NGHIÊN CỨU TÌNH HUỐNG

Một nghiên cứu trường hợp kỹ thuật về máy quét chẩn đoán ô tô từ hơn 200,000 thiết bị đã được xuất xưởng trên nhiều dây chuyền ODM — bao gồm các quyết định kiến ​​trúc thực tế, một lỗi xảy ra trong quá trình vận hành đã thay đổi hoàn toàn các quy tắc thiết kế mạch in của chúng tôi, và dữ liệu đằng sau những yếu tố thực sự dẫn đến việc trả lại hàng.

200k +Đơn vị đã vận chuyển

4.2% → 0.3%Tỷ lệ lỗi liên lạc

68%RMA: Thiếu dữ liệu OEM

40 tầm 60%Phạm vi phủ sóng được nâng cao thực sự

1. Tổng quan về dự án

1.1 Bối cảnh khách hàng

Khách hàng của họ là một thương hiệu thiết bị dịch vụ ô tô với dòng sản phẩm dụng cụ OBD cơ bản đã được khẳng định – ví dụ như bộ chuyển đổi dựa trên ELM327 và các thiết bị đọc mã lỗi cơ bản. Họ muốn nâng cấp lên phân khúc giá trị cao hơn, hướng tới các máy quét đa hệ thống chuyên nghiệp. 

Thị trường mục tiêu: các cửa hàng sửa chữa độc lập, các đơn vị bảo dưỡng đội xe và các khu vực dịch vụ của đại lý. Thị trường mục tiêu ngay từ đầu là Bắc Mỹ và Châu Âu, với Châu Á là mục tiêu giai đoạn thứ hai.

Khoảng cách mà họ đang cố gắng thu hẹp là có thật. Các công cụ cơ bản chỉ đọc được mã hệ thống truyền động chung. Các cửa hàng chuyên nghiệp cần đọc mã ABS, SRS, hộp số, TPMS, điều khiển hai chiều và dữ liệu ECU trực tiếp trên hàng chục hãng xe khác nhau. Bước nhảy vọt đó không chỉ là cập nhật phần mềm. Đó là một chương trình phần cứng và phần mềm hoàn toàn khác.

Bạn có thể đọc: Nghiên cứu trường hợp máy tính bảng bền chắc

1.2 Mục tiêu dự án

• Tuân thủ đầy đủ tiêu chuẩn OBD-II là mức tối thiểu, không phải mức tối đa.

• Hỗ trợ đa giao thức trên các chuẩn CAN, LIN và FlexRay

• Phân tích dữ liệu ECU theo thời gian thực với độ trễ thấp

• Kết nối không dây để đồng bộ hóa đám mây và chẩn đoán từ xa

• Độ bền đạt tiêu chuẩn công nghiệp, phù hợp với môi trường nhà xưởng.

• Thiết kế sẵn sàng sản xuất đã được phê duyệt chứng nhận toàn cầu

• Lộ trình nâng cấp rõ ràng cho hệ thống chẩn đoán xe điện mà không cần thiết kế lại phần cứng hoàn toàn.

2. Những thách thức trong ngành công nghiệp phát triển công cụ chẩn đoán ô tô

2.1 Khả năng tương thích đa giao thức

Lời khẳng định “hỗ trợ hơn 95% mẫu xe” xuất hiện trên mọi hộp máy quét mã vạch trên thị trường. Sau khi bán ra hơn 200,000 thiết bị, bao gồm cả các bản sao ELM327 và máy tính bảng đa giao thức, chúng tôi có thể cho bạn biết chính xác con số đó che giấu điều gì.

Thiết bị này chỉ đáp ứng các yêu cầu cơ bản về tuân thủ OBD-II theo quy định pháp luật — các chế độ 01 đến 0A của SAE J1979 và ISO 15031 trên năm giao thức cũ: ISO 9141-2, ISO 14230-4 KWP2000, SAE J1850 PWM và VPW, và ISO 15765-4 CAN ở tốc độ 250 và 500 kbps. Điều đó có nghĩa là thiết bị có thể đọc các PID hệ thống truyền động chung, trạng thái MIL và dữ liệu đóng băng trên bất kỳ xe nào sản xuất từ ​​năm 1996 trở lên tại Mỹ đáp ứng yêu cầu pháp lý tối thiểu.

Những gì nó không bao gồm: PID do nhà sản xuất định nghĩa, quyền truy cập mô-đun ABS/SRS/hộp số/TPMS, điều khiển hai chiều, các điều chỉnh hoặc mã truy cập bảo mật. Các xe sản xuất sau năm 2018 sử dụng UDS trên CAN hoặc CAN FD càng làm tăng thêm khoảng cách này. Khi chúng tôi chạy thử nghiệm trên đội xe gồm 50 chiếc, các máy quét tuyên bố có khả năng tương thích cơ bản 95% chỉ đạt trung bình từ 40 đến 60% trên dữ liệu nâng cao đối với các xe không phải USDM.

