy rằng lái xe đó rời khỏi xe, nó sẽ dừng việc liên lạc giữa mọi điểm nút (ECU) để tránh dòng điện rò Trạng thái này được gọi là “ trạng thái nghỉ” Lúc này, tất cả ECU ở trong chế độ tiết kiệm năng lượng ngoại trừ chức năng “Phát hiện trạng thái sẵn sàng”

Trạng thái nghỉ và sẵn sàng thay đổi như sau:

Khi hệ thống phát hiện thấy trạng thái mà lái xe đó rời khỏi xe, tất cả các nút sẽ dừng việc liên lạc Trạng thái này được gọi là trạng thái Nghỉ

ECU trong hệ thống chuyển sang chế độ tiết kiệm năng lượng, ngoại trừ chức năng phát hiện chế độ sẵn sàng

Khi đang ở chế độ nghỉ, nếu có bất kỳ công tắc có liên quan nào được kích hoạt (Ví dụ, khi lái xe mở cửa hay mở khóa cửa bằng chìa) ECU phát hiện thấy có hoạt động sẽ thoát khỏi chế độ tiết kiệm năng lượng và bắt đầu truyền tín hiệu trở lại

Tại thời điểm đầu tiên của quá trình truyền dữ liệu sau khi đó sẵn sàng, nó

sẽ gửi một thông báo “Sẵn sàng” đến các ECU khác để khôi phục hoạt động

Khi khóa điện được đặt ở vị trí ACC hay LOCK và tất cả các cửa đóng,

và một thời gian sau khi công tắc cuối cùng hoạt động, các ECU sẽ đồng thời chuyển sang chế độ Nghỉ Khi một ECU khôi phục từ chế độ Nghỉ, nó sẽ đánh thức các ECU khác

Hình 2.20 Truyền tín hiệu giữa ECU

2.2.2.8 Các loại hệ thống truyền tín hiệu

Các phương pháp sau đây được sử dụng để truyền tín hiệu:

BEAN (Body Electronics Area Network -Mạng Điện Tử Thân Xe): Tốc

độ truyền: 10 kbps (bps: bit trên giây) Hệ thống này được dùng cho hệ thống MPX trong các hệ thống điều khiển của xe

Truyền một chiều: Tốc độ truyền: 1000 bps Thực hiện truyền tín hiệu giữa công tắc chính cửa sổ điện và ECU thân xe Đây chỉ là việc giao tiếp một chiều đến ECU định trước do hệ thống truyền tín hiệu một chiều

AVC-LAN (Audio Visual Communication - Local Area Network-Truyền tín hiệu cho hệ thống nghe nhìn - Mạng cục bộ): Tốc độ truyền: 17 kbps Hệ thống này được sử dụng để truyền tín hiệu cho hệ thống âm thanh, hệ thống dẫn đường v.v

UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitting -Truyền/Nhận dữ liệu nối tiếp không đồng bộ): Tốc độ truyền: 9600 - 19200 bps Hệ thống này được dùng trong việc truyền tín hiệu giữa các ECU có liên quan đến việc điều khiển xe: giữa ECU động cơ và ECU điều khiển trợt, ECU động cơ và ECU của

xe HV (xe dùng động cơ lai) v.v

Truyền dữ liệu nối tiếp: Tốc độ truyền: 333 bps Hệ thống này được dựng trong việc truyền tín hiệu giữa bộ nhận tín hiệu điều khiển khóa cửa điện và ECU thân xe v.v

Truyền dữ liệu thông minh: Tốc độ truyền: 125 kbps Hệ thống này được dùng trong việc truyền tín hiệu giữa các ECU động cơ bên trái và ECU động cơ bên phải v.v

Tham khảo: Bps viết tắt của từ “Bits Per Second” (tốc độ truyền tín hiệu) Đơn vị của tốc độ truyền tín hiệu Tốc độ truyền thông tin giữa 2 cực được gọi là tốc độ truyền Nó biểu diễn số bít truyền trong 1 giây Ví dụ, nếu truyền 100 bít trên giây, tốc độ tín hiệu là 100 bps

Hình 2.21 Điện áp của đường truyền

2.2.2.9 Khái niệm về BEAN

Khái quát: BEAN là một chuẩn (giao thức) thông tin đa chiều mà được thiết lập để truyền dữ liệu giữa các ECU điều khiển những thiết bị điện hay điện

tử (Được sử dụng đặc biệt cho các sản phẩm của Toyota)

Chuẩn (giao thức): Chuẩn hay giao thức là những quy tắc cần thiết để quản lý việc truyền tín hiệu giữa các loại thiết bị và máy tính khác nhau Chúng quy định các trạng thái khác nhau, như phần cứng và phần mềm, cho việc truyền tín hiệu

