Nghiên cứu và thiết kế module điều khiển điện thân xe trên ô tô

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ MODULE ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN THÂN XE TRÊN Ô TÔ Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô Giảng viên hướng dẫn Ths Đỗ Nhật Trường Sinh viên thực hiện MSSV Lớp Trần Minh Đệ 1711250702 17DOTB2 Phạm Tuấn Khanh 1711250120 17DOTB2 Đỗ Trần Việt Khoa 1711251060 17DOTB2 TP Hồ Chí Minh, 2021 LỜI CẢM ƠN  Trong khoảng thời gian vừa qua, để hoàn thành được học phần Đồ Án Tốt Nghiệp, cuối cùng của khóa học 2017 2021, với.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ MODULE ĐIỀU KHIỂN

ĐIỆN THÂN XE TRÊN Ô TÔ

Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô

Giảng viên hướng dẫn: Ths.Đỗ Nhật Trường

TP Hồ Chí Minh, 2021

LỜI CẢM ƠN



Trong khoảng thời gian vừa qua, để hoàn thành được học phần Đồ Án Tốt Nghiệp, cuối cùng của khóa học: 2017 - 2021, với sự nỗ lực của cả nhóm trong thời gian vừa thực tập tốt nghiệp vừa thực hiện các nhiệm vụ nội dung đề tài Đồng thời, bị ảnh hưởng bởi tình hình dịch bệnh kéo dài, sự giãn cách xã hội Chúng em xin gửi lời cảm

ơn đến giáo viên hướng dẫn, thầy Đỗ Nhật Trường, người đã nhiệt tình hướng dẫn, hỗ trợ các tài liệu tham khảo và các góp ý về nội dung đề tài của nhóm có thể hoàn thiện

tốt nhất

Sau một khoảng thời gian học tập và rèn luyện tại Viện Kỹ Thuật, Trường ĐH Công Nghệ TP Hồ Chí Minh Dưới sự chỉ dẫn, giúp đỡ tận tình của các Thầy Cô và bạn bè, chúng em đã hoàn thành chương trình đại học Đồng thời, chúng em đảm bảo được tiến độ theo kế hoạch đề tài tốt nghiệp

Cuối cùng em xin kính chúc quí Thầy Cô tại Viện Kỹ Thuật, đặc biệt các Thầy chuyên ngành Ô Tô tại Trường ĐH Công Nghệ TP Hồ Chí Minh nhiều sức khoẻ, thành công và hạnh phúc

TP Hồ Chí Minh, ngày 27 tháng 08 năm 2021

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 4

1.6 Các Kết Quả Cần Đạt Được Của Đề Tài 7

CHƯƠNG 2: CỞ SỞ LÝ THUYẾT HỘP ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN

THÂN XE – BCM

8

2.1 Tổng Quan Về Hệ Thống Điện Thân Xe Trên Ô Tô 8

2.3 Phương Án Thiết Kế Và Xây Dựng BCM 55

3.1 Điều Kiện Ban Đầu Và Sơ Đồ Hệ Thống 60 3.2 Xây Dựng Mô Phỏng Trên Phần Mềm PROTEUS 8 67

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

ECM Electronic Control Module

PD3 Project Design 3

BCM Body Control Module

DLC3 Data Link Conector 03

CNKT Công Nghệ Kỹ Thuật

TCU

MPDS

Traction Control Unit

Motor Driven Power Steering

ECT Electronic Control Transmission

LIN Local Interconnect Network

CAN Controller Area Network

SJB Smart Junction Box

SMK Smart key

ACC Adaptive Cruise Control

PCL Programmed Current Load

OCL Open Current Limit

IPS Intelligent Power Switch

ESP Electronic Stability Program – hệ thống cân bằng điện tử ESCM Electronic Stability Control Module

FBCM Front Body Control Module

RBCM Rear Body Control Module

MPX Multiplex Communication System

CLUM Cluster Module

PAS Parking Assist System

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH

Bảng 2.1: Ưu - nhược điểm của Led

Bảng 2.2: Ưu - nhược điểm của Chiếu sáng với công nghệ tia Laser

Bảng 2.3: Một số giá trị tải của bóng đèn

Bảng 2.4: Mô tả một số hạng mục và chức năng cuả BCM

mà chúng ta dễ dàng nhận thấy là hệ thống điều khiển điện thân xe, ngày càng hiện đại

và được tích hợp thêm nhiều tính năng tiện ích khác nhau Do đó, đòi hỏi những tính năng cơ bản đến tính năng tiện ích cần phải có một module điều khiển thông minh có thể xử lí và vận hành toàn bộ những hệ thống liên quan, đồng thời kết nối và truyền dẫn dữ liệu giữa các hệ thống với nhau trong quá trình hoạt động  với mục đích tối

đa hóa những hạn chế của hệ thống điện thân xe truyền thống Đồng thời, có thể phát triển những tính năng đặc biệt khác

Từ đó, nhóm đã quyết định chọn hướng đề tài về hệ thống điện thân xe hiện đại,

có BCM (Body Control Module – Module điều khiển điện thân xe) tham gia vào quá trình vận hành Với mong muốn sẽ phân tích tổng quan các chức năng của BCM và

mô tả lại một số tính năng đó, trên nền tảng Arduino đóng vai trò là 1 BCM thực tế trên ô tô  Nhằm mục đích có thể hiểu hơn về các vận hành của hệ thống điện thân xe

có BCM, từ đó dễ dàng hơn trong việc tiếp cận và tìm hiểu, vận dụng trong quá trình bảo dưỡng, sữa chữa Đồng thời, giúp người học bổ sung thêm 1 phần kiến thức mới

về quá trình vận hành của hệ thống điện thân xe trên ô tô hiện đại

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1.1 Tính Cấp Thiết Của Đề Tài:

Quá trình hình thành và phát triển của các công nghệ trên ô tô hiện hiện nay cũng đồng hành với lịch sử ra đời và phát triển kéo hàng hàng thiên niên kỷ qua của ngành công nghiệp ô tô Bên cạnh đó, thì hệ thống điện thân xe cũng có những bước đột phá trong bởi nền tảng phát triển vượt bậc của khoa học – công nghệ Mặc khác, hệ thống điện thân xe vừa hỗ trợ xe vận hành trong nhiều điều kiện môi trường thời tiết khác nhau vừa tăng tính thu hút bởi hình dáng thiết kế, ngoài ra đảm bảo điều kiện an toàn giao thông Chẳng hạn, hệ thống chiếu sáng chủ động đóng vai trò như đôi mắt cho người điều khiển phương tiện tham gia giao thông vào ban đêm hoặc môi trường thiếu ánh sáng (đường hầm, hầm xe) tự bật chiếu sáng, hoặc tự động chuyển chế độ chiếu sáng khi phát hiện xe chạy đối diện (từ chiếu xa  chiếu gần) tránh chói mắt, vùng chiếu sáng được mở rộng vào góc quay vòng nhằm tăng tầm nhìn hoặc cảnh báo phương tiện cắt ngang,…v v và một số tiện ích khác