Các kỹ sư thu mua thiết bị đo lường nên yêu cầu: một ma trận phạm vi hỗ trợ nâng cao chi tiết từ nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) ở định dạng Excel, được phân loại theo hãng, mẫu xe và năm sản xuất — hiển thị các mã lỗi chẩn đoán (DTC) nâng cao được hỗ trợ cho mỗi ECU, trạng thái CAN FD và DoIP, khả năng truyền dữ liệu J2534 và tần suất cập nhật cơ sở dữ liệu. Bất cứ điều gì khác đều chỉ là tiếp thị.

2.2 Độ ổn định giao tiếp ECU

Môi trường điện trong xe rất khắc nghiệt. Kim phun nhiên liệu diesel common-rail, nhiễu chuyển mạch máy phát điện và các sự kiện xả tải trong quá trình khởi động động cơ đều tạo ra các xung điện mà việc kiểm tra trên bàn thử nghiệm không thể phát hiện được. Điện áp trên cổng OBD dao động từ 9V đến 36V tùy thuộc vào loại xe, trạng thái sạc và các thiết bị khác đang hoạt động trên cùng một hệ thống. Bảo vệ chống đảo cực không phải là tùy chọn — mà là một hạng mục được bảo hành.

Chúng tôi đã học được bài học này một cách khó khăn. Một dự án ODM năm 2023 sử dụng SoC GD32F103 với bộ thu phát CAN TJA1050 đã vượt qua 100% các bài kiểm tra trên bàn thử nghiệm — biểu đồ mắt sạch, không mất gói dữ liệu ở tốc độ 500 kbps. Lỗi thực tế đầu tiên đến từ một xưởng sửa chữa ở châu Âu trên một chiếc Mercedes Sprinter diesel đời 2019. Thiết bị bị mất kết nối liên tục, báo lỗi mất liên lạc U0100 và làm hỏng việc xóa mã lỗi DTC. Nguyên nhân gốc rễ: điốt TVS quá nhỏ và thiếu cuộn cảm chế độ chung trên CANH và CANL. Các xung điện áp theo tiêu chuẩn ISO 7637-2 Xung 3a và 3b — lên đến +/-150V trong quá trình khởi động động cơ — truyền trực tiếp qua đầu nối OBD. Bộ thu phát đã vượt qua các bài kiểm tra trên bàn thử nghiệm và bị lỗi trong thực tế sau khoảng 200 giờ hoạt động tích lũy.

2.3 Độ phức tạp của cơ sở dữ liệu phần mềm

Dữ liệu RMA của chúng tôi từ 120,000 thiết bị trong 18 tháng cho thấy 68% số lần trả lại được ghi nhận là “không hoạt động trên xe XYZ năm 2024 của tôi” — ngay cả khi phần cứng hỗ trợ các giao thức chính xác. Mục nhập cơ sở dữ liệu dành riêng cho nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) bị thiếu, hoặc quá trình đàm phán mã bảo mật thất bại mà không báo lỗi. Các thiết bị có cập nhật cơ sở dữ liệu OTA không thường xuyên cho thấy tỷ lệ trả lại từ 18 đến 22% khi một mẫu xe mới ra mắt. Đó là vấn đề kinh doanh, chứ không phải vấn đề phần cứng.

2.4 Môi trường xưởng sản xuất khắc nghiệt

Thợ máy không hề giữ gìn máy tính bảng chẩn đoán một cách cẩn thận. Họ để máy quét cắm điện trong suốt quá trình kiểm tra máy phát điện, khởi động lại động cơ và câu bình. Dụng cụ bị rơi từ bậc cửa xe, dính đầy dầu mỡ và để trong xe tải lạnh lẽo qua đêm. Phạm vi hoạt động từ -10 đến 55 độ C không phải là con số trong bảng thông số kỹ thuật mà là phạm vi thực tế mà máy quét ghi nhận được giữa một buổi sáng tháng Giêng ở bãi đậu xe Minnesota và khoang động cơ trong mùa hè ở Texas.

3. Thiết kế kiến ​​trúc hệ thống

3.1 Nền tảng xử lý cốt lõi

Bộ xử lý ứng dụng chính là dòng ARM Cortex-A chạy hệ điều hành Android hoặc Linux nhúng. Android vượt trội hơn về tốc độ phát triển giao diện người dùng và sự trưởng thành của hệ sinh thái OTA. Linux sạch hơn cho các đường dẫn chẩn đoán nhạy cảm với độ trễ. Một MCU chuyên dụng xử lý lớp điều khiển giao tiếp riêng biệt — việc tách bộ xử lý ứng dụng khỏi bus của xe giúp giảm độ trễ, cải thiện khả năng phân lập lỗi và ngăn chặn sự cố phần mềm làm gián đoạn các phiên ECU đang hoạt động. Mục tiêu thời gian khởi động là dưới 10 giây từ khi bật nguồn hoàn toàn đến trạng thái sẵn sàng chẩn đoán.

