Mạng giao tiếp trên ô tô là gì? Tại sao ô tô cần phải dùng mạng giao tiếp? Có những kiểu mạng giao tiếp nào trên ô tô? Hôm nay, hãy cùng trường dạy nghề sửa chữa điện ô tô – trung tâm huấn luyện kỹ thuật ô tô Việt Nam VATC tìm hiểu về mạng giao tiếp trên ô tô.
1. Mạng giao tiếp trên ô tô là gì?
Mạng giao tiếp trên ô tô nói riêng và mạng giao tiếp trên các phương tiện giao thông nói chung (Vehicle Bus) là một hệ thống các hộp điều khiển trên cùng một xe bao gồm các loại như ECM, TCM, BCM, ABS… Khi hoạt động, chúng có thể giao tiếp trao đổi thông tin qua lại với nhau mà không cần phải tăng thêm số lượng dây dẫn để đáp ứng nhu cầu đó.
Nhằm tối ưu cho việc điều khiển và hạn chế dây dẫn, ngày nay, tất cả các phương tiện từ ô tô con, xe tải, đầu kéo, máy công trình, máy bay, xe quân sự, thậm chí cả xe máy cũng đều sử dụng mạng giao tiếp.
Có thể bạn sẽ cảm thấy khó hiểu khi đọc nhiều tài liệu khác nhau về mạng giao tiếp ô tô. Tuy nhiên, mạng giao tiếp trên ô tô sử dụng rất ít dây dẫn ( chỉ 1 hoặc 2 dây) nhưng dữ liệu truyền tải rất nhiều với tốc độ truyền tải cực nhanh.
Mỗi hộp điều khiển trên ô tô đều có thể biết được thông tin của các hộp khác, chỉ có điều, nó chỉ tiếp nhận thông tin mà nó cho là quan trọng và cần cho nó còn lại sẽ bị loại bỏ. Các bạn có thể nhận biết mạng giao tiếp trên ô tô thông qua đặc điểm đường dây điện thấy 2 sợi dây xoắn lại với nhau.
2. Tại sao phải sử dụng mạng giao tiếp trên ô tô
Từ đầu năm 1970, hệ thống điều khiển điện tử trên xe bắt đầu phát triển, khi ứng dụng lần đầu tiên vào hệ thống đánh lửa điều khiển bằng IC. Đến đầu những năm 1980, thì hộp ECM xuất hiện là hộp điều khiển động cơ.
Có quá nhiều ưu điểm so với điều khiển bằng cơ khí nên công nghệ điều khiển điện tử được nghiên cứu và phát triển nhanh chóng cho đến năm 1990, sự ra đời của hệ thống cân bằng điện tử ESP, hệ thống mã hóa động cơ immobilizer càng khẳng định tầm quan trọng của công nghệ này. Điều này đã dẫn đến sự ra đời của hàng loạt hệ thống tiếp theo như hệ thống chìa khóa thông minh Smart Key, hệ thống hỗ trợ đỗ xe Parking Assist, hệ thống kiểm soát chệch làn đường Lane Keeping…
Ở thời kì đầu, khi mà có quá ít hộp điều khiển và thông thường chỉ có hộp động cơ hoặc nhiều hơn là hộp điều khiển hộp số và ABS, thì các hộp được đấu nối trực tiếp với nhau từng điểm một.
Ngày nay, với sự phát triển không ngừng của công nghệ ô tô, một chiếc xe châu Âu bình thường trung bình có khoảng 30 hộp điều khiển khác nhau chưa kể đến một chiếc xe sang thì con số hộp điều khiển có thể lên đến hàng trăm hộp. Ngay cả trên hệ thống điều khiển ghế ngồi, điều khiển mở cốp, điều khiển âm thanh đều có một hộp điều khiển riêng.
Tất cả các hộp này được kết nối với nhau để lấy tín hiệu của nhau. Ví dụ: Hộp điều khiển hộp số TCM sẽ lấy tín hiệu tốc độ động cơ, tín hiệu bàn đạp ga để điều khiển sang số; tín hiệu tốc độ xe hiển thị trên đồng hồ taplo lấy từ hộp điều khiển hộp số hoặc lấy từ hộp ABS cho thấy một mối quan hệ xuyên suốt.
Với sự ra đời của các hệ thống điều khiển điện tử này đã làm giảm số lượng dây điện trên ô tô xuống tới mức tối đa, làm giảm chi phí sản xuất, tối ưu hóa không gian cho xe, tăng độ chính xác cho những khâu xử lý và đặc biệt rất ít lỗi trên hệ thống so với hệ thống thông thường không sử dụng hệ thống điều khiển điện tử.
Khi nhu cầu về an toàn, tiện lợi và độ chính xác cao, đòi hỏi phải có một sự liên kết giữa tất cả các hộp điều khiển lại với nhau để có thể trao đổi thông tin giữa các hộp điều khiển nhanh chóng, kịp thời và chính xác. Và mạng giao tiếp ô tô ngày nay là giải pháp tối ưu để giải quyết các vấn đề trên.
3. Phân loại mạng giao tiếp trên ô tô.
Từ năm 1970 và sự phát triển mạnh mẽ từ đầu những năm 1980, các nhà nghiên cứu đã cho ra đời nhiều giải pháp về giao tiếp trên ô tô khác nhau. Cho tới nay, đã có rất nhiều mạng giao tiếp khác nhau trên ô tô, nhưng chung quy lại có những mạng giao tiếp chính sau đây được áp dụng trên ô tô đời mới:
Mạng giao tiếp CAN:
CAN là viết tắt của Controller Area Network một kiểu giao thức kết nối phổ biến nhất hiện nay với tốc độ có thể lên tới 1 Mb/s chính xác lại ít bị nhiễu. Được phát triển vào những năm 1980 bởi sự hợp tác của Mercedes Benz và Bosch GmbH. Tuy nhiên, mãi cho đến 1994 mạng CAN mới được cho ứng dụng rộng rãi và là một tiêu chuẩn của tất cả xe sản xuất tại Mỹ năm 2008.
