Chương 1. Lý do chọn đề tài Sau khi mở cửa hội nhập và chuyển sang nền kinh tế thị trường, kinh tế nước ta đã có những bước tiến đáng kể. Việc gia nhập WTO càng mở ra nhiều cơ hội phát triển hơn cho kinh tế. Điều này đòi hỏi ngành giao thông phải phát triển để đáp ứng nhu cầu vận chuyển hàng hoá và hành khách ngày càng cao.
Các loại hình vận chuyển như đường bộ, hàng không, đường biển đều được phát triển, trong đó vận chuyển đường bộ với nhiều ưu điểm là loại hình đáp ứng được phần lớn nhu cầu vận chuyển. Điều này dẫn đến việc số lượng và chủng loại ô tô trong nước tăng lên đáng kể trong thời gian gần đây. Từ những năm 80, vi mạch điện tử đã được áp dụng trên ô tô và con người đã ứng dụng vi mạch điện tử để giám sát các trạng thái của xe và thông báo tình trạng hỏng hóc của ô tô. Khi việc sử dụng vi mạch điện tử ngày càng tham gia sâu vào quá trình điều khiển ô tô, phương pháp chẩn đoán điện tử đã đem lại hiệu quả rõ rệt.
Hệ thống OBD-II (On – Board Diagnostic) đã phát triển để đáp ứng đầy đủ các yêu cầu trên. Ngày nay, trở thành hệ thống không thể thiếu trên ô tô hiện nay. OBD-II là một hệ thống chẩn đoán trên xe hơi, cho phép truy cập và lấy thông tin từ ECM (Điều khiển Động cơ Điện tử) để kiểm tra khí thải và các hệ thống khác. Nhờ đó, kỹ thuật viên có thể nhanh chóng xác định lỗi và quyết định xem xe có đạt yêu cầu về khí thải hay không.
Để đi sâu cũng như hiểu rõ về hoạt động của hệ thống OBD-II, dưới sự hướng dẫn của thầy Đỗ Văn Dũng, tác giả đã chọn đề tài “Đọc mã lỗi chẩn đoán OBD-II trên điện thoại thông minh qua Bluetooth”. Mục tiêu và nhiệm vụ đề tài - Nắm được các kiến thức về hệ thống OBD-II, chuẩn giao tiếp CAN. - Thiết kế ứng dụng chẩn đoán OBD-II trên điện thoại thông minh thông qua bluetooth bằng thiết bị chẩn đoán ELM327. Đối tượng nghiên cứu và giới hạn đề tài - Tổng quan về hệ thống OBD-II , chuẩn giao tiếp CAN.
- Giao tiếp dữ liệu trong hệ thống OBD-II. 13 - Lập trình Android. Đề tài giới hạn ở các lĩnh vực: - Cơ sở lý thuyết của hệ thống OBD-II sử dụng chuẩn giao tiếp CAN. - Thiết kế ứng dụng chẩn đoán OBD-II trên điện thoại thông minh thông qua bluetooth bằng thiết bị chẩn đoán ELM327.
Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp tổng hợp tài liệu. - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm. - Phương pháp lập trình Android. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG OBD-II 2.
Giới thiệu OBD (On-Board Diagnostic) là một thuật ngữ chỉ khả năng tự chẩn đoán và báo cáo tình trạng hệ thống của xe. Hệ thống OBD cung cấp cho chủ sở hữu xe hoặc kỹ thuật viên sửa chữa quyền truy cập vào dữ liệu của các hệ thống phụ trợ khác nhau của xe. Trước đây, khi có sự cố xảy ra, OBD chỉ bật đèn báo hiệu mà không cho biết nguyên nhân. Ngày nay, OBD sử dụng cổng truyền thông số tiêu chuẩn để cung cấp dữ liệu thời gian thực và các mã lỗi chẩn đoán tiêu chuẩn (DTC) giúp người dùng nhanh chóng xác định, khắc phục hư hỏng.
Trước đây, đã có nhiều ý tưởng về OBD được đưa ra, nhưng mỗi nhà sản xuất lại có hệ thống điều khiển và kiểm soát riêng. Để giải quyết vấn đề này, Hiệp hội kỹ sư ô tô Mỹ (SAE) phải đề ra nhiều tiêu chuẩn về khí thải. Cuối cùng, OBD được ra đời khi Ban quản lý tài nguyên không khí California (CARB) áp dụng các tiêu chuẩn này trên lãnh thổ bang California từ năm 1988. Hệ thống OBD đầu tiên khá đơn giản, chỉ kiểm soát cảm biến Oxy, hệ thống EGR, hệ thống phân phối nhiên liệu và ECM để kiểm soát lượng khí thải.
