Có nhiều thiết bị có thể kết nối với đầu OBD-II trên xe để truy cập các chức năng của OBD. Những thiết bị này bao gồm các thiết bị thông dụng đơn giản chi phí thấp đến các thiết bị có công nghệ cao với chi phí cao.
2.3.6.1. Thiết bị chẩn đoán cầm tay
Hình 2.12 - Máy chẩn đoán cầm tay với kết nối OBD-II
Một loạt các thiết bị chẩn đoán phổ biến với tính năng mạnh mẽ như: Đọc/reset mã lỗi; Truy cập chẩn đoán nâng cao; Đọc thông cố ECU của nhà sản xuất hoặc xe cụ thể; Truy cập và điều khiển các hệ thống điều khiển, như túi khí hoặc ABS; Giám sát hoặc truy xuất đồ thị theo thời gian thực các thông số động cơ để thuận tiện cho việc chẩn đoán hoặc điều chỉnh.
2.3.6.2. Các thiết bị và phân tích trên điện thoại di động
Ứng dụng trên thiết bị di động cho phép các thiết bị như Smartphone, máy tính bảng hiển thị và thao tác truy cập dữ liệu OBD-II thông qua cáp USB, Bluetooth hoặc
WiFi được cắm vào đầu nối OBD-II của xe. Một số thiết bị mới cho phép cổng OBD của xe truyền dữ liệu trực tiếp tới Internet thông qua kết nối di động.
Hình 2.13 - Thiết bị chẩn đoán qua điện thoại Smartphone – iOBD-II
2.3.6.3. Các công cụ quét dựa trên máy tính và các nền tảng phân tích
Một thiết bị phân tích OBD có thể chuyển đổi các tính hiệu OBD-II thành chuỗi dữ liệu nối tiếp (USB hoặc cổng nối tiếp) tiêu chuẩn đến máy tính. Phần mềm sẽ giải mã dữ liệu nhận được và hiển thị lên màn hình trực quan.
Hình 2.14 - Một phần mềm chẩn đoán OBD qua máy tính - OBDAutoDoctor
Ngoài các chức năng của một thiết bị chẩn đoán cầm tay, các thiết bị trên máy tính thường cung cấp:
- Khả năng lưu trữ dữ liệu lớn và các chức năng khác. - Màn hình độ phân giải cao hơn các thiết bị cầm tay.
- Khả năng sử dụng được nhiều chương trình phần mềm một cách linh hoạt.
- Mức độ mà một máy tính có thể truy cập vào các chương trình chẩn đoán ECU của nhà sản xuất hoặc một xe cụ thể là khác nhau giữa các sản phẩm phần mềm giống như các thiết bị chẩn đoán cầm tay.
2.3.6.4. Thu thập dữ liệu
Thu thập dữ liệu được thiết kế để nắm bắt dữ liệu xe trong khi xe đang hoạt động bình thường để phân tích sau này. Bộ thu thập dữ liệu bao gồm:
- Giám sát động cơ và xe trong quá trình hoạt động bình thường, nhằm mục đích chẩn đoán hoặc điều chỉnh.
- Một số công ty bảo hiểm đề nghị giảm phí bảo hiểm nếu các bộ thu thập dữ liệu và các máy quay phim được cài đặt trên xe OBD-II, và nếu các hành động của lái xe đáp ứng các yêu cầu.
- Giám sát hành vi của lái xe bằng các đội điều khiển xe.
2.3.6.5. Kiểm tra khí thải
Tại Hoa Kỳ, nhiều tiểu bang hiện đang thực hiện kiểm tra OBD-II thay cho việc kiểm tra đường ống xả đối với các xe đã tuân thủ OBD-II từ năm 1996. Từ khi OBD-II lữu trữ các mã lỗi, thiết bị kiểm tra có thể truy cập hệ thống điều khiển trên xe, xác minh rằng không có mã lỗi liên quan đến phát thải và chiếc xe tuân thủ các tiêu chuẩn khí thải EOBD đối với quy định theo năm sản xuất.
Chương 3. CHẨN ĐOÁN – CHỨC NĂNG CỦA MÁY CHẨN ĐOÁN CƠ BẢN 3.1. Kỹ thuật Chẩn đoán ô tô
3.1.1. Định nghĩa
Kỹ thuật chẩn đoán ô tô là một loại hình tác động kỹ thuật vào quá trình khai thác
sử dụng ôtô nhằm đảm bảo cho ôtô hoạt động có độ tin cậy, an toàn hiệu quả cao bằng cách phát hiện và dự báo kịp thời các hư hỏng và tình trạng kỹ thuật hiện tại mà không cần phải tháo rời ôtô hay tổng thành máy của ô tô.
