Hệ thống nhúng trong ngành công nghiệp ô tô là các hệ thống điện tử tích hợp trong xe nhằm điều khiển, giám sát và tối ưu hoạt động của các bộ phận như động cơ, phanh, túi khí, giải trí và định vị. Chúng đóng vai trò then chốt trong việc nâng cao hiệu suất, an toàn và trải nghiệm người lái, đồng thời là nền tảng cho các công nghệ xe tự hành và kết nối thông minh.
--- DANH MỤC NỘI DUNG ---
1. Hệ thống an toàn và hỗ trợ lái xe
1.1 Hệ thống chống bó cứng phanh (ABS):
1.2 Hệ thống kiểm soát lực kéo (TCS)
1.3 Hệ thống kiểm soát túi khí
1.4 Kiểm soát hành trình thích ứng (ACC)
1.5 Phát hiện điểm mù (BSD)
1.6 Hệ thống hỗ trợ đỗ xe
2. Mạng lưới và truyền thông xe
3. Hệ thống truyền động và điều khiển truyền động
Hệ thống nhúng trong ngành ô tô là hệ thống máy tính chuyên dụng được tích hợp vào xe để giám sát và điều chỉnh hoạt động của chúng. Các yếu tố này được thiết kế riêng để thực hiện các chức năng riêng biệt như một phần của cơ sở hạ tầng Cơ khí hoặc Điện lớn hơn. Ngành công nghiệp ô tô đã trải qua một sự phát triển đáng kể thông qua việc tích hợp Hệ thống nhúng, giúp tăng cường đáng kể trí thông minh và khả năng kết nối của xe. Hệ thống nhúng là một yếu tố chính trong sự tăng trưởng nhanh chóng của ngành công nghiệp ô tô.
Ứng dụng của các hệ thống nhúng trải dài trên nhiều lĩnh vực chức năng của xe, tập trung đáng kể vào các hệ thống thông tin giải trí. Các hệ thống này cung cấp các tính năng thiết yếu, bao gồm phát lại đa phương tiện, điều hướng và tích hợp với điện thoại thông minh. Tích hợp các hệ thống nhúng trong ô tô được sử dụng trong nhiều hệ thống an toàn, chẳng hạn như Hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) và Hệ thống hỗ trợ người lái tiên tiến (ADAS), cũng như một số ứng dụng bổ sung.
Trong ô tô ngày nay, ECU đóng vai trò thiết yếu với sự trợ giúp của các hệ thống nhúng.
Ban đầu, các ECU này được phát triển để thực hiện các chức năng cơ bản, bao gồm điều khiển động cơ, hộp số và các hệ thống quan trọng khác trong xe. Sự phát triển của công nghệ đã tạo điều kiện cho sự tích hợp đáng kể các bộ vi điều khiển và cảm biến, từ đó biến đổi các hệ thống điện tử có trong xe.
Một trong những vai trò chính của hệ thống là kiểm soát phun nhiên liệu, trong đó nó quản lý chính xác lượng nhiên liệu được phun vào xi lanh động cơ cũng như thời điểm của quá trình phun. Điều này sẽ thúc đẩy hiệu quả nhiên liệu tốt hơn, tối ưu hóa hiệu suất động cơ và hỗ trợ giảm thiểu khí thải.
Hệ thống nhúng rất cần thiết cho việc cải thiện và hiệu quả hoạt động của các hệ thống an toàn trong ngành công nghiệp ô tô. Bằng cách kết hợp xử lý dữ liệu thời gian thực, ra quyết định và kiểm soát, chúng cải thiện đáng kể tính an toàn, hiệu suất của xe và trải nghiệm lái xe tổng thể.
Các thiết bị nhúng được sử dụng trong Hệ thống hỗ trợ lái xe tiên tiến (ADAS) để hỗ trợ người lái xe trong nhiều điều kiện lái xe khác nhau, do đó tăng cường sự an toàn và thoải mái trong xe. Các hệ thống này quan sát môi trường xung quanh xe và cung cấp cho người lái xe sự hỗ trợ hoặc cảnh báo ngay lập tức thông qua sự kết hợp của các cảm biến, camera, radar và các thuật toán tinh vi.