3.2 Giao diện truyền thông xe

Đầu nối OBD-II 16 chân là điểm vào, nhưng lớp vật lý phía sau nó mới là nơi hầu hết các thiết kế thất bại. Kiến trúc này sử dụng bộ thu phát CAN tốc độ cao và tốc độ thấp, một IC điều khiển đường K và đường L thích hợp — chứ không phải các bóng bán dẫn rời rạc — một bộ thu phát LIN, và tùy chọn DoIP qua Ethernet cho các nền tảng từ năm 2020 trở lên.

Việc lựa chọn mạch điều khiển đường K quan trọng hơn vẻ bề ngoài. Các mạch rời rạc giá rẻ thiếu khả năng chịu điện áp 12V, điều khiển tốc độ biến đổi tín hiệu và khả năng tắt máy khi quá nhiệt của một IC chuyên dụng như L9637. Trên các ECU đời cũ của châu Á và châu Âu, khi khởi tạo, điện áp đường K được kéo lên 12V, sự khác biệt này thể hiện ở hiện tượng giao tiếp không ổn định, gần như không thể gỡ lỗi tại hiện trường. Hỗ trợ DoIP yêu cầu Ethernet PHY, cuộn cảm và ngăn xếp TCP/IP trên MCU — làm tăng chi phí linh kiện từ 8 đến 12 đô la trước khi tính đến độ phức tạp của phần mềm. Đây không phải là một tùy chọn phần mềm đơn giản.

Kết nối không dây 3.3

• Wi-Fi 5 và 6 cho phép đồng bộ hóa cơ sở dữ liệu tốc độ cao và ghi nhật ký phiên trên đám mây.

• Bluetooth 5.0 để kết nối với máy tính trong xưởng và hiển thị từ xa

• Mô-đun 4G LTE tùy chọn để chẩn đoán từ xa trên đám mây đối với các phương tiện đang hoạt động tại hiện trường.

• Mô-đun LTE cũng hỗ trợ kỹ thuật viên hỗ trợ từ xa với tính năng chia sẻ luồng dữ liệu trực tiếp.

3.4 Lưu trữ và Bảo mật

Bộ nhớ eMMC có dung lượng từ 32 đến 128GB tùy thuộc vào phiên bản sản phẩm. Riêng cơ sở dữ liệu xe, với đầy đủ thông tin dành riêng cho nhà sản xuất (OEM) của các thương hiệu tại Mỹ, EU và châu Á, đã lên đến hơn 20GB trước khi tính đến nhật ký và bản ghi phiên. Kiến trúc cập nhật phần mềm an toàn sử dụng các gói cập nhật đã được ký điện tử, chuỗi khởi động đã được xác minh và các kênh OTA được mã hóa. Xác thực người dùng và các kênh liên lạc được mã hóa là điều kiện tiên quyết đối với bất kỳ công cụ chuyên nghiệp nào được bán cho môi trường quản lý đội xe hoặc đại lý.

4. Kỹ thuật mạch in và phần cứng

4.1 Thiết kế mạch in nhiều lớp

Sự cố hỏng hóc của Mercedes Sprinter năm 2023 đã viết lại các quy tắc thiết kế mạch in (PCB) của chúng tôi. Phân tích sau sự cố cho thấy hiện tượng nhiễu trên các đường CAN vượt quá 2Vpp — vi phạm trực tiếp tiêu chuẩn ISO 11898-2 — do lọc nhiễu chế độ chung không đầy đủ và khoảng cách mặt phẳng nối đất kém. Chúng tôi đã chuyển sang cấu trúc xếp chồng 6 đến 8 lớp với mặt phẳng nối đất analog chuyên dụng bên dưới phần thu phát. Không có đường dẫn kỹ thuật số nào giao cắt với khu vực bus CAN. Sử dụng kỹ thuật nối via mỗi 5mm xung quanh phần analog. Bố trí nhiễu điện từ (EMI) là một ràng buộc trong giai đoạn thiết kế ban đầu, chứ không phải là một hạng mục kiểm tra sau thiết kế.

Sử dụng toàn bộ các linh kiện đạt tiêu chuẩn ô tô: khả năng chịu nhiệt độ cao, đạt chứng nhận AEC-Q100 (nếu có), lựa chọn IC có vòng đời dài với chiến lược thay thế được ghi chép đầy đủ trước khi sản xuất. Phần lớp vật lý sử dụng giao diện ASIC chuyên dụng với logic kết thúc và triệt tiêu xung có thể lập trình.