Kỹ thuật viên phải quan tâm hiểu rõ đến hai thông số sau: Thông số kết cấu là tập
hợp các thông số kỹ thuật thể hiện đặc điểm kết cấu của cụm chi tiết hay chi tiết. Chất lượng các cụm, các chi tiết do các thông số kết cấu quyết định: Hình dáng, kích thước, vị trí tương quan, độ bóng bề mặt, chất lượng lắp ghép… Thông số biểu hiện trạng thái của
kết cấu là các thông số biểu thị các quá trình lý hoá, phản ánh tình trạng kỹ thuật bên
trong của đối tượng khảo sát. Các thông số này con người hay thiết bị có thể nhận biết được và chỉ xuất hiện khi đối tượng khảo sát hoạt động hay ngay sau khi vừa hoạt động.
Kỹ thuật chẩn đoán sẽ sử dụng Thông số biểu hiện trạng thái của kết cấu để đánh giá gián tiếp Thông số kết cấu từ đó khẳng định sự hỏng hóc và đi đến quyết định tháo ở đâu để thay thế và sửa chữa.
3.1.2. Mục đích của chẩn đoán
Trước khi xuất hiện các chẩn đoán xe hơi, việc xác định các vấn đề hư hỏng rất tốn thời gian và chi phí. Vì thế, việc kỹ thuật chẩn đoán và các công cụ chẩn đoán trên ô tô ra đời đã mang lại nhiều lợi ích như sau:
• Giúp xác định chính xác và nhanh chóng khu vực gây ra các vấn đề, hỏng hóc mà không phải tốn công tháo từng bộ phận ra kiểm tra, tối ưu hóa thời gian và chi phí sửa chữa.
• Một số bộ phận của ô tô được vi tính hóa để có thể phát hiện các vấn đề trước khi chúng gây ra sự cố. Các đèn báo lỗi trên taplo sẽ sáng khi phát hiện sự cố. • Các công cụ chẩn đoán cũng có thể kiểm tra hệ thống máy tính của ô tô để biết
thông báo của nhà sản xuất và thông tin được lưu trữ về lịch sử của xe, cung cấp cho các kỹ thuật viên một bức tranh hoàn chỉnh để thực hiện sửa chữa tốt nhất có thể.
Kỹ thuật chẩn đoán ô tô cũng là một công cụ hữu ích khi bạn kiểm tra một chiếc xe đã qua sử dụng hay chưa trước khi bạn cam kết mua một chiếc xe mới từ các cửa hàng tư nhân.
3.1.3. Công cụ chẩn đoán ô tô
Nhờ việc tin học hóa các bộ phận của ô tô, kỹ thuật viên có thêm công cụ hiện đại nữa là phần mềm chuyên dụng và máy chẩn đoán sẽ nhanh chóng và chính xác để chỉ ra các khu vực có vấn đề nhờ bộ xử lý, vi mạch và cảm biến tích hợp.
Hình 3.1. Chẩn đoán ô tô thông qua máy chẩn đoán
Tuy nhiên với bộ phận thuần cơ khí thì chúng sẽ bị hạn chế, nên kỹ thuật viên vẫn phải sử dụng các trang bị dụng cụ kỹ thuật cơ bản, phương pháp và trình tự để tiến hành đo đạc, phân tích và đánh giá tình trạng kỹ thuật.
Đối với các dòng máy cao cấp hoặc đối với các thiết bị chẩn đoán chuyên hãng còn có thêm các tính năng như reset, cài đặt, lập trình các hộp ECU. chúng có thể truy cập vào mọi hệ thống điện, điện điều khiển trên xe để đọc được hết tất cả các thông số điều khiển trên xe.
3.2. Các chức năng của máy chẩn đoán
3.2.1. Đọc mã lỗi
Khi đèn báo lỗi động cơ sáng lên tức là đã có một hư hỏng trong động cơ. Chúng ta sẽ đọc mã lỗi trong OBD2 để biết xe đang bị lỗi gì, ví dụ:
P0100: Mạch Lưu Lượng Hay Khối Lượng Khí Nạp
Hình 3.3. Hiển thị mã lỗi trên máy chẩn đoán
3.2.2. Xóa mã lỗi
Sau khi sửa chữa xong mã lỗi, chúng ta sử dụng chức năng này để xóa mã lỗi và làm tắt đèn báo lỗi. Nếu không xóa lỗi thì đèn báo lỗi sẽ tiếp tục sáng mặc dù lỗi đã sửa xong.
3.2.3. Dữ liệu động
Chúng ta có thể xem thông số trực tiếp từ xe để biết các hoạt động của các cảm biến, van, bộ chấp hành như thế nào. Các thông tin này rất hữu ích trong quá trình chẩn đoán và sửa chữa một hư hỏng trên xe.