Công nghệ ABS rất cần thiết để tăng cường sự an toàn cho người lái xe bằng cách ngăn chặn bánh xe bị bó cứng trong quá trình phanh, điều này tạo ra lực kéo trên đường, góp phần kiểm soát tốt hơn. Bằng cách trang bị cho mỗi bánh xe các cảm biến tốc độ bánh xe, chúng tôi có thể đảm bảo đánh giá liên tục về tốc độ quay của bánh xe. Dữ liệu sau đó được truyền đến bộ điều khiển ABS, sau đó chỉ đạo Bộ điều biến thủy lực điều chỉnh áp suất dầu phanh được cung cấp cho mỗi bánh xe.
Hệ thống kiểm soát lực kéo đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn trên những con đường trơn trượt và môi trường đầy thách thức, vì nó duy trì hiệu quả kết nối chặt chẽ giữa lốp xe và mặt đường. Nó hoạt động thông qua các cảm biến chuyển động quan sát tốc độ lốp xe quay cùng với tốc độ của xe. Trong trường hợp phát hiện bất kỳ bánh xe nào quay nhanh hơn chính xe, hệ thống sẽ thực hiện hành động để tự động giảm tốc độ của xe.
Sử dụng một loạt các cảm biến, hệ thống Kiểm soát túi khí phát hiện va chạm và khởi động các mạch kích hoạt cần thiết vào đúng thời điểm. Khi các cảm biến xác định được tai nạn, chúng sẽ chuyển tiếp dữ liệu đến Bộ điều khiển túi khí, hoạt động như trung tâm điều khiển chính của hệ thống. Bộ phận này phân tích dữ liệu để xác định xem việc triển khai túi khí có được bảo hành hay không và tiến hành triển khai các túi khí phù hợp khi cần thiết.
Hệ thống Kiểm soát hành trình thích ứng (ACC) là một dạng hỗ trợ lái xe tiên tiến tận dụng các cảm biến laser radar hoặc thiết lập camera để nhận dạng các phương tiện đang tiến đến phía trước xe. Khi hệ thống thu thập dữ liệu từ các cảm biến trên xe, các thuật toán sẽ đánh giá tốc độ và các điều chỉnh cần thiết để giữ khoảng cách an toàn. Hệ thống bao gồm một bộ điều khiển bướm ga để điều chỉnh công suất động cơ khi cần và một bộ điều khiển phanh để phanh khi cần thiết.
Các cảm biến tích hợp vào gương chiếu hậu hoặc cản sau của xe được sử dụng trong hệ thống BSD, chủ yếu sử dụng hệ thống radar hoặc camera. Các cảm biến này theo dõi môi trường xung quanh ngay phía trước và hơi lùi về phía sau xe. Hệ thống xác định một xe khác khi xe đó xâm phạm vào vùng điểm mù được chỉ định. Khi phát hiện xe trong điểm mù, hệ thống sẽ đưa ra cảnh báo trực quan thông qua gương chiếu hậu hoặc kích hoạt rung động ở vô lăng để thông báo cho người lái xe.
Được gọi là cảm biến đỗ xe hoặc hệ thống hỗ trợ đỗ xe, Hệ thống hỗ trợ đỗ xe tận dụng Hệ thống nhúng để tạo điều kiện đỗ xe an toàn và hiệu quả cho người lái xe. Sử dụng kết hợp các cảm biến, bộ vi điều khiển và thuật toán, các hệ thống này được thiết kế để nhận biết chướng ngại vật trong vùng lân cận của xe và cung cấp phản hồi cho người lái xe. Loại cảm biến phổ biến nhất là cảm biến siêu âm, thường được đặt ở cản trước và sau.
Có nhiều ứng dụng được sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô với sự xuất hiện của các hệ thống nhúng. Đây là những ứng dụng cụ thể đang sử dụng các hệ thống nhúng trong ngành công nghiệp ô tô.
Vai trò của mạng lưới và truyền thông xe trong các hệ thống ô tô nhúng là then chốt đối với sự tiến bộ của các phương tiện kết nối và thông minh ngày nay. Các hệ thống này thúc đẩy trao đổi thông tin giữa các thành phần khác nhau của xe và các mạng bên ngoài, dẫn đến cải thiện về độ an toàn, hiệu quả và chất lượng trải nghiệm lái xe.
- Giao tiếp V2V (Xe với xe): Cho phép các xe kết nối và chia sẻ thông tin quan trọng về tốc độ, vị trí địa lý và hướng đi của chúng, do đó tăng cường công nghệ tránh va chạm.