4.2 Thiết kế quản lý nguồn điện

Chức năng bảo vệ điện áp đầu vào bao phủ toàn bộ dải điện áp từ 9V đến 36V của xe. Chức năng bảo vệ quá tải xử lý hiện tượng quá độ khi ắc quy bị ngắt kết nối khỏi máy phát điện đang hoạt động — sự kiện này tạo ra các xung điện áp trên 60V có thể làm hỏng các mạch không được bảo vệ. Các điốt TVS hiện là các mảng hai chiều được đánh giá theo tiêu chuẩn ISO 7637-3, chứ không phải là các linh kiện P6KE6.8A đã bị lỗi trong dự án Sprinter. Các phiên bản di động bổ sung thêm hệ thống quản lý ắc quy để hoạt động không dây trong quá trình kiểm tra xe.

4.3 Bảo vệ chống tĩnh điện và quá độ

Mỗi chân OBD đều được trang bị bảo vệ TVS hai chiều đạt tiêu chuẩn IEC 61000-4-2 ESD, sử dụng ferrite mắc nối tiếp và lọc nhiễu chế độ chung 100nF cộng 100pF. Tiêu chuẩn được ghi nhận là tuân thủ ISO 7637. Thông số bảo vệ thực tế mà chúng tôi thiết kế còn khắt khe hơn — điều kiện thực tế trong xưởng vượt xa những gì các mẫu tiêu chuẩn đặt ra.

5. Phần mềm và chức năng chẩn đoán

5.1 Các tính năng chẩn đoán cốt lõi

• Đọc và xóa mã lỗi DTC trên tất cả các ECU được hỗ trợ — không chỉ hệ thống truyền động

• Giám sát luồng dữ liệu trực tiếp với tùy chọn PID có thể cấu hình và vẽ đồ thị

• Ghi lại dữ liệu ở trạng thái đóng băng trong điều kiện lỗi

• Giám sát trạng thái sẵn sàng cho việc kiểm tra khí thải

• Kiểm tra cảm biến O2 và kiểm tra rò rỉ hệ thống EVAP theo chế độ OBD-II 08

Đây là những tính năng được quy định trong luật. Mọi máy quét trên thị trường đều có chúng. Vấn đề là chúng hoạt động đáng tin cậy như thế nào trên toàn bộ phạm vi phủ sóng của xe — chứ không phải là chúng có tồn tại hay không.

5.2 chức năng nâng cao

Lập trình và mã hóa ECU cho các nền tảng được hỗ trợ — với một lưu ý quan trọng. Việc bỏ qua hoàn toàn cổng bảo mật không khả dụng trên tất cả các nền tảng xe sang và xe điện từ năm 2024 trở lên. Một số mô-đun dành riêng cho Mercedes, BMW và Tesla sử dụng mã cuộn hoặc bảo mật dựa trên chứng chỉ mà chúng tôi không thể bẻ khóa. Điều này là có chủ ý. Chúng tôi khuyên khách hàng nên sử dụng máy quét như một công cụ chẩn đoán và bảo trì, chứ không phải là công cụ thay thế cho thiết bị PASSTHRU của đại lý khi cần lập trình ECU thực sự.

Đối với 95% công việc sửa chữa hàng ngày trong gara, máy quét là đủ. Đối với 5% còn lại, quy trình làm việc phù hợp là sử dụng công cụ chẩn đoán của chúng tôi kết hợp với giao tiếp J2534 với phần mềm OEM. Sự trung thực đó đã giúp tăng số lượng đơn đặt hàng từ nhà phân phối vì họ không còn nhận được những cuộc gọi giận dữ về các tuyên bố "truy cập đầy đủ" mà thực tế lại không hoạt động.

• Khôi phục cài đặt gốc TPMS và lập trình cảm biến

• Chẩn đoán hệ thống ABS và SRS với dữ liệu cảm biến trực tiếp

• Thiết lập lại dịch vụ: tuổi thọ dầu, độ mòn má phanh, đăng ký pin

• Lập trình phím chức năng trong trường hợp hệ thống bảo mật của nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) cho phép.

5.3 Tích hợp đám mây

Chẩn đoán từ xa thông qua các phiên ghi nhật ký trên đám mây cho phép kỹ thuật viên cao cấp xem xét dữ liệu trực tiếp và lịch sử lỗi từ bất kỳ vị trí nào. Tạo báo cáo xe ở định dạng PDF để lưu trữ tài liệu dịch vụ. Cơ sở dữ liệu hỗ trợ kỹ thuật trực tuyến được liên kết với mã nhận dạng xe giúp giảm thời gian chẩn đoán trên các nền tảng không quen thuộc. Tích hợp bảng điều khiển quản lý đội xe có sẵn cho các nhà khai thác vận hành từ 10 xe trở lên.