Tất cả các hệ thống thông minh trên cần có một module điều khiển hiện đại tương

tự như quá trình điều khiển động cơ trên ô tô hiện đại với bộ xử lí trung tâm ECU Do

đó, hệ thống điện thân xe trên ô tô ngày nay được điều khiển bởi BCM (hộp điều khiển điện thân xe) nhằm mục đích tối ưu hóa trong quá trình điều khiển, giám sát, kích hoạt

và chẩn đoán, kiểm tra sữa chữa và phát triển các hiện thống giám sát an toàn khác trên ô tô hiện nay

Tuy nhiên, việc tiếp cận với kiến thức về hệ thống điều khiển điện thân xe với BCM

và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế trong quá trình học tập của sinh viên hiện nay Do

đó, nhóm lựa chọn đề tài “Nghiên Cứu Và Thiết Kế Module Điều Khiển Điện Thân Xe Trên Ô Tô” với mục đích phân tích tổng quan các tính năng của BCM trên ô tô thực tế, đồng thời, mô tả lại một số tính năng chính yếu của BCM thông qua nền tảng của Arduino Đồng thời, nội dung đề tài có thể góp phần vào việc tiếp cận và tìm hiểu, vận dụng trong quá trình bảo dưỡng, sữa chữa trên ô tô Bên cạnh đó, giúp người học bổ sung thêm 1 phần kiến thức mới về quá trình vận hành của hệ thống điện thân xe trên ô

tô hiện đại, cho sinh viên ngành ô tô, trường ĐH Công Nghệ TP Hồ Chí Minh

1.2 Tình Hình Nghiên Cứu:

Một số đề tài đã thực hiện:

+ Lê Tự Chí Bảo, Nguyễn Hoài Linh, (2019) khóa luận tốt nghiệp, đề tài: “Thiết Kế -

Thi Công Hệ Thống Chiếu Sáng Thông Minh Trên Ôtô” tại Viện Kỹ Thuật, trường

ĐH Công Nghệ TP Hồ Chí Minh Đề tài thực hiện xây dựng cơ sở lí thuyết hệ thống chiếu sáng – tín hiệu trên ô tô, thiết kế hệ thống chiếu sáng chủ động theo góc lái với 2 chế độ liếc động và liếc tĩnh, hệ thống chiếu sáng chủ động với chức thay đổi chế độ (chiếu xa – chiếu gần) theo điều kiện xe tự nhận biết ô tô đi ngược chiều và tự động bật sáng khi ô tô trong môi trường vận hành không đảm bảo độ sáng Tuy nhiên, toàn

bộ quá trình điều khiển hệ thống chiếu sáng thông minh vẫn dựa trên nền tảng hệ thống chiếu sáng – tín hiệu dạng truyền thống (kiểu cũ) với chưa có quá trình chẩn đoán, giám sát và độ sụt áp trên các thiết bị điện vẫn còn tồn tại

+ Thái Thành Trung, Hà Trung Kiên, Nguyễn Đức Vinh, Nguyễn Hoàng Duy (2019)

Đồ Án Tốt Nghiệp, đề tài “Hệ Thống Chiếu Sáng Và Phụ Trợ Thông Minh Trên Xe Ô

Tô”, Viện Kỹ Thuật, trường ĐH Công Nghệ TP Hồ Chí Minh Nhóm tác giả đã hoàn

thành được mô hình học tập thể hiện được đầy đủ hệ thống chiếu sáng và phụ trợ trên

xe ô tô, với mục đích mô tả quá trình điều khiển các chức năng cơ bản của hệ thống điện thân xe Đồng thời, dựa trên cơ sở lý thuyết nhóm xây dựng chức năng tiện ích thông minh như: hệ thống nâng hạ kính - gạt mưa và chiếu sáng chủ động với điều kiện từ cảm biến mưa, đồng thời, hiện tượng chống kẹt tay của hệ thống nâng hạ kính

 Tuy nhiên, đề tài vận dụng hệ thống điện thân xe theo kiểu cũ và các chức năng tiện ích thông minh trong quá trình điều khiển nhằm mô tả lại với thực tế trên ô tô, chưa có

tính mới trong vấn đề giải quyết;

Từ 02 đề tài trên, nhóm nhận thấy: cả 2 đề tài đều xây dựng cơ sở lý thuyết, mô hình học tập điều khiển điện thân xe theo kiểu truyền thống, các chức năng tiện ích chỉ dừng lại ở việc mô tả lại các tiện ích trên ô tô thực tế, chưa chứng minh được tính tối

ưu của hệ thống điều khiển thông minh Bên cạnh đó, hệ thống điện thân xe chưa có tính năng giao tiếp với các hệ thống khác như: khả năng tự chẩn đoán, khả năng giám sát cơ cấu chấp hành, khả năng kích hoạt chủ động hoặc có sự giao tiếp với các hệ

thống tiện ích khác trên xe như: audio, chiếu sáng nội thất,…Chưa tính năng điều khiển của BCM trên ô tô hiện đại

1.3 Mục Đích Nghiên Cứu:

Nhóm thực hiện nôi dung đề tài với mục đích phân tích tổng quan các tính năng của BCM trên ô tô thực tế và mô tả lại một số tính năng chính yếu của BCM thông qua nền tảng của Arduino Đồng thời, nội dung đề tài có thể góp phần vào việc tiếp cận và tìm hiểu nhiều hơn về BCM, vận dụng điều đó trong quá trình bảo dưỡng, sữa chữa trên ô

tô Bên cạnh đó, giúp người học bổ sung thêm 1 phần kiến thức mới về quá trình vận hành của hệ thống điện thân xe trên ô tô hiện đại trong quá trình học tập cho sinh viên ngành ô tô, trường ĐH Công Nghệ TP Hồ Chí Minh

1.4 Nhiệm Vụ Nghiên Cứu:

Nhóm thực hiện các nhiệm vụ chính sau:

+ Phân tích cơ sở lý thuyết hệ thống điện thân xe trên ô tô

+ Tìm hiểu và phân tích các tính năng của hộp điều khiển điện thân xe trên ô tô

+ Thiết kế và xây dựng module điều khiển có tính năng tương tự như một BCM thực

tế trên ô tô, dựa trên nền tảng vi điều khiển của Arduino

+ Thiết kế và lắp đặt mô hình học tập hệ thống điện thân xe kết hợp với BCM điều khiển và mô hình có khả năng đánh các pan (lỗi)

+ Viết hoàn thành báo cáo thuyết minh và các nội dung liên quan khác (Poster, bản vẽ

kỹ thuật, lập trình hệ thống,…)

1.5 Phương Pháp Nghiên Cứu:

Nhóm sử dụng phương pháp hỗn hợp là phương pháp nghiên cứu chính trong quá trình thực hiện đề tài, với:

+ Phương pháp tìm kiếm và phân tích: tìm hiểu và xây dựng cơ sở lý thuyết hệ thống điện thân xe trên ô tô Phân tích các nội dung liên quan đến bộ điều khiển BCM trên