Cấu trúc thông điệp của hệ thống BEAN: Thông điệp của BEAN bao gồm

“Bắt đầu mẫu tin” và “Kết thúc mẫu tin” Để tăng hiệu quả truyền, còn có những thông tin “Truyền định kỳ” được truyền theo chu kỳ và “Truyền không định kỳ”

nó được truyền khi có điều gì đó xảy ra

Chi tiết về thông điệp, truyền theo định kỳ và truyền không định kỳ của BEAN:

Bảng chi tiết về thông điệp

SOF Bắt đầu mẫu tin Bít khởi đầu

DST-ID ID của nơi nhận

Thông tin phổ biến (đến tất cả các

nút):$FE Thông tin chung (đến tất cả các

nhóm):$D1-D3 Thông tin riêng (đến một nút nào

đó): ID của từng nút MES-ID ID của thông

điệp

Nội dung của thông điệp

DATA Dữliệu Có chiều dài thay đổi (Được chỉ ra

bởi ML) CRC Kiểm tra chu kỳ

ACK khi bình thường (NAK)khi bất thường EOF Kết thúc mẫu tin Báo rằng tất cả thông điệp đã kết

thúc

Lỗi nhận RSP (Reception error) và gửi lại: Nếu một nút ở đầu nhận phát hiện thấy lỗi trong thông điệp, lỗi đó sẽ được thông báo đến nút ở đầu truyền bằng RSP Sau đó, nút truyền đó sẽ truyền lại thông điệp một lần nữa (đến 3 lần bao gồm cả lần truyền ban đầu)

Mã CRC (kiểm tra lỗi của dữ liệu phát đi): Một chuỗi dữ liệu từ PRI đến DATA được thiết lập bằng số nhị phân Khi số nhị phân được chia bởi một đa thức cố định (X8 + X4 + X +1) sẽ có một số d Mã CRC được biễu diễn bằng số

d đó Nếu số nhị phân của dữ liệu từ PRI đến CRC chia hết cho đa thức ở đầu nhận (hay nói theo cách khác, số d bằng không), dữ liệu sẽ được đánh giá là bình thường

Hình 2.22 Truyền định kỳ và truyền không dịnh kỳ của BEAN

Truyền định kỳ và Truyền không định kỳ

Trong BEAN có 3 loại thời điểm truyền như sau:

Truyền định kỳ: Dữ liệu được truyền tại những chy kỳ nhất định Thời điểm truyền định kỳ (chu kỳ: t)

Truyền không định kỳ: Dữ liệu được truyền theo hoạt động của công tắc Thời điểm truyền không định kỳ

Truyền kết hợp (Truyền định kỳ và không định kỳ): Khi công tắc được bật

ON, bộ định thời truyền định kỳ được đặt lại

2.2.2.10 Đặc điểm chính của BEAN

Áp dụng hệ thống nhiều nút chủ: Tất cả các nút kết nối trên đường truyền đều có quyền ngang nhau khi phát đi thông điệp của chúng

Gợi ý: So với hệ thống này, trong hệ thống (Chính - phụ), máy tính chính điều khiển tất cả các máy phụ và máy phụ chỉ đáp ứng các yêu cầu của máy chính

Hình 2.23 Sự va chạm thông tin của BEAN

Điểm đến của thông điệp: Cho phép chuyển giữa thông tin chung và thông tin riêng Thông tin chung: truyền đến tất cả các nút Thông tin riêng: truyền đến một nút nào đó

Áp dụng phương pháp xác định không làm hỏng: Khi có nhiều hơn một nút bắt đầu yêu cầu, hệ thống này xác định nút nào có mức ưu tiên cao hơn tùy theo trật tự đó xác định trước và ngăn không cho dữ liệu bị phá hủy do xung đột

Phát hiện lỗi ở nút nhận và gửi thông tin lỗi đến nút gửi: Khi lỗi bị phát hiện và lỗi sẽ được thông báo lại (việc liên lạc không hoàn tất như bình thường), nút ở đầu truyền sẽ tự động phát lại thông điệp

Chiều dài của thông điệp thay đổi: Chiều dài của thông điệp có thể thay đổi trong mạch MPX

Tốc độ truyền: 10 kbps

2.2.2.11 Phương pháp CSMA/CD và điểm đến của thông điệp

Phương pháp CSMA/CD gồm :

Thời điểm bắt đầu truyền chỉ khi đường truyền không bị tắc nghẽn (khi không có nút nào đang truyền tín hiệu), tất cả các nút có cơ hội truyền tín hiệu như nhau

Gợi ý: "Đường truyền không tắc nghẽn" có nghĩa là một chuỗi 7 bít hay nhiều hơn tín hiệu “0” (tín hiệu lặn) được xác định trong đường truyền đó Về

nguyên tắc, khi một nút đang truyền tín hiệu, các nút khác không thể truyền tín

Tỷ lệ chiếm đường truyền (thông lượng): Cho biết lượng chiếm dụng trên một đường truyền bởi tín hiệu của thông điệp