“Trong 18 tháng qua, 68% số yêu cầu trả lại hàng (RMA) của chúng tôi được ghi nhận là 'không hoạt động trên xe đời 2024 của tôi' — chứ không phải do lỗi phần cứng. Mục nhập trong cơ sở dữ liệu bị thiếu, hoặc quá trình đàm phán mã bảo mật thất bại mà không báo lỗi.”

6. Thiết kế cơ khí và công nghiệp

6.1 Thiết kế bao vây

Chuẩn IP54 là tiêu chuẩn cơ bản, IP65 cho dòng cao cấp. Lớp phủ cao su bao phủ cả bốn góc và mặt sau – không chỉ mang tính thẩm mỹ mà còn có tác dụng bảo vệ. Rơi từ bậc cửa xe và cạnh bàn làm việc là nguyên nhân gây hỏng hóc vật lý phổ biến nhất trong các sản phẩm được trả lại. Khung giảm chấn bên trong giúp tách rời cụm mạch in khỏi các tác động lên vỏ máy. Vỏ đầu nối OBD được gia cố riêng biệt vì ứng suất đầu nối do trọng lượng cáp là nguyên nhân gây hỏng hóc lâu dài, thường xuất hiện sau hơn 6,000 chu kỳ kết nối.

6.2 Thiết kế giao diện người dùng

Màn hình cảm ứng điện dung từ 7 đến 10 inch tùy thuộc vào từng phiên bản. Điều chỉnh độ nhạy cảm ứng thân thiện với người dùng đeo găng tay — đây là cấu hình phần mềm mà hầu hết các nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) bỏ qua, và điều này thể hiện rõ ngay lập tức trong phản hồi từ các xưởng sửa chữa. Thợ máy luôn đeo găng tay nitrile. Máy quét yêu cầu nhập liệu bằng ngón tay trần sẽ bị bỏ xó trong vòng một tuần. Các nút phím tắt vật lý cho bốn chức năng thông dụng nhất giúp giảm sự phụ thuộc vào màn hình cảm ứng khi thao tác bằng một tay.

6.3 Quản lý nhiệt

Các thùng máy kín không thể sử dụng hệ thống làm mát chủ động. Thiết kế tản nhiệt dựa vào một bộ tản nhiệt bằng nhôm bên trong được gắn liền với cụm bộ xử lý và kết nối với tấm vỏ phía sau, hoạt động như một bộ tản nhiệt thụ động. Mục tiêu thiết kế là đảm bảo hoạt động ổn định liên tục trong suốt ca làm việc 8 giờ. Mục đích chính là: duy trì hiệu năng tối đa ở nhiệt độ môi trường 55 độ C, bao gồm cả việc sử dụng gần khoang động cơ.

7. Tuân thủ và chứng nhận

7.1 Tiêu chuẩn ô tô

Việc tuân thủ tiêu chuẩn ISO 7637 bao gồm bảo vệ quá áp trên đường dây cấp nguồn và giao diện OBD. Nhưng tiêu chuẩn này chỉ là mức tối thiểu, chứ không phải mức tối đa. Sự cố của xe Mercedes Sprinter xuất phát từ các xung quá áp 3a và 3b mà tiêu chuẩn ISO 7637-2 định nghĩa — và thiết kế ban đầu của chúng tôi đã đánh giá thấp điều này trong môi trường xe có nhiễu điện từ cao thực tế. Tiêu chuẩn ISO 16750 bao gồm các tải điện và môi trường cho các bộ phận xe. Thông số kỹ thuật thiết kế nội bộ của chúng tôi vượt trội hơn các tiêu chuẩn này, đặc biệt là về xếp hạng bảo vệ TVS và lọc nhiễu chế độ chung.

• ISO 7637 — Khả năng chống nhiễu xung và quá độ, bảo vệ đường dây cấp điện

• ISO 16750 — các yêu cầu về môi trường và điện cho các bộ phận xe

• Tuân thủ tiêu chuẩn SAE J2534-1 và J2534-2 — cho phép tích hợp phần mềm OEM

7.2 Chứng nhận toàn cầu

• Chứng nhận CE — tương thích điện từ và an toàn điện cho thị trường châu Âu

• Giấy phép của FCC — Hoạt động không dây tại Bắc Mỹ

• Tuân thủ RoHS — các hạn chế về chất độc hại đối với thị trường EU và châu Á

• Đánh giá theo quy định REACH — đối với từng thành phần hóa chất cụ thể nếu cần thiết.

Tất cả các chứng nhận đều được xử lý trong khuôn khổ chương trình ODM. Khách hàng sẽ nhận được sản phẩm đã được chứng nhận đầy đủ và sẵn sàng đưa ra thị trường.