ô tô

+ Phương pháp thực nghiệm: Xây dựng hệ thống điều khiển với một số tính năng chính như BCM như trên tô thực tế; Phân tích sơ đồ mạch điện, phần mềm Cad để thiết kế bản vẽ kỹ thuật; Thực hiện quá trình xây dựng mô hình học tập

1.6 Các Kết Quả Cần Đạt Được Của Đề Tài:

Nhóm tác giả hướng đến một số kết quả cần đạt được để đảm bảo mục đích đề tài được tối ưu nhất:

+ Phân tích tổng quan cơ sở lý thuyết hệ thống điều khiển điện thân xe trên ô tô

+ Tìm hiểu và phân tích các đặc tính của BCM trên ô tô thực tế

+ Xây dựng module điều khiển có tính năng tương tự như 1 BCM như trên tô thực tế trên mô hình học tập

+ Mô hình vật lí hệ thống điện thân xe với module điều khiển

1.7 Kết Cấu Của Báo Cáo:

Đề tài được cấu thành, với 4 chương chính như sau:

Chương 1: Giới Thiệu Đề Tài

Chương 2: Cở Sở Lý Thuyết Hộp Điều Khiển Điện Thân Xe - BCM

Chương 3: Thiết Kế Và Thi Công Mô Hình

Chương 4: Kết Luận Và Hướng Phát Triển

Tài Liệu Tham Khảo

CHƯƠNG 2: CỞ SỞ LÝ THUYẾT HỘP ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN THÂN XE – BCM

2.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE TRÊN Ô TÔ

2.1.1 Hệ Thống Chiếu Sáng - Tín Hiệu

Hệ thống chiếu sáng chia làm 2 vùng chiếu sáng: trong xe và ngoài xe nhằm phục vụ cho tài xế và hành khách Do tính chất của đề tài nên nhóm tập trung phần sơ sở lý thuyết chiếu sáng bên ngoài xe

Hệ thống chiếu sáng ngoài xe, là hệ thống đặc biệt quan trong đối với việc lái xe với điều kiện thiếu sáng

 Công Dụng:

Đèn pha chiếu các tia sáng của nó về phía trước nhằm đảm bảo tầm nhìn cho lái xe khi lái xe vào ban đêm Chúng có thể chuyển sang chiếu xa (chế độ pha) (hướng lên trên) và chiếu gần (chế độ cốt) (hướng xuống dưới) Chúng cũng thông báo cho các xe khác hay người đi bộ về sự hiện diện của xe bạn Một số kiểu xe được trang bị với đèn chiếu sáng ban ngày, đèn này luôn bật để báo cho xe khác về sự hiện diện của phương tiện đang đang hoạt động Một bộ phận rửa đèn pha sẽ làm sạch kính đèn pha cũng có thể trang bị trên một số kiểu xe.[2]

Hình 2.2: Đèn chiếu xa – chiếu gần trên

ô tô

 Đèn Led

Led là đèn pha công nghệ mới được phát triển gần đây, thay vì phát sáng bằng khí như xenon hay sợi đốt của halogen, đèn pha Led phát sáng thông qua các diode nhỏ khi có dòng điện kích thích Loại đèn pha này chỉ có một nguồn năng lương rất nhỏ nhưng có thể phát một lượng nhiệt đáng kể trên diode Điều này gây rủi ro tiềm ẩn cho các chi tiết lắp ghép cạnh đó cũng như cáp kết nối Đó là lý do tại sao đèn pha LED cần hệ thống làm mát giống như bộ tản nhiệt hoặc quạt để tránh hiện tượng tan chảy

Hình 2.3: Cụm chiếu sáng bằng Led

trên ô tô của BMW.[7]

Đèn pha LED gồm những bóng LED có kích cỡ nhỏ vì thế có thể được chế tạo với bất

cứ hình dạng nào Hơn nữa, loại ánh sáng của đèn pha LED là ánh sáng định hướng chứ không phải khuếch tán nên đây là loại đèn pha chất lượng tốt Tuy rằng nói về cường độ sáng thì nó không bằng xenon Một lợi điểm nữa là LED đạt độ sáng tối đa cực nhanh Chỉ trong một vài phần triệu của giây Đó là lí do vì sao LED rất thường được dùng cho đèn báo rẽ và đèn hậu Chúng có thể giúp tăng thời gian phản ứng của những lái xe khác lên 30% Một số nhà sản xuất cũng tuyên bố rằng tuổi thọ đèn LED của họ lên đến 15.000 giờ [4]

Bảng 2.1: Ưu - nhược điểm của Led

 Nhỏ gọn, hoạt động hiệu quả với nhiều

hình dáng đa dạng

 Tiêu thụ ít điện năng

 Ánh sáng định hướng chứ không

khuếch tán

 Không gây lóa mắt người tham gia

giao thông chiều ngược lại

 Chi phí sản xuất và đầu tư dây chuyền cao

 Tỏa nhiệt ở những chi tiết gần kề

 Thiết kế phức tạp, khó sửa chữa khó thay thế

 Chi phí để sữa chữa cao hơn so với halogen hay xenon

 Đèn LED chiếu sáng tốt hơn các biển báo trong đêm, trong khi đèn xenon chiếu sáng tốt hơn khu vực hai bên ven đường

 Chiếu sáng với công nghệ tia Laser

Đây là công nghệ chiếu sáng mới nhất trên xe hơi, đang được khai thác bởi nhiều thương hiệu ô tô hạng sang, chẳng hạn như BMW hay Audi

Cũng cần lưu ý rằng tuy gọi là đèn laser nhưng thực chất ánh sáng phát ra từ nó không phải là tia laser Thay vào đó, tia laser được chiếu vào một thấu kính có chứa khí phốt pho bên trong Chất khí này sẽ bị kích thích và phát sáng

Theo cách lý giải của BMW, hệ thống của họ sử dụng chùm 3 tia laser màu xanh dương được đặt nằm ở phía sau của cụm đèn pha, chiếu vào một bộ gương nhỏ có tác dụng tập trung năng lượng vào một thấu kính nhỏ khác Bên trong thấu kính này, người ta bơm đầy vào đó khí phốt-pho màu vàng

Khi tiếp xúc với chùm tia laser, chất khí này phát quang và tạo ra ánh sáng màu trắng, sau đó bị phản xạ về phía trước nhờ hệ thống gương nêu bên trên Do đó về cơ bản, khi gặp một chiếc xe sử dụng công nghệ đèn laser chạy trên đường, thứ ánh sáng bạn nhìn thấy thực chất được tạo ra bởi phốt-pho chứ không phải là laser [8]

