Một chiếc xe hiện đại không chỉ đơn giản là một sản phẩm cơ khí, nó còn chứa một đống công nghệ và đương nhiên là được điều khiển bằng máy tính. À, không chỉ một, mà có nhiều hệ thống máy tính cùng chạy với nhau để giúp bạn có trải nghiệm lái xe tuyệt vời. Trong topic này mình chia sẻ những gì mình tìm hiểu được về các hệ thống máy tính nằm trong một chiếc ô tô cho bạn cùng xem nhé.
Đây là chiếc máy tính dùng để điều khiển động cơ của xe. Nó sẽ giám sát và điều chỉnh những thứ sau:
Nói tóm lại, vai trò quan trọng nhất của ECU là kiểm soát động cơ và những thứ liên quan đến việc vận hành của xe. Ngoài ra, nó cũng có thể dùng để điều khiển máy lạnh trong ô tô và một số hệ thống khác.
Engine Control Unit (ECU) hay Engine Control Module (ECM) dùng để làm gì?
Đây là chiếc máy tính dùng để điều khiển động cơ của xe. Nó sẽ giám sát và điều chỉnh những thứ sau:
- Thời gian mở van bơm nhiên liệu
- Giám sát hệ thống đánh lửa
- Điều chỉnh tốc độ
- Kiểm tra các vấn đề của động cơ và cảnh báo cho người dùng (ví dụ: đèn Check Engine mà hiện lên là do máy tính này quyết định)
- Đưa lệnh cho hệ thống truyền động và hệ thống trục cam
- Điều chỉnh độ mở bướm ga
Nói tóm lại, vai trò quan trọng nhất của ECU là kiểm soát động cơ và những thứ liên quan đến việc vận hành của xe. Ngoài ra, nó cũng có thể dùng để điều khiển máy lạnh trong ô tô và một số hệ thống khác.
ECU hoạt động như thế nào?
ECU có thể biết được thông tin về những hệ thống trên nhờ hàng loạt cảm biến gắn trong xe và trong khu vực động cơ, ví dụ như cảm biến oxy, cảm biến áp suất không khí, cảm biến nhiệt độ, cảm biến vị trí bướm ga…
Giống với chiếc máy tính bình thường hay chiếc điện thoại của bạn, ECU cũng có bộ xử lý, có RAM, có bộ nhớ để lưu trữ vĩnh viễn, có bo mạch, có các đầu I/O (nhận dữ liệu từ ngoài vào và xuất dữ liệu ra ngoài)… Chỉ khác là nó được chế tạo để có thể hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt hơn, an toàn hơn, khó hư hỏng hơn.
Ngày xưa ECU chỉ có 1 bộ xử lý, ngày nay do phải làm nhiều việc hơn nên số lượng chip quan trọng cũng tăng lên. Việc xe cần phải tuân thủ theo những tiêu chuẩn an toàn và tiêu chuẩn tiêu thụ nhiên liệu mới, việc bổ sung các chức năng an toàn thông minh… cũng khiến ECU trở nên phức tạp hơn bao giờ hết.
Và cũng giống như máy tính, nếu bạn có thể “ép xung” hay trên iPhone bạn có thể “jailbreak” chiếc máy của mình thì người ta cũng có thể “hack” ECU trên ô tô để tăng sức mạnh và bổ sung một số tính năng cho xe. Việc này gọi là “chip tuning” và có cả một ngành nghề riêng cho việc này. Ngoài việc can thiệp thẳng vào ECU, một cách độ xe khác cũng thường thấy là đó sử dụng thêm một bộ điều khiển nữa gắn rời, nó sẽ can thiệp vào tín hiệu của ECU để đạt được mong muốn của chủ nhân.
Máy tính nằm trong hệ thống giải trí
Ngày nay xe không chỉ là… xe, nó còn là một trung tâm thông tin, nó phải có khả năng cung cấp thông tin cho người lái trong quá trình vận hành, chẳng hạn như hiển thị bản đồ đường đi, điều khiển việc chơi nhạc, chơi video, xịn hơn thì có điều khiển bằng giọng nói. Như mấy chiếc xe Tesla còn cho bạn chơi game trên xe.
Quảng cáo
Hệ thống này gọi là in-vehicle infotaiment (IVI). IVI là sự kết hợp của các nút, núm điều khiển, màn hình thường, màn hình cảm ứng, và nó cũng có một máy tính riêng để điều khiển. IVI sẽ phối hợp với các hệ thống máy tính khác trong xe chứ ít khi nào hoạt động độc lập.