8. Kiểm tra và xác nhận

8.1 Kiểm tra chức năng

Việc kiểm định xe đa thương hiệu được thực hiện trên đội xe gồm 50 chiếc của chúng tôi, được cập nhật hàng quý để bao gồm các mẫu xe mới. Đội xe bao gồm các thương hiệu nội địa Mỹ, châu Âu và châu Á từ năm 1996 đến nay. Kiểm tra độ ổn định giao tiếp ECU không chỉ dừng lại ở việc xác minh giao thức bắt tay — chúng tôi kiểm tra trong điều kiện nhiễu điện từ, trong quá trình khởi động động cơ và với các tải dòng điện cao khác hoạt động đồng thời.

Việc kiểm tra bằng hệ thống điều khiển trung tâm (Vehicle-in-the-loop testing) trên động cơ diesel đang hoạt động với tải giả 30kW và bộ tạo nhiễu khe hở tia lửa điện hiện là bắt buộc trước khi phê duyệt thiết kế cuối cùng cho mỗi đợt sản xuất. Không có tiêu chuẩn ISO nào yêu cầu điều này. Dữ liệu thực tế thu thập được cho thấy cần phải bổ sung bước này.

8.2 Thử nghiệm môi trường

• Thử nghiệm thả rơi từ độ cao 1.2 đến 1.5 mét xuống nền bê tông — chiều cao thực tế của ngưỡng cửa hoặc bàn làm việc.

• Chu kỳ nhiệt độ cao và thấp: -10 đến 55 độ C với kiểm tra chức năng ở cả hai điều kiện khắc nghiệt.

• Thử nghiệm độ rung trên bàn sáu trục mô phỏng sàn nhà xưởng và vận chuyển xe.

• Kiểm tra tính toàn vẹn tín hiệu bus CAN được xác thực bằng máy hiện sóng sau khi rung động — hiện tượng nhiễu sau khi chịu ứng suất cơ học là một dạng lỗi mà các bài kiểm tra chức năng đơn thuần bỏ sót.

8.3 Kiểm thử sản xuất

Kiểm tra mạch trên từng bo mạch giúp kiểm tra số lượng linh kiện và độ bền mối hàn. Kiểm tra chức năng mạch xác minh mọi giao thức truyền thông, mọi đường dẫn I/O và khả năng điều chỉnh nguồn điện ở các nhiệt độ khác nhau. Hiệu chuẩn giao diện OBD so với bộ mô phỏng ECU tham chiếu xác nhận thời gian giao thức và mức tín hiệu trước khi lắp ráp cuối cùng. Không có sản phẩm nào được xuất xưởng mà không vượt qua cả ba giai đoạn này. Đây là một phần lý do tại sao tỷ lệ trả lại sản phẩm do lỗi truyền thông của chúng tôi chỉ ở mức 0.3%.

9. Sản xuất và sản xuất hàng loạt

9.1 Tối ưu hóa DFM

Thiết kế cho sản xuất bắt đầu từ khâu xem xét sơ đồ mạch, chứ không phải sau khi bố trí mạch. Đối với mỗi IC quan trọng trong thiết kế — bộ thu phát, MCU, quản lý nguồn — chúng tôi đều lập tài liệu về linh kiện thay thế đạt tiêu chuẩn trước khi sản xuất chip. Các vấn đề về nguồn cung linh kiện đã khiến hai chương trình ODM trong năm 2021 và 2022 bị hủy bỏ do không có chiến lược tìm linh kiện thay thế. Việc lựa chọn IC có vòng đời dài giúp tránh tình trạng sản phẩm được đưa vào sản xuất và linh kiện chính bị ngừng sản xuất trong vòng 18 tháng.

9.2 Lắp ráp và SMT

Dây chuyền SMT tự động cho toàn bộ quy trình lắp ráp linh kiện dán bề mặt — không cần thao tác thủ công trên bo mạch sản xuất. Hàn sóng cho các đầu nối xuyên lỗ khi cần thiết. Quá trình nạp firmware hệ thống và cài đặt phần mềm cuối cùng là một phần của quy trình sản xuất, không phải là bước sau lắp ráp. Mỗi thiết bị nhận được firmware sản xuất, cơ sở dữ liệu xe và các thông số hiệu chuẩn như một hoạt động được kiểm soát và ghi lại. Khả năng cập nhật OTA được xác minh trên mỗi thiết bị trước khi rời khỏi dây chuyền.

9.3 Đảm bảo chất lượng

Kiểm tra chức năng 100% trên từng thiết bị — không phải chỉ lấy mẫu. Thử nghiệm chạy thử (burn-in testing) vận hành từng thiết bị ở nhiệt độ cao trong một khoảng thời gian xác định để phát hiện các lỗi nghiêm trọng trước khi xuất xưởng. Xác thực giao tiếp xe cuối cùng kết nối từng thiết bị với trình mô phỏng ECU trực tiếp và xác minh việc đọc, xóa mã lỗi (DTC) và dữ liệu trực tiếp trên tất cả các giao thức được hỗ trợ.