Đèn laser được cho là tạo ra luồng sáng gấp 1.000 lần đèn pha LED Trong khi tiêu tốn khoảng 2/3 (hoặc thậm chí 1/2) công suất Và nhờ có khí phốt pho, nhiệt độ màu của ánh sáng (5.500 – 6.000K) hầu như gần với nhiệt độ màu của ánh sáng tự nhiên (khoảng 6.500K) Đèn laser trên i8 có thể chiếu sáng khoảng cách 600m phía trước xe,

so với 300m nếu dùng đèn LED

Nhược điểm lớn nhất của đèn laser vào thời điểm này chính là giá thành rất cao Bộ đèn laser trên BMW i8 có giá khoảng 10.000 USD (hơn 200 triệu vnđ) Đèn laser cũng tỏa nhiều nhiệt hơn cả đèn LED, vì vậy nó cần hệ thống giải nhiệt phức tạp hơn Đèn laser hiện cũng phải đi kèm các loại đèn khác như LED hay xenon vì nó chưa thể đảm nhận cùng lúc vai trò đèn chiếu xa và chiếu gần

Bảng 2.2: Ưu - nhược điểm của Chiếu sáng với công nghệ tia Laser

 Nhỏ gọn, hoạt động hiệu quả với

nhiều hình dáng đa dạng

 Tiết kiệm năng lượng

 Ánh sáng gấp 1.000 lần so với đèn pha

LED và cho phạm vi chiếu sáng gấp

 Vô cùng đắt đỏ, hiện nay chỉ sử dụng trên các dòng xe có giá thành cao

 Tỏa nhiệt nhiều hơn cả bóng led nên nó cần hệ thống giải nhiệt phức tạp hơn

 Không đảm nhiệm được cùng lúc vai trò chiếu xa và chiếu gần

 Sơ đồ và hoạt động của một số loại mạch điện hệ thống chiếu sáng trên ô tô:

Mạch điện hệ thống đèn trên xe chia làm hai loại chính: Loại có sử dụng relay cho các công tắc đèn đầu, công tắc chuyển pha-cốt, và loại không sử dụng relay Tuy nhiên, thời điểm hiện tại đa số có sử dụng relay cho các công tắc đèn đầu

Sơ đồ công tắc điều khiển đèn loại sử dụng 2 relay 4 chân:

Hình 2.4: Sơ đồ công tắc điều khiển đèn đầu loại 2 relay 4 chân [3]

Nguyên lý hoạt động:

Khi bật công tắc LCS (Light Control Switch) ở vị trí Tail: Sẽ có dòng điện đi từ:  accu  cuộn dây realy W1  chân A2  chân A11  mass,  đóng tiếp điểm 2,3 Cho dòng  accu  cọc 2,3  cầu chì tail  đèn tail mass, đèn đờmi sáng

Khi bật công tắc LCS sang vị trí HEAD, mạch đèn đờ-mi vẫn sáng bình thường, đồng thời dòng từ:  accu  W2  A13  A11  mass, relay đóng 2 tiếp điểm 3’ và

- Khi bật công tắc ở chế độ Flash: Sẽ có dòng qua cuộn dây W2 qua chân A14 công tắc pha – cốt về mass, đóng tiếp điểm 4’,3’ cho dòng điện từ dương accu qua tiếp điểm 4’,3’ qua dây HIGH bóng đèn đầu về chân A12 của công tắc pha-cốt và về mass, lúc này đèn báo pha cũng sáng như chế độ HIGH

Ta có thể dùng relay 5 chân để thay cho công tắc chuyển đổi pha cốt, nếu vậy thì công tắc sẽ bền hơn vì lúc này dòng qua công tắc là rất bé phải qua cuộn dây của relay

Sơ đồ công tắc điều khiển đèn loại sử dụng 2 relay 4 chân và 1 relay 5 chân:

Hình 2.5: Sơ đồ mạch điều khiển đèn, sử dụng 2 relay 4 chân và 1 relay 5 chân [3]

Tương tự hoạt động của loại sơ đồ mạch điện hệ thống đèn chiếu sáng loại dương chờ

- Ở chế độ Flash: Tiếp điểm 3,4 của relay đèn đầu đóng do có dòng  cuộn dây relay W2  chân A14 công tắc chuyển pha-cốt về mass, tiếp điểm 3,4 của relay pha - cốt đóng do có dòng  cuộn dây relay pha - cốt W3  chân A12 của relay điều khiển pha - cốt về mass, cho dòng điện đến dây HIGH của bóng đèn đầu  mass, đèn pha sáng, đồng thời đèn báo pha trên táp - lô cũng hoạt động như chế độ bật đèn pha

Hệ thống đèn hậu (Tail Lights): Giống như hệ thống đèn đầu, đèn hậu cũng có 2 loại

bao gồm đèn hậu có sử dụng relay và hệ thống đèn hậu không sử dụng relay

a) Loại nối trực tiếp b) Loại có relay đèn hậu

điện đến các bóng đèn tail Đèn tail sáng

Hệ thống đèn sương mù (Fog lamps): Bao gồm đèn sương mù phía trước và đèn

sương mù phía sau

- Hệ thống đèn sương mù phía trước: Trong điều kiện sương mù, nếu sử dụng đèn đầu chính có thể tạo ra vùng ánh sáng chói phía trước gây trở ngại cho các xe đối diện và người đi đường Nếu sử dụng đèn sương mù sẽ giảm được tình trạng này Dòng cung cấp cho đèn sương mù thường được lấy sau relay đèn kích thước

Hình 2.7: Sơ đồ mạch điện của hệ thống đèn sương mù phía trước [3]

Nguyên lý hoạt động của đèn sương mù phía trước: Đèn sương mù phía trước hoạt

động khi công tắc điều khiển đèn ở vị trí TAIL hoặc HEAD Khi công tắc đèn sương

mù phía trước được bật ON, sẽ có dòng điện đi qua cuộn dây relay đèn sương mù phía trước, đóng tiếp điểm relay đèn sương mù, có dòng điện qua bóng đèn sương mù phía

trước, đèn sương mù phía trước bật sáng

Mặt khác, bật đèn sương mù khi lái xe với tốc độ trung bình và thời tiết bình thường

không giúp tài xế quan sát xa hơn mà ngược lại nó còn làm giảm khả năng nhìn xa của người lái Đó là vì đèn sương mù sẽ làm tăng độ sáng của phần đường 20-30m ngay phía trước mũi xe, mà với tốc độ trung bình thì quãng đường này là quá gần để bạn có thể xử lý các chướng ngại Trong khi đó, độ sáng của phần đường nằm xa hơn vẫn không thay đổi Sự tương phản này khiến cho khả năng quan sát các vật thể ở xa sẽ kém đi Ngoài ra, đèn sương mù nếu không được lắp đặt chắc chắn còn tăng độ lóa cho người lái xe ngược chiều [3]

- Hệ thống đèn sương mù phía sau (Rear Fog guard): Đèn sương mù phía sau cũng hoạt động khi công tắc điều khiển đèn ở vị trí TAIL hoặc HEAD giống như đèn sương

mù phía trước

Hình 2.8: Sơ đồ mạch điện của hệ thống đèn sương mù phía sau.[3]