CAN cũng có nhiều loại khác nhau: Single CAN, CAN tốc độ thấp (low speed CAN), CAN tốc độ cao (high speed CAN). Đặc điểm dễ nhận biết của mạng giao tiếp này là 2 dây xoắn với nhau, 2 điện trở 120 ôm ở hai đầu đấu song song với nhau cho nên nếu đo điện trở của hai dây CAN sẽ bằng 60 ôm, giá trị điện áp của hai dây CAN như sau:
1 dây là CAN high: điện áp dao động từ 2.5 – 3.75 V
1 dây là CAN low: điện áp dao động từ 1.25 – 2.5 V
>> Các bạn đón đọc bài viết về mạng giao tiếp CAN cụ thể ở bài viết sau : Mạng giao tiếp CAN trên ô tô và những điều cần biết
Mạng giao tiếp LIN
LIN cũng là mạng giao tiếp phổ biến thứ 2 sau CAN. LIN là viết tắt của Local Interconnect Network thường được sử dụng trong mạng giao tiếp nội bộ trên hệ thống body không cần tốc độ truyền cao và có thể giao tiếp 2 chiều.
LIN thường sử dụng trên những hệ thống phụ “Sub system”, những hệ thống không cần tốc độ truyền cao và dữ liệu nhiều. Một số hệ thống thường dùng mạng giao tiếp LIN như: điều khiển gương, điều khiển ghế, khóa cửa, cửa sổ trời, gạt mưa, nâng hạ kính…
Mạng giao tiếp MOST
Mới nhất là mạng giao tiếp MOST (Media Oriented Systems Transport). Nói đơn giản MOST là mạng truyền cáp quang với tốc độ tối đa lên đến 150 Mb/s và sử dụng trong mạng thông tin giải trí trên xe thường gặp trên các dòng xe châu Âu.
Đặc điểm của mạng MOST là liên kết với nhau theo kiểu vòng tròn khép kín. Do đó, khi có một điểm trong vòng tròn này bị đứt hoặc một module hỏng thì xem như toàn hệ thống không hoạt động.
Một số hộp điều khiển trong vòng tròn đó được kể đến như: hộp Central Gateway, hộp đồng hồ táp lô, hộp radio, hộp ampli, hộp navigation…
K- line là viết tắt của Keyword Protocol 2000 (KWP2000) thường sử dụng để chẩn đoán. Trên giắc chẩn đoán OBD-II chúng ta dễ dàng nhận biết mạng K-line qua chân số 7 có nghĩa là giắc chẩn đoán OBD-II của xe nào có sử dụng chân số 7 thì chân đó là chân K-line theo quy ước chung của OBD-II.
4. Các mạng giao tiếp sử dụng trên xe như thế nào?
Tùy vào từng chức năng của hệ thống mà trên xe ô tô sẽ sử dụng các loại mạng giao tiếp khác nhau. Các dòng xe ô tô đời mới hiện nay là sự tích hợp của nhiều kiểu mạng giao tiếp ( Tham khảo hình ).
Một số ví dụ giải thích về ứng dụng của mạng giao tiếp với những kiểu hình khác nhau trên ô tô:
Trên các hệ thống truyền động, động cơ giao tiếp với hộp số. Hộp số nhận tín hiệu từ động cơ về các thông số như tốc độ vòng tua hiện tại RPM, vị trí bàn đạp ga PPS, độ mở bướm ga TPS… để điều khiển sang số chính xác theo ý muốn của người lái. Những tín hiệu này cần phải được truyền tải cực kỳ nhanh mới có thể đáp ứng kịp thời nhu cầu của người lái. Vì vậy, hệ thống truyền động thường sử dụng mạng giao tiếp CAN.
Với hệ thống cân bằng điện tử ESP phải truyền tín hiệu về độ lệch dọc và ngang của xe cực kỳ nhanh cho hộp ABS để điều khiển hãm bánh xe lại. Cho nên chỉ có CAN là đường truyền có thể đáp ứng được tốc độ này. Và đối với các hệ thống như túi khí, căng đai khẩn cấp… cũng tương tự như vậy.
Thông thường hệ thống truyền động, hệ thống khung gầm và những hệ thống liên quan đến sự an toàn và tính mạng con người đều phải giao tiếp với nhau qua đường truyền CAN để đảm bảo.
Đối với các hệ thống Body như: Hệ thống điều khiển gạt mưa, nâng hạ kính, điều khiển lock cửa, điều khiển đèn, cảm biến lùi, camera lùi… về bản chất cũng có thể sử dụng mạng CAN nhưng không nhất thiết phải như vậy. Những hệ thống này không cần truyền với tốc độ cũng như lượng dữ liệu truyền tải nhiều, nếu như vẫn sử dụng CAN thì lại gây lãng phí. Và trong trường hợp này chúng sẽ được sử dụng đường truyền LIN là hợp lý.
Mọi ý kiến và đóng góp xin vui lòng gửi về
Trung Tâm Huấn Luyện Kỹ Thuật Ô Tô Việt Nam VATC
Địa chỉ: số 50 đường 12, P.Tam Bình, Q.Thủ Đức, TP.HCM
Điện thoại: 0945.71.17.17
Email: info@oto.edu.vn