Quá trình sản xuất 120,000 sản phẩm trong 18 tháng trên ba dây chuyền ODM của chúng tôi đã duy trì tỷ lệ trả lại do lỗi giao tiếp chỉ ở mức 0.3%. Con số đó là kết quả của quy trình này.

10. Kết quả dự án

10.1 Thành tựu kỹ thuật

Giao tiếp ECU ổn định trên hơn 95% các mẫu xe được thử nghiệm với hệ thống chẩn đoán nâng cao — không chỉ là OBD-II thông thường. Thời gian khởi động dưới 10 giây từ khi khởi động nguội đến khi sẵn sàng chẩn đoán. Đọc dữ liệu CAN tốc độ cao đáng tin cậy ở tốc độ 500 kbps và 1 Mbps mà không bị mất khung hình nào theo tiêu chuẩn chống nhiễu ISO 11898.

Tỷ lệ lỗi giao tiếp trong các sản phẩm trả lại từ thực tế đã giảm từ 4.2% xuống 0.3% sau khi thực hiện các thay đổi về bố trí mạch in, nâng cấp bảo vệ chống quá áp và các biện pháp bảo vệ phần mềm được giới thiệu sau sự cố Sprinter năm 2023. Trên 120,000 sản phẩm, đó là sự khác biệt giữa 5,040 sản phẩm trả lại theo chế độ bảo hành và 360 sản phẩm.

10.2 Kết quả thị trường

Máy quét này được ra mắt tại Bắc Mỹ và Châu Âu, định vị là công cụ chẩn đoán chuyên nghiệp tầm trung đến cao cấp. Tỷ lệ đặt hàng lại của nhà phân phối đã được cải thiện sau khi khách hàng áp dụng hình thức truyền đạt thông tin bảo hiểm minh bạch — công bố ma trận bảo hiểm được OEM nâng cao thay vì chỉ đưa ra tỷ lệ phần trăm chung chung. Khả năng mở rộng chẩn đoán xe điện được tích hợp vào kiến ​​trúc phần cứng, với các chân cắm CAN FD và DoIP trên PCB cho phiên bản sản phẩm tiếp theo.

11. Xe điện và khả năng mở rộng trong tương lai

11.1 Chẩn đoán xe điện

“Sẵn sàng cho xe điện” là cụm từ bị lạm dụng nhiều nhất trong lĩnh vực chẩn đoán ô tô hiện nay. Vậy thực tế nó cần những gì về phần cứng?

Việc giám sát BMS trên các bộ pin hoạt động ở điện áp từ 400 đến 800V cần thêm các bộ chuyển đổi ADC độ phân giải cao và các đường dẫn đo cách ly mà máy quét ICE tiêu chuẩn không có. Chẩn đoán hệ thống điện áp cao — lỗi cách ly điện áp cao, phát hiện hàn tiếp điểm, tín hiệu quá nhiệt — sử dụng các PID khác nhau, sơ đồ truy cập bảo mật khác nhau và các chế độ lỗi khác nhau so với bất kỳ thứ gì trong sổ tay chẩn đoán ICE. ECU xe điện sử dụng các lệnh UDS giống như ICE nhưng với cấu trúc PID hoàn toàn khác. Nếu không có phần cứng lớp vật lý phù hợp, máy quét không thể thiết lập kết nối trên nhiều nền tảng. Đó không phải là vấn đề về cơ sở dữ liệu. Đó là vấn đề về phần cứng.

• Giám sát điện áp, nhiệt độ và cân bằng pin của hệ thống quản lý pin (BMS).

• Phát hiện lỗi cách ly điện áp cao và phân tích trạng thái công tắc tơ

• Chẩn đoán hệ thống sạc, bao gồm giao thức truyền thông EVSE.

• Giám sát tín hiệu cảnh báo sớm hiện tượng quá nhiệt

11.2 Mở rộng DoIP và OTA

Hỗ trợ DoIP đầy đủ — ISO 13400 — yêu cầu Ethernet PHY, module từ và ngăn xếp TCP/IP trên MCU. Điều đó làm tăng thêm từ 8 đến 12 đô la vào chi phí linh kiện trước khi tính đến chi phí phát triển phần mềm. Hỗ trợ CAN FD cho giao tiếp dữ liệu 5 Mbps làm tăng thêm từ 2 đến 3 đô la mỗi thiết bị. Tổng chi phí linh kiện tăng thêm để chuyển từ máy quét chỉ dành cho động cơ đốt trong sang phần cứng sẵn sàng cho xe điện thực sự là từ 25 đến 40 phần trăm — tương đương với từ 15 đến 25 đô la mỗi thiết bị.