Hình 3.5. Chức năng hiển thị dữ liệu động trên máy chẩn đoán
3.2.4. Trạng thái của trình giám sát
Trình giám sát là một chương trình tích hợp trong chế độ OBD2 nhằm giám sát hoạt động của xe. Khi sửa chữa xong một mã lỗi, chúng ta xóa mã lỗi để làm tắt đèn báo lỗi, điều này cũng reset trạng thái của trình giám sát. Lúc này điều cần làm là lái xe trên đường để các trình giám sát hoạt động nhằm xác nhận kết quả sửa chữa. Nếu mã lỗi xuất hiện trở lại có nghĩa là hư hỏng vẫn chưa giải quyết xong, nếu không có mã lỗi xuất hiện có nghĩa là quá trình sửa chữa đã hoàn thành, xe đã sẵn sàng giao cho khách hàng.
3.2.5. Thông tin xe, hộp điều khiển
Cho biết thông tin về số VIN của xe và thông tin hộp điều khiển. VIN là số khung xe, ngày nay thông tin VIN được nạp vào bộ điều khiển của xe luôn. Thông tin CALID (Calibration Identification) và CVN (Calibration Verification Numbers) là version của bộ điều khiển.
Chương 4. LÝ THUYẾT VỀ MẠNG CAN 4.1. Nguyên nhân và lịch sử phát triển
4.1.1. Định nghĩa CAN Bus
Controller Area Network (CAN), là giao thức truyền thông nối tiếp hỗ trợ mạnh cho những hệ thống điều khiển thời gian thực phân bố (Distributed Realtime Control System) với độ ổn định, bảo mật và đặc biệt chống nhiễu cực kỳ tốt.
Ý tưởng của mạng CAN được nhóm kỹ sư tại GmbH Robert Bosch (https://www.bosch.com/), Đức, nghiên cứu từ đầu thập niên 1980. Họ đã nghiên cứu một công nghệ bus mới dùng trong xe ô tô mà có thể cho phép đưa thêm nhiều chức năng vào nữa mà số lượng dây nối không quá lớn.
4.1.2. Nguyên nhân ra đời của CAN Bus
Chuẩn CAN ra đời với mục đích ban đầu là phục vụ cho ngành công nghiệp xe ô tô. Trước khi sử dụng chuẩn CAN, việc kết nối giữa các bộ điều khiển (Controller) trên xe hơi rất phức tạp và yêu cầu nhiều dây nối. Khi ngành công nghiệp xe ô tô phát triển, các khối điều khiển điện tử với nhiều chức năng phức tạp (điều khiển thân xe, điều khiển cửa, điều khiển động cơ, thu thập dữ liệu các cảm biến, định vị xe, ...) trong xe ngày càng nhiều làm việc bố trí kết nối càng trở nên phức tạp, tốn kém và bảo trì khó khăn.
Hình 4.1. Minh họa kết nối các ECU trên ô tô khi chưa sử dụng CAN Bus
CAN ra đời đã giải quyết các vấn đề tồn tại. Các module chỉ cần 2 dây để kết nối với nhau. Việc thêm hay bớt module trong bus CAN dễ dàng. Việc truyền dữ liệu có độ tin cậy cao, tốc độ nhanh.
Hình 4.2 Minh họa kết nối các ECU trên ô tô sử dụng CAN Bus
4.1.3. Lịch sử về mạng CAN
Năm 1983, công ty Robert Bosch GmbH đã bắt đầu phát triển mạng CAN
Năm 1986, giao thức được chính thức công bố ở đại hội của hội Kĩ sư ô tô
(Society of Automotive Engineers - SAE) ở Detroit, Michigan, Mỹ.
Năm 1987, những chip điều khiển CAN (CAN controller chip) đầu tiên được Intel
và Phillips sản xuất và xuất hiện trên thị trường.
Năm 1991, Bosch đã xuất bản một số phiên bản kỹ thuật của mạng CAN và phiên
bản mới nhất là CAN 2.0.
Năm 1992, Thành lập nhóm các nhà sử dụng và sản xuất CAN quốc tế: Hội CAN
tự động hóa (CAN in Automation, CiA). Hội CiA xuất bản giao thức Lớp ứng dụng CAN (CAN Application Layer, CAL). Những chiếc xe Mercedes-Benz đầu tiên được trang bị CAN tiếp theo xuất hiện, Mercedes-Benz W140.
Năm 1993, Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) đã phát hành tiêu chuẩn CAN
ISO 11898.
Năm 1994, CiA tổ chức Hội nghị CAN quốc tế lần thứ nhất. Allen-Bradley giới
thiệu giao thức DeviceNet. Hiệp hội Kỹ sư ô tô – SAE phát hành SAE J1939.
Từ năm 1994, một số giao thức cấp cao hơn đã được chuẩn hóa trên CAN, chẳng hạn như CANopen và DeviceNet. Các thị trường khác đã áp dụng rộng rãi các giao thức bổ sung này, hiện là tiêu chuẩn cho truyền thông công nghiệp.