Nguyên lý hoạt động của đèn sương mù phía sau: Đèn sương mù phía sau cũng hoạt

động khi công tắc điều khiển đèn ở vị trí TAIL hoặc HEAD giống như đèn sương mù phía trước

Công tắc đèn sương mù phía sau loại cần bật lên khi công tắc này dịch thêm một nấc

từ vị trí ON của đèn sương mù phía trước Đèn sương mù phía sau có cấu tạo để giúp cho người lái không quên tắt Khi công tắc điều khiển đèn dịch chuyển về vị trí OFF trong khi đèn sương mù phía sau sáng (vị trí ON), thì đèn sương mù phía sau tự động tắt Khi điều này xảy ra đèn sương mù phía sau vẫn giữ ở trạng thái tắt ngay cả khi công tắc đèn này lại được xoay về vị trí HEAD Chức năng này được điều khiển bằng

cơ khí hoặc điện tuỳ theo loại xe Mạch điện bên trái được điều khiển bằng cơ khí Ngoài ra, đèn sương mù chỉ bố trí 1 bên trên 1 số hãng ô tô tại thị trường đất nước khác như: Porsche hay Ford Bắt nguồn từ châu Âu, nơi thời tiết thường xuyên có sương mù, yêu cầu ôtô cần có đèn cảnh báo ở đuôi xe, vì thế đèn sương mù ra đời Để ánh sáng từ đèn này phát ra không làm lóa xe sau, đó là phải loại ánh sáng đơn sắc có bước sóng lớn, thường là đỏ hoặc vàng

Nếu bố trí đèn sương mù vào trong cùng một cụm với đèn hậu, đèn phanh, xi-nhan thì khi đi trên đường bật đèn sương mù, tài xế xe sau có thể hiểu nhầm là xe phía trước đang phanh, làm gián đoạn hành trình và khả năng kiểm soát xe của tài xế sau Do vậy,

các xe có nguồn gốc châu Âu thường thiết kế đèn sương mù nằm tách biệt phía dưới, cách xa cụm đèn hậu

Khi đã xác định được vị trí đặt đèn sương mù, để tạo sự cân đối cho thiết kế đuôi xe, các hãng xe ở đây đặt một bên đèn lùi (bên phụ) và bên còn lại đèn sương mù (bên lái) Đèn lùi bên hậu giúp tài xế quan sát rõ phía khó nhìn Chính vì thiết kế này, nhiều

xe phía sau thấy một bên màu trắng (đèn lùi), một bên màu đỏ (đèn sương mù)

Hệ Thống Đèn Tín Hiệu: được chia làm 2 loại tín hiệu chính khi báo hiệu bên ngoài

xe

Do tính chất của đề tài nhóm chỉ tập trung tìm hiểu loại tín hiệu phát quang gồm: đèn báo rẽ, báo nguy hiểm, đèn phanh xe và đèn kích thước

+ Tín hiệu phát quang gồm các loại

đèn tín hiệu: báo rẽ và nguy hiểm, kích thước xe, soi biển số, đèn xin vượt, lùi xe, …

+ Tín hiệu âm thanh: Các loại còi

và các loại âm thanh khi xin đường

và phanh

Hình 2.10: Đèn tín hiệu xi-nhanh phía trước.[8]

Tuy nhiên, thực tế hiện nay trên ô tô có tổng cộng khoảng 64 loại đèn báo hiệu Xe ô

tô tại Việt Nam thường sẽ có 8 - 12 loại đèn báo hiệu trên taplo Khi động cơ đã được khởi động, theo nguyên tắc không một đèn báo đỏ nào trên bảng taplo sẽ sáng lên.[8]

+ Chức năng của các tín hiệu trên taplo: Nếu có bất kì một đèn màu đỏ sáng lên, nên

kiểm tra lại xe ô tô vì nó đang bị lỗi có thể gây nguy hiểm Hoặc đèn báo màu xanh dương hoặc xanh lá cây thì cứ thỏa mái vận hành, vì hệ thống xe vẫn hoạt động bình thường Còn nếu gặp trên bảng taplo có màu vàng hoặc cam nên nhanh chóng thực hiện công tác kiểm tra bảo dưỡng sữa chữa

+ Hazard ở vị trí OFF và IG đóng, có

dòng điện + từ IG đến chân B1 > chân F > chân B của Turn Signal Flasher, chân L được nối với công tắc xi-nhan (Turn Signal SW)

- Khi công tắc xi-nhan xoay qua vị trí RH > đèn RH trên bảng taplo sẽ sáng và đèn xi-nhan phải (Turn Signal Light RH) hoạt động

- Khi công tắc xi-nhan xoay sang vị trí LH > đèn LH trên bảng taplo sẽ sáng và đèn xi-nhan trái (Turn Signal LH) hoạt động

+ Khi bật công tắt hazard ở vị trí ON có dòng (+) đi từ Accu đến chân B2 > F > chân B của cục chớp (Turn Signal Flasher), chân L của cục chớp đến chân TB > TL >T R > R1

- Chân R1 có dòng đi qua đèn RED trên taplo và làm cho đèn sáng

- Chân TL thông với đèn xi-nhan trái, chân TR thông với đèn xi-nhan phải lúc này cùng lúc 2 đèn điều hoạt động, còn được gọi là đèn báo nguy

+ Khi Hazard bật OFF thì đèn báo nguy ngừng hoạt động và trở lại trạng thái bình thường để điều khiển đèn xi-nhan

Hệ thống đèn xi-nhan có công tấc ưu tiên (hazard) tổ hợp:

Hình 2.12: Sơ đồ mạch điện

hệ thống đèn xi-nhan loại công tấc hazard tổ hợp.[2]

Khi công tắc xi nhan bật OFF, dòng điện từ công tắc máy qua chân G1, G3 đến bộ Flasher phát tín hiệu Flash chờ ở đó

Khi công tắc xi-nhan bật ON (Righ hay Left) tín hiệu Flash từ chân L bộ Flasher đến chân G4 rồi qua chân G6 đến các bóng đèn xi-nhan bên phải (nếu bật Righ) hoặc qua chân G5 đến các bóng đèn xi-nhan bên trái (nếu bật Left)

Hệ thống đèn xi-nhan điều khiển tích hợp:

Hình 2.13: Mạch điện hệ thống đèn xi-nhan điều khiển bằng IC.[1]

Ở mạch đèn xi-nhan điều khiển tích hợp không có bộ nháy Flasher mà thay vào đó

là một IC điều khiển, vừa phát ra tín hiệu Flash vừa lấy tín hiệu công tắc xi-nhan và công tắc Hazard để điều khiển đóng mở các relay, bật tắt các bóng đèn xi-nhan

Để tránh trường hợp người lái xe vì bất cẩn phát tín hiệu hướng báo rẽ sai, do công tắc xi-nhan bật không đúng cũng như quên tắt công tắc xi-nhan, người ta bố trí các đèn LED báo rẽ trái và phải trên táp – lô, các đèn LED báo rẽ này được mắc song song với các bóng đèn xi nhan nhờ vậy các đèn LED này sẽ sáng lên khi ta bật công tắc xi-nhan trái hay phải tương ứng Ngoài ra, một số xe có trang bị thêm IC nhạc phát ra âm thanh khi bật công tắc xi-nhan