Khi khách hàng yêu cầu "thêm chức năng chẩn đoán xe điện", cuộc trò chuyện rất thẳng thắn: đây không phải là một tùy chọn phần mềm đơn giản. Đó là sáu tháng làm việc với cơ sở dữ liệu dành riêng cho từng loại xe, cộng thêm những thay đổi về phần cứng làm tăng chi phí mỗi thiết bị từ 15 đến 25 đô la. Nếu bạn đang mua máy quét có khả năng chẩn đoán xe điện, hãy yêu cầu danh sách kiểm tra phần cứng DoIP và CAN FD cùng báo cáo xác nhận có chữ ký trên ít nhất ba nền tảng xe điện trước khi ký đơn đặt hàng.

“Hãy yêu cầu danh sách kiểm tra phần cứng DoIP và CAN FD kèm theo báo cáo xác nhận có chữ ký trên ít nhất ba nền tảng xe điện. Đây không phải là lời quảng cáo. Phải là tài liệu có chữ ký.”

12. Tại sao nên chọn chúng tôi để phát triển thiết bị chẩn đoán ô tô?

Chúng tôi không chú trọng vào danh sách tính năng dài nhất. Chúng tôi tập trung vào dữ liệu.

Khả năng thiết kế mạch in (PCB) của chúng tôi vượt xa bố cục EMC tiêu chuẩn, hướng đến khả năng chống nhiễu thoáng qua đặc thù cho từng loại xe — được kiểm chứng trên các xe đang hoạt động với các thiết bị tải và bộ tạo nhiễu, chứ không chỉ dựa trên mô phỏng. Sự cố của xe Mercedes Sprinter năm 2023 đã tạo ra một bộ quy tắc thiết kế mà không tiêu chuẩn ISO nào quy định, và điều đó đã giúp giảm tỷ lệ lỗi hệ thống liên lạc của chúng tôi từ 4.2% xuống còn 0.3%. Kiến thức đó được tích hợp trong mọi thiết kế mà chúng tôi sản xuất hiện nay.

Kỹ thuật phần cứng đạt tiêu chuẩn ô tô có nghĩa là sử dụng các linh kiện đạt chuẩn AEC-Q100, tuân thủ tiêu chuẩn ISO 7637 và 16750 ngay từ đầu, và có các chiến lược thay thế linh kiện được ghi chép đầy đủ trước khi sản xuất. Khoảng cách giữa một máy quét đạt chứng nhận và một máy quét có thể chịu được 200,000 chu kỳ kết nối trong môi trường làm việc thực tế là không thể hiện trên bảng thông số kỹ thuật.

Phát triển phần mềm nhúng bao gồm toàn bộ hệ thống: phần mềm nhúng giao thức, quản lý cơ sở dữ liệu ECU, cơ sở hạ tầng cập nhật OTA và tích hợp đám mây. Chúng tôi coi chu kỳ cập nhật cơ sở dữ liệu là một hạng mục bàn giao có thỏa thuận mức dịch vụ (SLA) — tối đa 45 ngày kể từ khi ra mắt mẫu xe mới cho đến khi bản cập nhật cơ sở dữ liệu được xác thực.

Dịch vụ OEM và ODM trọn gói có nghĩa là khách hàng nhận được sản phẩm hoàn chỉnh, được chứng nhận và sẵn sàng đưa ra thị trường. Các chứng nhận CE, FCC và RoHS được xử lý trong toàn bộ chương trình. Sản xuất hàng loạt với 100% kiểm tra chức năng. Kiểm tra xác thực đầy đủ khả năng giao tiếp với xe trên mỗi sản phẩm trước khi giao hàng.

Và chúng tôi cho khách hàng biết công cụ của chúng tôi không làm được những gì. Những hạn chế trong việc bỏ qua cổng bảo mật trên một số nền tảng từ năm 2024 trở lên. Quy trình làm việc phức tạp cần thiết cho việc lập trình ECU trên những chiếc xe đó. Chi phí thực tế cho việc chuẩn bị phần cứng cho xe điện. Sự minh bạch đó không phải là điểm yếu trong quy trình bán hàng. Dữ liệu đơn đặt hàng lặp lại của chúng tôi cho thấy điều ngược lại.

50 +Đội xe xác thực

45 ngàyThỏa thuận mức dịch vụ (SLA) cập nhật theo năm sản xuất tối đa

0.3%Tỷ lệ hỏng hóc của thiết bị liên lạc hiện trường

100%Kiểm tra chức năng từng đơn vị

Tất cả các số liệu được lấy từ hồ sơ sản xuất nội bộ, nhật ký RMA và dữ liệu xác thực thực tế trên hơn 200,000 sản phẩm đã xuất xưởng. Thông tin khách hàng và thương hiệu được ẩn danh theo thỏa thuận ODM.