Thời điểm truyền của từng thông điệp được xác định bởi “phân chia bít truyền” để sao cho tỷ lệ này không vượt quá 70% trong trường hợp xấu nhất (Thời gian còn lại 30%, đường truyền không bị chiếm chỗ)

Điểm đến của thông điệp

Trong BEAN, các điểm đầu nhận có thể được xác định bằng một trong 3 phương pháp sau:

Liên lạc chung: Truyền thông điệp đến tất cả các nút

Liên lạc riêng: Truyền thông điệp đến một số nút nhất định

Liên lạc chung theo khu vực (1-3): Truyền thông điệp đến nhóm các nút nhất định (các nút được chia thành nhóm theo chức năng của chúng)

Gợi ý: Khi một nút nhận thấy rằng DST-ID không cho nút đó, nó sẽ không xử lý bất kỳ việc tiếp nhận nào (Để giảm tắc nghẽn trên đường truyền)

Hình 2.24 Đường truyền giữa các nút của BEAN

Xác định: Có 3 nút đồng thời bắt đầu truyền thông điệp

Tất cả các nút phải phát ra "1" là SOF (bít ban đầu)

Nút 3 phát ra “0” tại điểm kiểm tra đường truyền này nhận thấy “1” đang phát ra Do đó, nó xác định bản thân nó là lặn và ngừng truyền

Nút 2 phát ra “0” tại điểm này kiểm tra đường truyền này nhận thấy “1” đang phát ra Do đó, nó xác định bản thân nó là lặn và ngừng truyền

Gợi ý: Nút 1 giành được quyền gửi yêu cầu trước tiên

Chức năng xác định sẽ giao quyền ưu tiên cho từng thông điệp Các nút bị

từ chối bởi chức năng xác định rút lại thông điệp của mình và lần sau khi đường truyền không bị tắc nghẽn, chúng sẽ cố gắng phát lại một lần nữa.Chú ý rằng chức năng phân xử chỉ có tác dụng khi nhiều nút cùng một lúc phát ra thông điệp

Vì vậy, nếu một nút đó bắt đầu phát tín hiệu của nó, nút khác không thể cản trở nó, ý tưởng cơ bản là “Đến trước, phục vụ trước” Nếu nhiều nút ở trạng thái chờ, tại thời điểm mà thông điệp trội đó kết thúc và đường truyền trở nên

thông, SOF (bít bắt đầu) sẽ phát ra bởi tất cả các nút Một số nút có thể bị chậm, tuy nhiên việc chậm này có thể chấp nhận được

Hình 2.25 Sơ đồ khối của hệ thống MPX

Đường truyền dự trữ: Việc bảo vệ hệ thống chiếu sáng (đèn signal, đèn hậu, đèn phanh, và đèn sương mù sau) trong trường hợp việc liên lạc bị gián đoạn do hư hỏng trong đường truyền trục lái, một đường truyền dự trữ được thiết kế giữa công tắc tổ hợp, ECU điều khiển hộp đầu nối “ECU J/B” phía lái

xe và ECU J/B khoang hành lí

Đường dây dự phòng: được thiết kế giữa công tắc tổ hợp và ECU đèn phía trước, giữa công tắc tổ hợp và ECU J/B phía hành khách để đảm bảo hoạt động của đèn pha – chiếu gần và gạt nước ở chế độ nhanh

2.2.3.1 Đường truyền cho hệ thống cửa

Khái quát

Từng ECU được nối vào đường truyền cho hệ thống cửa (đường MPX) truyền và nhận dữ liệu điều khiển chủ yếu liên quan đến hệ thống điều khiển cửa sổ điện, hệ thống điều khiển ghế điện, hệ thống điều khiển khóa cửa, hệ thống chống trộm,

Hình 2.26 Đường truyền hệ thống MPX của hệ thống cửa

*1: Không có hệ thống chìa thông minh

*2: Có hệ thống chìa thông minh

*3: Có hệ thống gạt mưa tự động (nhận biết trời mưa)

*4: Có hệ thống cửa trời

*5: Có hệ thống ghế điện

*6: Có hệ thống ghế sau điện

Bảng các ECU liên quan đến đường truyền của hệ thống cửa

Tên ECU Chức năng và hệ thống điều khiển

ECU chống trộm Hệ thống khóa cửa

Hệ thống chống trộm

Hệ thống chìa thông minh

Hệ thống điều khiển khóa cửa từ xa

Hệ thống khóa kép ECU khóa tay lái Hệ thống khóa tay lái

Hệ thống mã hóa khóa động cơ ECU chìa thu phát Hệ thống mã hóa khóa động cơ

ECU cửa xe Hệ thống điều khiển cửa sổ điện

Hệ thống điều khiển gương điện

Hệ thống rung ghế Cảm biến trời mưa Hệ thống gạt mưa tự động

ECU điều khiển cửa trời Hệ thống cửa trời

Công tắc điều khiển ghế sau Hệ thống sưởi ghế sau

Hệ thống ghế điện sau phia hành khách