- Nguyên lý hoạt động: Mạch điện gồm một IC điều khiển, 2 transistor điều khiển và 2 relay đèn xi-nhan

+ Rẽ trái: Khi công tắc đèn xi-nhan bật Turn Left, cực EL của IC xử lý tín hiệu báo rẽ

được tiếp đất, IC điều khiển sẽ phát tín hiệu dẫn transistor điều khiển relay rẽ trái, đóng tiếp điểm relay, cấp dòng điện từ +B qua tiếp điểm relay trái qua các bóng đèn xi-nhan trái và qua bóng đèn báo rẽ xi-nhan trái trên táp – lô, các bóng đèn xi-nhan trái sáng, và đèn báo rẽ trái trên táp – lô cũng sẽ sáng

+ Rẽ phải: Khi công tắc đèn xi-nhan bật Turn Right, cực ER của IC xử lý tín hiệu báo

rẽ được tiếp đất, IC điều khiển sẽ phát tín hiệu dẫn transistor điều khiển relay rẽ phải, đóng tiếp điểm relay, cấp dòng điện từ +B qua tiếp điểm relay phải qua các bóng đèn xi-nhan phải và qua bóng đèn báo rẽ xi-nhan phải trên táp – lô, các bóng đèn xi-nhan phải sáng, và đèn báo rẽ phải trên táp – lô cũng sẽ sáng

Nếu một bóng đèn xi-nhan bị cháy, thì IC điều khiển sẽ phát ra tần số nhấp nháy nhiều lên để thông báo cho người lái biết

+ Bật công tấc hazard: Khi bật công tắc Hazard, cực EHW của IC điều khiển được

tiếp mát IC điều khiển phát tín hiệu dẫn cả hai transistor điều khiển relay trái và phải Dòng điện từ + B qua các tiếp điểm relay đi tới cả hai cực LL và LR và tất cả các đèn xi-nhan và đèn báo rẽ đều sáng

Bộ tạo nháy (cục chớp): Bộ tạo nháy làm cho các đèn báo rẽ nháy theo một tần số

định trước Bộ tạo nháy dùng cho cả đèn báo rẽ và báo nguy (đèn ưu tiên) Bộ tạo nháy có nhiều dạng: cơ điện, cơ bán dẫn hoặc bán dẫn tuần hoàn Phổ biến nhất hiện

nay là loại cơ bán dẫn hoặc bán dẫn tuần hoàn tùy vào các nhà sản xuất tô Bộ tạo chớp này còn được phân biệt theo kiểu chân tín hiệu là loại 3 chân và loại 8 chân

Hình 2.14: Bộ tào chớp 3 chân và 8 chân trên ô tô.[8]

Bộ tạo nháy kiểu bán dẫn: thường là 1 mạch dao động đa hài dùng 2 transistor để điều

khiển

Hình 2.15: Sơ đồ mạch diện đèn báo rẽ, báo nguy hiểm và bộ tạo nháy bán dẫn.[2]

Khi gạt công tấc đèn báo rẽ hoặc công tấc báo nguy, điện thế (+) được cáp tới cho mạch, nhờ sợ phóng nạp củ tụ điện, các transistor T1 và T2 sẽ lần lượt đóng mở theo chu kỳ Khi T2 dẫn làm T3 dẫn theo cho phép dòng điện đi qua cuộn dây relay  hút tiếp điểm K đóng làm đèn sáng

 Tín hiệu đèn phanh:

- Khi bật đèn pha: công tắc máy ON, lúc này sẽ có dòng điện chạy qua làm sáng đèn

pha và đèn phanh (sáng mờ), khi đạp chân phanh thì tác động lên công tắc đèn phanh, dòng điện chạy qua làm sáng đèn phanh, lúc này đèn phanh sáng rõ báo hiệu cho xe phía sau biết Trường hợp này, dùng cho ban đêm, cho xe sau nhận biết được khoảng cách của hai xe và kích thước xe phía trước

2.1.2 Hệ Thống Gạt Mưa Và Rửa Kính:

Hình 2.17: Cấu tạo chung của hệ thống rửa kính, phun nước.[8]

Hệ thống gạt nước có những chế độ làm việc như sau:

 Gạt nước một tốc độ

 Gạt nước hai tốc độ

 Gạt nước gián đoạn

 Gạt nước gián đoạn có hiệu chỉnh thời gian gián đoạn

 Gạt nước kết hợp với rửa kính

Lưỡi gạt tương tự như những cái chổi cao su dài Bề mặt tiếp xúc giữa lưỡi gạt và mặt kính chắn gió được phủ lên một lớp cao su mỏng Chính lớp cao su này sẽ tạo độ bám nhất định trên mặt kính, giúp đẩy nước và bụi bẩn ra 2 bên kính chắn gió Lực truyền

từ thanh dẫn bên dưới được đưa tới vị trí trung tâm của lưỡi gạt Tuy nhiên, bên dưới

vị trí này là một hệ thống từ 6 đến 8 cơ cấu đòn bẩy nữa để đảm bảo lực được phân phối đều suốt chiều dài lưỡi gạt nhằm giúp nó ôm sát vào mặt kính hơn.[3]

Hình 2.18: Vị trí hoạt động của lưỡi

gạt nước

Đối với các lưỡi gạt còn mới, lớp cao su rất sạch, không hề có vết nứt hoặc rãnh trên bề mặt Do đó, lưỡi gạt mới sẽ đẩy nước đi một cách sạch sẽ mà không để lại các vệt trên mặt kính Ngược lại, khi lưỡi gạt đã cũ, bụi bẩn sẽ bám vào và những vết nứt

sẽ hình thành trên lớp cao su Kết quả là lưỡi gạt không còn ôm sát một cách hoàn hảo

và trong quá trình vận hành sẽ để lại vệt trên bề mặt kính chắn gió Khi đó, nên vệ sinh sạch sẽ lưỡi gạt để cải thiện tình hình này Nếu lớp cao su đã quá cũ thì tốt nhất là nên thay lưỡi gạt mới [3]

 Motor bơm nước – rửa kính:

+ Motor rửa kính trước và rửa kính sau riêng lẻ

+ Motor rửa kính trước và rửa kính sau dùng chung một motor

Đổ nước rửa kính vào trong khoang động cơ Bình chứa nước rửa kính được làm từ bình nhựa và nước rửa kính được phun nhờ motor rửa kính đặt trong bình chứa Motor rửa kính có dạng cánh quạt được sử dụng trong bơm nhiên liệu.[2]

Hình 2.19: Motor bơm nước – rửa

kính

Vận hành kết hợp với bộ phận rửa kính: Loại này tự động điều khiển cơ cấu gạt nước

khi phun nước rửa kính sau khi bật công tắc rửa kính một thời gian nhất định, đó là “sự vận hành kết hợp với bộ phận rửa kính” Đó là sự vận hành để gạt nước rửa kính được phun trên bề mặt kính trước