Những chiếc máy tính dùng cho IVI thường sẽ có những bộ xử lý đồ họa (GPU) mạnh mẽ để hiển thị thông tin ra nhiều màn hình cùng lúc (ví dụ, hiển thị hình ảnh lên HUD nằm ở kính chắn gió, hiển thị hình ảnh lên màn hình nằm trước mặt tài xế, hiển thị hình ảnh lên màn hình chính của xe…). Nó cũng phải có bộ xử lý tín hiệu hình ảnh rất mạnh.
Và cũng như máy tính của bạn, máy tính của IVI cũng cần hệ điều hành để hoạt động. Các OS có mặt trên thị trường ô tô hiện tại là Android, Linux, QNX (của BlackBerry), và có cả Windows ngày xưa. Các OS này cũng có khả năng update luôn, một số xe thì cho phép update OTA, một số xe yêu cầu bạn phải đến hãng mới được cập nhật.
Siêu máy tính trong những chiếc xe hiện đại
Để ô tô vận hành vào năm 2020, nó cần không đơn giản chỉ là một cái máy tính bình thường, mà phải là một cái máy tính rất rất mạnh, thậm chí là “siêu máy tính”. Lý do là vì xe cần phải hiểu được môi trường xung quanh nó thông qua rất nhiều camera và cảm biến. Một chiếc xe hiện đại có 3-4 camera là chuyện rất bình thường, và những nền tảng xe có khả năng tự lái thì 7-8 camera cũng không phải là lạ. Camera gắn xung quanh xe để nhìn được nhiều hướng, camera giám sát tài xế (để phát hiện khi mất tập trung hoặc khi buồn ngủ), rồi cảm biến LiDAR mỗi lần quét cũng tạo ra rất nhiều dữ liệu.
Quảng cáo
Tất cả đều cần xử lý theo thời gian thực, và những chiếc máy tính bình thường không đủ năng lực để đáp ứng. Sẽ ra sao nếu trong một tình huống chiếc xe cần thắng gấp vì xe đi trước đột ngột dừng lại, nhưng máy tính không thể xử lý kịp hình ảnh và dữ liệu đưa vào để đưa ra quyết định đó? Chưa cần đến những tính năng tự lái, chỉ riêng những chức năng an toàn như thế này đã cần xử lý bằng một chiếc máy tính mạnh mẽ.
Thế là những nền tảng máy tính mới chuyên dùng cho ô tô ra đời, mình lấy ví dụ của NVIDIA vì dễ tìm thông tin nhất. NVIDIA có ra mắt một con chip tên là Orin, đây là một con SoC rất mạnh với 17 tỉ bóng bán dẫn trong cả GPU và CPU. Nó cũng có những bộ tăng tốc tính toán cho các tác vụ AI nữa. Tổng cộng chip có thể tính toán đến 200 nghìn tỉ phép tính mỗi giây. Orin sẽ được dùng để chạy các mạng nơ-ron nhân tạo để xử lý hình ảnh mà các camera trên xe gửi vào, phục vụ cho chế độ tự lái từ Level 2 đến tận Level 5 (tức là tự lái hoàn toàn).
Những con chip như Orin sẽ được đóng gói vào các bo mạch, trên đó có các cổng kết nối và nhiều thành phần khác nữa để chạy như một cái máy tính. Nến tảng NVIDIA Drive AGX có thể phục vụ cho tính năng tự lái, các chức năng trong cabin xe, giám sát tài xế và những tính năng an toàn khác. Tất cả đều nằm trong một nền tảng chạy nhanh, hiệu quả về mặt năng lượng.
Các nền tảng như NVIDIA Drive sẽ giúp hiện thực hóa xe tự lái cũng như việc ứng dụng AI vào xe ô tô.
Bạn có thể tìm hiểu thêm về các cấp độ xe tự lái trong bài này:
Tìm hiểu về 5 cấp độ của xe tự lái để chuẩn bị cho tương lai
Còn khoảng 4 năm nữa (ít nhất 3 năm theo kế hoạch của Daimler) thì chúng ta sẽ có những chiếc xe tự lái trên thị trường. Khác với những công nghệ hỗ trợ lái xe như giữ làn đường, giữ khoảng cách (Tesla Autopilot, Volvo...
tinhte.vn