Các hệ thống này ban đẩu các nhà sản xuất tự phát triển và mỗi nhà sản xuất lại có hệ thống kiểm soát khí thải và chẩn đoán riêng. Tuy nhiên, những hệ thống này hoạt động không hiệu quả. Các cơ sở sửa chữa phải trang bị máy chẩn đoán với bảng mã lỗi và hướng dẫn sửa chữa riêng của mỗi nhà sản xuất, gây ra nhiều khó khăn. Chính phủ Mỹ chịu áp lực từ cơ sở sửa chữa và nhà lập pháp cho môi trường.
Cơ quan Bảo vệ Môi trường (EPA) được yêu cầu giải quyết vấn đề này bằng việc sử dụng tiêu chuẩn của SAE và ý tưởng của Ủy ban tài nguyên không khí California – CARB đưa ra quy định cho nhà sản xuất. Trước năm 1996, tất cả các nhà sản xuất phải tuân theo các quy định này. Thế hệ thứ hai của OBD được ra đời với tên gọi OBD-II. Lịch sử hình thành 15 Năm 1955, một tổ chức được thành lập để nghiên cứu và hỗ trợ công nghệ liên quan đến ô nhiễm không khí.
Sau đó, nhiều tổ chức khác cũng ra đời với các quy định và luật lệ đi kèm. Ví dụ, CARB (California Air Resources Board) được thành lập để quản lý tài nguyên không khí tại California, trong khi EPA (Environmental Protection Agency) được thành lập vào năm 1970. Ngoài ra, SAE (Society of Automotive Engineers) cũng ra đời vào năm 1988 để giảm thiểu lượng khí thải từ xe ô tô. Trong lĩnh vực ô tô, các hãng xe đã phát triển các hệ thống tích hợp máy tính trên xe (On- board Computers) để kiểm tra và điều chỉnh các thông số kỹ thuật.
Ví dụ, vào năm 1969, Wolkswagen giới thiệu hệ thống On-board Computers trên các mẫu xe phun nhiên liệu thế hệ thứ 3 của mình. Năm 1975, Datsun 280Z cũng tích hợp hệ thống On-board Computers để tối ưu thời gian phun trong hệ thống phun nhiên liệu. Năm 1980, GM phát triển một giao diện và giao thức độc đáo để kiểm tra ECM (Electronic Control Module) của họ. Giao thức này được gọi là ALDL (Assembly Line Diagnostic Link) và hoạt động ở tốc độ 160 baud.
Năm 1986, một phiên bản nâng cấp của giao thức ALDL được phát triển, hoạt động ở tốc độ cao hơn và sử dụng đường truyền tín hiệu UART (Universal Asynchronous Receiver / Transmitter). Năm 1991, CARB đề nghị các xe bán tại California từ năm 1991 trở đi phải có các chức năng của hệ thống OBD (On-Board Diagnostics). Hệ thống này được gọi là OBD-I. Năm 1994, do sự đẩy mạnh của chương trình kiểm tra khí thải quốc gia, CARB đã phát triển hệ thống OBD-II.
Hệ thống này được yêu cầu cho mọi xe sản xuất từ năm 1996 trở đi được bán tại California. Các tiêu chuẩn của SAE về mã lỗi và giắc cắm chẩn đoán đã được đưa vào hệ thống này. Năm 1996, OBD-II trở thành một phần bắt buộc trên tất cả các xe bán tại Mỹ. Năm 2001, Liên minh châu Âu (EU) phát triển tiêu chuẩn EOBD (European On-Board Diagnostics) cho tất cả các xe động cơ xăng được bán tại châu Âu.