 Motor gạt nước:

Motor gạt nước là động cơ điện một chiều kích từ bằng nam châm vĩnh cửu Motor gạt nước gồm có motor và bộ truyền bánh răng để làm giảm tốc độ ra của motor Motor gạt nước có 3 chổi than tiếp điện: chổi than tốc độ thấp, chổi than tốc độ cao và chổi than dùng chung (để nối mass) Một công tắc dạng cam được bố trí trong bánh răng để gạt nước dừng ở vị trí cố định trong mọi thời điểm.[2]

Hình 2.20: Cấu tạo motor gạt nước trên ô

tô

- Khi hoạt động ở chế độ thấp: Khi dòng

điện đi vào cuộn dây phần ứng, từ chổi than tốc độ thấp một sức điện động lớn được tạo ra Kết quả là motor quay với tốc

độ thấp.[4]

- Khi hoạt động ở tốc độ cao: Khi dòng điện đi vào cuộn dây phần ứng, từ chổi than

tốc độ cao một sức điện động lớn được tạo ra Kết quả là motor quay với tốc độ cao

- Công tắc dừng tự động: Công tắc dừng tự động bao gồm một đĩa đồng có khoét rãnh

và ba tiếp điểm Ở vị trí OFF của công tắc gạt nước, tiếp điểm giữa được nối với chổi than tốc độ thấp của motor gạt qua công tắc Nhờ vậy, mặc dù ngắt công tắc, motor sẽ tiếp tục quay đến điểm dừng nhờ đường dẫn tiếp điểm qua lá đồng

Tại thời điểm này mạch được đóng bởi tiếp điểm khác và motor Mạch kín này sinh ra hiện tượng phanh điện, ngăn không cho motor tiếp tục quay do quán tính

 Công tấc gạt nước – rửa kính:

Phần lớn hệ thống gạt nước trên xe hơi đều có thể làm việc ở 2 chế độ liên tục hoặc

có thời gian nghỉ, tùy vào ý muốn của người điều khiển Ở chế độ vận hành liên tục, gạt nước có thể được điều chỉnh ở 2 chế độ cường độ cao hoặc thấp, khi đó, motor sẽ vận hành liên tục Đối với chế độ gạt có thời gian nghỉ, sau khi di chuyển hết 1 hành trình, các lưỡi gạt sẽ nghỉ một khoảng thời gian nhất định trước khi tiếp tục làm việc Thông thường, núm điều khiển gạt nước thường nằm ở vị trí bên trái (hoặc bên phải tùy dòng xe) của vô lăng, đối diện với núm điều chỉnh đèn xi-nhan.[1]

Hình 2.21: Công tắc trang bị trên

xe [8]

Mỗi mẫu xe khác nhau sẽ hỗ trợ người điều khiển nhiều chế độ gạt nước khác nhau nhưng về cơ bản đều chia thành 2 loại bên trên Phức tạp nhất là gạt nước có thời gian nghỉ, có mẫu xe hỗ trợ tới 10 kiểu thời gian nghỉ khác nhau tùy vào mục đích và điều kiện thời tiết đa dạng ngoài thực tế Đối với một số mẫu xe hiện đại còn được trang bị thêm cảm biến mưa trên hệ thống gạt nước, khi đó, người lái chỉ cần chuyển sang chế

độ tự động, và hệ thống sẽ tự nhận biết được khi nào mưa to, mưa nhỏ, để điều chỉnh cường độ gạt nước thích hợp

Hình 2.22: Các chức năng trên công tắc.[8]

Công tắc điều khiển có các vị trí: OFF (Dừng), LO (Chậm), HI (Nhanh), INT (Gián đoạn), PULL (Phun nước)

 Nguyên lý hoạt động:

 Công tấc gạt nước ở vị trí LOW/MIST:

Hình 2.23: Sơ đồ mạch điện khi

công tắc gạt nước ở vị trí LOW/MIST

- Khi công tắc ở vị trí LOW hay MIST, dòng điện chạy đến chổi tốc độ thấp của motor gạt nước như sơ đồ dưới và gạt nướt hoạt động ở tốc độ thấp

- Accu + → chân +B → tiếp điểm LOW/MIST công tắc gạt nước → chân +1 → motor gạt nước (Lo)

→ mass.[5]

 Công tắc gạt nước ở vị trí HIGH:

Hình 2.24: Sơ đồ mạch điện khi

công tắc gạt nước ở vị trí HIGH.[3]

- Khi công tắc gạt nước ở vị trí HIGH dòng điện tới chổi tốc độ cao tốc của motor (HI) như sơ đồ dưới và motor quay ở tốc độ cao

- Accu + → chân +B → tiếp điểm HIGH của công tắc gạt nước → chân +2 → motor gạt nước (HIGH) → mass

 Công tắc gạt nước ở vị trí OFF:

Hình 2.25: Sơ đồ mạch điện khi

công tắc gạt nước ở vị trí OFF.[3]

- Nếu tắt công tắc gạt nước trong khi motor gạt nước đang quay, dòng điện sẽ chạy đến chổi tốc độ thấp của motor gạt nước như hình vẽ dưới và gạt nước hoạt động ở tốc độ thấp.[5]

Accu + → tiếp điểm P2 công tắc cam → cực S → tiếp điểm relay → các tiếp điểm OFF công tắc gạt nước → cực +1 → motor gạt nước (LOW) → mass Khi gạt nước đến vị trí dừng, tiếp điểm công tắc cam quay từ phía B sang phía A và motor dừng lại

 Công tắc gạt nước ở vị trí INT:

Hình 2.26: Sơ đồ mạch điện khi công tắc gạt

nước ở vị trí INT.[3]

- Khi Tr1 dẫn: Khi công tắc gạt nước dịch

đến vị trí INT, Tr1 bật trong một thời gian ngắn làm tiếp điểm relay chuyển từ A sang B: Accu + → chân +B → cuộn relay Tr1→ chân EW →mass Khi các tiếp điểm relay đóng tại B, dòng điện chạy đến motor (LO)

và motor bắt đầu quay ở tốc độ thấp:

Accu + → chân +B → tiếp điểm B relay → các tiếp điểm INT của công tắc gạt nước

→ chân +1 → motor gạt nước LO → mass

- Khi Tr1 tắt: Tr1 nhanh chóng tắt, làm tiếp điểm của relay lại quay ngược từ B về A

Tuy nhiên, một khi motor bắt đầu quay, tiếp điểm của công tắc cam bật từ vị trí A sang

vị trí B nên dòng điện tiếp tục chạy qua chổi tốc độ thấp của motor và gạt nước hoạt động ở tốc độï thấp: Accu + → tiếp điểm B công tắc cam → chân S → tiếp điểm A relay → chân +1 → motor gạt nước LO → mass Khi gạt nước đến vị trí dừng tiếp điểm của công tắc cam lại gạt từ B về A làm dừng motor Một thời gian xác định sau khi gạt nước dừng Tr1 lại bật trong thời gian ngắn, làm gạt nước lập lại hoạt động gián đoạn của nó