- Mạng ad hoc trên xe (VANET): Là một nhánh chuyên biệt của Mạng ad hoc di động (MANET), Mạng ad hoc trên xe (VANET) cung cấp một khuôn khổ để các xe tham gia giao tiếp với nhau và với cơ sở hạ tầng cục bộ theo cách phi tập trung.
- Giao tiếp V2I (Xe với Cơ sở hạ tầng): Bao gồm sự tương tác giữa xe và hệ thống đường bộ, bao gồm đèn giao thông và biển báo, để tối ưu hóa lưu thông và đảm bảo an toàn.
- Giao tiếp V2X (Xe với mọi thứ): Một thuật ngữ bao quát bao gồm giao tiếp giữa xe với xe (V2V), giữa xe với cơ sở hạ tầng (V2I) và giao tiếp với các thực thể bổ sung, bao gồm người đi bộ và dịch vụ đám mây.
- Cellular V2X: Có nguồn gốc từ Dự án Đối tác Thế hệ thứ 3 (3GPP), C-V2X là một thành phần không thể thiếu của hệ sinh thái V2X (Phương tiện đến Mọi thứ) mở rộng và đánh dấu sự phát triển từ các hệ thống Truyền thông Tầm ngắn Chuyên dụng (DSRC) truyền thống.
Trong Hệ thống nhúng ô tô, hệ thống điều khiển truyền động và truyền động đóng vai trò thiết yếu trong việc giám sát các chức năng của động cơ và truyền động, đây là chìa khóa để đạt được hiệu suất tối ưu của xe, cải thiện hiệu quả nhiên liệu và kiểm soát khí thải. Sử dụng Bộ điều khiển nhúng và Thuật toán phần mềm, các hệ thống này được thiết kế để giám sát và điều chỉnh nhiều thông số theo thời gian thực.
Các hệ thống nhúng được tích hợp vào Mô-đun điều khiển hệ thống truyền lực (PCM) có nhiệm vụ thu thập thông tin từ nhiều cảm biến khác nhau, bao gồm cảm biến oxy, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến lưu lượng khí và cảm biến vị trí trục khuỷu. Các cảm biến này cung cấp dữ liệu hiện tại liên quan đến điều kiện làm việc của động cơ.
Khi công nghệ ô tô ngày càng phát triển, nhu cầu về PCM và khả năng của nó ngày càng tăng. Nó đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường sự phối hợp và giao tiếp giữa các mô-đun khác nhau.
Một loạt các mối đe dọa có thể được đặt ra đối với các hệ thống ô tô này, các điểm yếu được tìm thấy trong các công nghệ không dây như Wi-Fi và Bluetooth có thể bị kẻ tấn công nhắm tới, cho phép chúng xâm nhập trái phép vào các hệ thống của xe. Những kẻ tấn công có ý đồ xấu có thể truy cập trực tiếp vào xe, kết nối với các mạng nội bộ của xe và tác động đến hành vi của xe. Các chức năng của xe cũng có thể được điều khiển thông qua nhiều mạng truyền thông nội bộ, bao gồm cả bus CAN.
Bằng cách áp dụng các giao thức an ninh mạng hiệu quả, có thể ngăn ngừa những sự cố này. Các giao thức này được thiết kế với mã hóa toàn diện để đảm bảo tính bảo mật của dữ liệu khi truyền và khi lưu trữ, sử dụng các chiến lược xác thực hiệu quả để hạn chế quyền truy cập chỉ dành cho nhân viên được ủy quyền và bao gồm các hệ thống phát hiện xâm nhập để liên tục giám sát và phản hồi bất kỳ hoạt động bất thường nào. Trước khi thực hiện, các cơ chế khởi động an toàn và cập nhật chương trình cơ sở sẽ xác nhận tính toàn vẹn và tính xác thực của phần mềm.
Việc triển khai các bản cập nhật Over-The-Air (OTA) mang lại những lợi thế đáng kể, vì nó cho phép các nhà sản xuất cung cấp các bản sửa lỗi, bản cập nhật bảo mật và các tính năng mới từ xa, loại bỏ nhu cầu phải truy cập xe vật lý. Phương pháp này tạo điều kiện thuận lợi cho việc cung cấp không dây các bản cập nhật phần mềm, chương trình cơ sở và cấu hình trực tiếp cho xe. Một quy trình triển khai OTA mạnh mẽ bao gồm thực hiện các kiểm tra trước khi cập nhật, xác thực hệ thống sau khi cập nhật và tham gia vào việc giám sát liên tục để duy trì tính toàn vẹn và hiệu suất của hệ thống.