Năm 2004, EU yêu cầu sử dụng hệ thống EOBD cho tất cả các xe chạy bằng động cơ diesel được bán tại châu Âu. 16 Năm 2008, Hoa Kỳ yêu cầu tất cả các xe bán tại đó phải sử dụng giao thức chẩn đoán ISO 15765-4, một phiên bản của mạng CAN (Controller Area Network). Cũng trong năm này, một số dòng xe nhỏ tại Trung Quốc được yêu cầu tuân thủ tiêu chuẩn OBD theo quy định GB18352. Năm 2010, HDOBD (Heavy Duty On-Board Diagnostic - Chẩn đoán Trên Xe Tải Nặng) được ra mắt và yêu cầu áp dụng cho một số động cơ thương mại (xe không chở khách) được bán tại Mỹ.
Các biến thể của OBD 2. OBD-I Mục tiêu của OBD-1 là khuyến khích các nhà sản xuất xe hơi tạo ra các hệ thống kiểm soát khí thải một cách có hiệu quả cao. Việc kiểm tra khí thải hàng năm bắt buộc và việc không cấp giấy đăng ký cho những chiếc xe không đạt chuẩn. Tuy nhiên, OBD-1 không thành công do thiếu các quy định và tiêu chuẩn rõ ràng, gây ra khó khăn cho người dùng và kỹ thuật viên trong việc truy cập thông tin chẩn đoán, dẫn đến hiệu quả thấp trong chương trình kiểm tra xe định kỳ.5 ra đời có liên quan một phần đến việc bổ sung cho chương trình OBD-II mà General Motors áp dụng trên một số mãu xe của mình từ năm 1994-1995.
Nói cách khác, OBD 1.5 là hệ thống OBD-I với một số chức năng của OBD-II được thêm vào. Hệ thống này sử dụng một số mã lỗi của OBD-II như: P0116, P0118, P0131, P0151, P1133, P0155, P0158, P0175, P0160, P0161, P0135, P0171, P0420, P1114, P1115 và P1158. GM đã phát triển một giao diện và giao thức ALDL (Assembly Line Diagnostic Link) để kiểm tra ECM (Electronic Control Module) của họ. Giắc kết nối ALDL: 17 Hình 2.
Giắc ALDL Với giắc kết nối ALDL, chân số 9 là chân truyền dữ liệu, chân 4, 5 là chân mass và chân 16 là chân dương. OBD-II OBD-II là một phiên bản nâng cấp của OBD 1 với nhiều cải tiến về khả năng và tiêu chuẩn hóa. Tiêu chuẩn OBD-II đưa ra quy định về loại giắc chẩn đoán, vị trí các chân, giao thức truyền tín hiệu và tin thông báo. Nó đồng thời liệt kê các thông số xe cần theo dõi và mã hóa cho từng thông số.
Một chân trong đầu nối cung cấp nguồn cho máy chẩn đoán từ ắc quy của xe, giúp giảm thiểu việc sử dụng nguồn bên ngoài. Tuy nhiên, kỹ thuật viên vẫn có thể sử dụng nguồn phụ để bảo vệ dữ liệu khi ắc quy gặp sự cố. Tiêu chuẩn OBD-II cũng cung cấp danh sách các mã lỗi DTC được tiêu chuẩn hóa, cho phép một thiết bị duy nhất có thể truy cập vào dữ liệu của hệ thống trên nhiều dòng xe khác nhau. EOBD EOBD (European On Board Diagnostics) là các quy định chẩn đoán trên xe của Liên minh Châu Âu tương đương với tiêu chuẩn OBD-II.
Nó được áp dụng cho các xe hạng M1 (dưới 8 chỗ ngồi và trọng tải dưới 2.500kg) đăng ký trong phạm vi các nước thành viên từ ngày 1 tháng 1 năm 2001 đối với động cơ xăng và từ ngày 1 tháng 1 năm 2004 đối với động cơ diesel. Các xe có trọng tải trên 2500kg được áp dụng tiêu chuẩn này từ ngày 1 tháng 1 năm 2002 đối với động cơ xăng và ngày 1 tháng 1 năm 2007 đối với động cơ dầu. EOBD có cùng kiểu giắc chẩn đoán và các giao thức chẩn đoán được quy định bởi SAE như OBD-II. EOBD-II 18 Thuật ngữ EOBD-II là ngôn ngữ thị trường được sử dụng bởi một số nhà sản xuất ô tô để chỉ những chức năng không thuộc tiêu chuẩn OBD hay EOBD.
Chữ E là viết tắt của Enhanced – Nâng cao. JOBD JOBD là tiêu chuẩn OBD-II được áp dụng cho thị trường xe Nhật Bản.