Năm 2012, Bosch đã phát hành CAN FD 1.0 hoặc CAN với Tốc độ Dữ liệu linh hoạt. Kỹ thuật này sử dụng một định dạng khung khác nhau cho phép một chiều dài dữ liệu khác nhau cũng như các tùy chọn chuyển đổi để tốc độ bit nhanh hơn. CAN FD tương thích với mạng CAN 2.0 hiện có để các thiết bị của chúng có thể cùng hoạt động trên cùng một mạng với nhau.
CAN bus là một trong năm giao thức được sử dụng trong việc chẩn đoán trên xe (OBD-II). Tiêu chuẩn OBD-II bắt buộc phải có đối với tất cả các xe ô tô và xe tải nhẹ bán tại Hoa Kỳ từ năm 1996. Và sau này đã được áp dụng cho tất cả các xe trên thế giới.
4.2. Thuộc tính, ưu điểm và ứng dụng của CAN Bus
4.2.1. Thuộc tính và ưu điểm của CAN Bus
CAN Bus có cấu tạo đơn giản, chỉ có 2 dây kết nối các module điều khiển với nhau dễ dàng hơn cách làm truyền thống, chi phí thấp, dễ lắp đặt và dễ sửa chữa, bảo trì khi có sự cố.
CAN Bus là một giao thức chung để nhiều nhà cung cấp khác nhau có thể phát triển các module điều khiển tương thích với nhau.
CAN Bus truyền thông điệp theo mức độ ưu tiên, đảm bảo hiệu quả cao theo thời gian thực. Mỗi thông điệp được truyền đều có một mức ưu tiên. Khi nhiều thông điệp được truyền ra từ một nút (Node) hay trạm (Station) trên mạng CAN cùng lúc thì thông điệp có mức ưu tiên cao nhất sẽ được truyền. Các thông điệp có mức ưu tiên thấp hơn sẽ tạm dừng và được truyền lại khi cổng CAN rảnh. Việc xác định mức ưu tiên dựa trên cấu trúc thông điệp và cơ chế phân xử quy định trong chuẩn CAN.
CAN Bus cho phép người dùng thiết lập các thông số kỹ thuật của thông điệp một cách linh hoạt: cấu hình thời gian bit, đồng bộ, độ dài dữ liệu truyền - nhận,…
CAN Bus cho phép nhận dữ liệu đa điểm với sự đồng bộ thời gian. Một thông điệp có thể được nhận bởi nhiều node khác nhau trên mạng cùng lúc. Tất cả các node trên mạng đều có thể thấy thông điệp đang truyền, tùy vào cấu hình ở mỗi node mà node sẽ quyết định có chấp nhận thông điệp này hay không.
CAN Bus cho phép nhiều bộ điều khiển (Multimaster) cùng kết nối đồng thời vào mạng và nhận thông điệp từ các bộ phận đầu vào (Slaver) như cảm biến tốc độ, cảm biến nhiệt độ,…
CAN Bus có khả năng phát hiện và báo hiệu lỗi. Mỗi thông điệp có kèm theo mã CRC (Cyclic Redundancy Code) để kiểm tra lỗi. Nếu lỗi xuất hiện, Node nhận sẽ bỏ qua thông điệp và truyền khung báo lỗi (Error frame) lên mạng CAN. Mỗi Node có thể tự xác định trạng thái lỗi và ngắt khỏi mạng nếu lỗi xuất hiện quá nhiều.
CAN Bus tự động truyền lại các thông điệp bị lỗi khi mạng rảnh giúp đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu trên mạng CAN. Một thông điệp được truyền ra mang nếu bị lỗi thì Node truyền thông điệp này sẽ giữ lại và tự động phát lại thông điệp này khi cổng CAN rảnh cho đến khi thành công.
Tốc độ bit của CAN có thể khác nhau trong các hệ thống khác nhau nhưng trong một hệ thống cho trước thì tốc độ bit đồng nhất và cố định. Tốc độ bit còn tùy thuộc vào chiều dài đường truyền. Tốc độ tối đa có thể lên đến 1 Mbit/s. Đảm bảo cho mức độ phản hồi nhanh chóng của mạng CAN trong phạm vi nhỏ.
Bus Length Bit rate Bit time
25 meters 1000 kbit/s 1 µs 50 meters 800 kbit/s 1.25 µs 100 meters 500 kbit/s 2 µs 250 meters 250 kbit/s 4 µs 500 meters 125 kbit/s 8 µs 1000 meters 50 kbit/s 20 µs 2500 meters 25 kbit/s 50 µs
Bảng 4.1. Liên hệ giữa tốc độ truyền dữ liệu và chiều dài mạng
4.2.2. Phạm vi ứng dụng của CAN Bus