 Công tắc gạt nước ở vị trí ON:

Hình 2.27: Sơ đồ mạch điện khi công tắc

- Trong trường hợp gạt nước nối với rửa kính, Tr1 bật trong thời gian xác định khi motor rửa kính hoạt động làm gạt nước hoạt động, ở tốc độ thấp một hoặc hai lần

Thời gian Tr1 bật là thời gian nạp điện cho tụ trong mạch transitor Thời gian nạp lại

điện cho tụ phụ thuộc vào thời gian bật công tắc rửa kính

 Gạt mưa tự động khi trời mưa:

Cảm biến gạt mưa tự động (Rain Sesing Wipers) đang đần trở thành một tiêu chuẩn mà các hãng xe như Mercedes, Ford, Toyota,… đặt ra trên những chiếc xe của mình

Khi công tắc gạt nước ở vị trí AUTO, chức năng này dùng một cảm biến mưa nó được lắp ở kính trước để phát hiện lượng mưa và điều khiển thời gian gạt nước tối ưu tương ứng theo lượng mưa.[3]

Hình 2.28: Mô hình tổng

quan gạt mưa chủ động khi

trời mưa.[5]

- Cảm biến nước mưa: Cảm biến nước mưa gồm có 1 diode phát tia hồng ngoại (LED)

và một điốt quang để nhận các tia này Phương pháp phát hiện lượng nước mưa dựa trên lượng tia hồng ngoại được phản xạ bởi kính trước của xe Ví dụ nếu không có nước mưa trên khu vực phát hiện, các tia hồng ngoại được phát ra từ LED đều được kính trước phản xạ và điốt quang sẽ nhận các tia phản xạ này Một dải của cảm biến nước mưa sẽ điền vào khe hở giữa thấu kính và kính trước.[3]

Hình 2.29: Cảm biến

nước mưa trên ô tô

- Cảm biến đằng sau gương chiếu hậu bên trong xe có thể phát hiện nước trên kính chắn gió

Nếu có mưa ở khu vực phát hiện, thì một phần tia hồng ngoại phát ra sẽ bị xuyên thấu ra ngoài do sự thay đổi hệ số phản xạ của kính xe do mưa Do đó lượng tia hồng ngoại do điốt quang nhận được giảm xuống Đây là tín hiệu để xác định lượng mưa Vì

vậy đây là chức năng điều khiển chế độ hoạt động của gạt nước ở tốc độ thấp, tốc độ cao và gián đoạn cũng như thời gian gạt nước tối ưu

Chức năng an toàn khi có sự cố

- Nếu bộ phận điều khiển gạt nước phát hiện có sự cố trong bộ phận cảm nhận nước mưa nó sẽ điều khiển gạt nước hoạt động một cách gián đoạn phù hợp với tốc độ xe Đây chính là chức năng an toàn khi có sự cố trong hệ thống cảm biến nước mưa Ngoài ra, gạt nước cũng có thể được điều khiển một cách thông thường bằng công tắc gạt nước ở các vị trí LO và HI

2.1.3 Hệ Thống Nâng Hạ Kính:

Hình 2.30: Công tấc điều khiển tại vị trí tài xế và cơ cấu nâng hạ kính trên ô tô.[8]

Hệ thống nâng hạ kính trên xe ô tô có nhiệm vụ đóng mở cửa kính bằng công tắc, giúp người lái cũng như hành khách có thể đặt vị trí cửa kính tùy thích

Kể từ khi hoạt động trên động cơ điện, dây có thể được thực hiện để cho phép người lái xe kiểm soát cả bốn cửa sổ trên xe và có thể khóa các điều khiển trên ba cửa sổ khác nhau Điều này, có thể hữu ích cho sự an toàn của trẻ em

Hình 2.31: Kết cấu Công tắc

điều khiển nâng hạ kính bên phía

người lái.[3]

- Hệ thống điều khiển: Gồm có một công tắc điều khiển nâng hạ kính, bố trí tại cửa bên trái người lái xe và mỗi cửa hành khách một công tắc

+ Công tắc chính (main switch) điều khiển toàn bộ hệ thống cửa sổ điện

+ Công tắc nâng hạ cửa tài xế (driver’s switch): thường sẽ chung cùng công tắc chính nằm bên phía trái người lái xe

+ Công tắc nâng hạ cửa hành khách ở phía trên (front passenger’s switch)

+ Công tắc phía sau bên trái (left rear switch)

+ Công tắc phía sau bên phải (right rear switch)

+ Công tắc khóa cửa sổ ngăn không cho đóng và mở cửa sổ trừ cửa sổ phía người lái

Nguyên li hoạt động:

- Chức năng đóng (mở) bằng tay:

Hình 2.32: Hoạt động của hệ thống khi nâng cửa kính UP.[3]

- Khi khoá điện ở vị trí ON và công tắc cửa sổ điện phía người lái được kéo lên nửa chừng, thì tín hiệu UP bằng tay sẽ được truyền tới IC và xảy ra sự thay đổi sau đây: Transistor Tr : ON (mở)  Relay UP: ON (bật)  Relay DOWN: Tiếp mass Kết quả

là motor điều khiển cửa sổ điện phía người lái quay theo hướng UP (lên)

Khi nhả công tắc ra, relay UP tắt và motor dừng lại

Hình 2.34: Hoạt động của hệ thống khi nâng cửa kính DOWN.[3]

- Khi ấn công tắc điều khiển cửa sổ điện phía người lái xuống nửa chừng, tín hiệu DOWN bằng tay được truyền tới IC và xảy ra sự thay đổi sau đây:

Transistor Tr :ON (mở)  Relay UP: tiếp mát  Relay DOWN: ON (bật) Kết quả

là motor điều khiển cửa sổ phía người lái quay theo hướng DOWN

 Chức năng đóng (mở) cửa số tự động bằng 1 lần ấn:

Hình 2.35: Hoạt động của hệ thống ở chế độ AUTO.[3]

Khi khoá điện ở vị trí ON và công tắc cửa sổ điện phía người lái được kéo lên (kéo xuống) hoàn toàn, tín hiệu AUTO được truyền tới IC IC điều khiển Motor cửa sổ điện

phía người lái tiếp tục quay ngay cả khi công tắc được nhả ra Motor điều khiển cửa sổ điện dừng lại khi cửa sổ phía người lái đóng hoàn toàn IC xác định được điều đó nhờ cảm biến tốc độ và công tắc hạn chế hành trình của motor Có thể dừng thao tác đóng

mở tự động bằng cách nhấn vào công tắc cửa sổ điện phía người lái

- Chức năng chống kẹt cửa sổ:

Cửa sổ bị kẹt được xác đinh bởi hai bộ phận Công tắc hạn chế và cảm biến tốc độ trong motor điều khiển cửa sổ điện Cảm biến tốc độ chuyển tốc độ motor thành tín hiệu xung Sự kẹt cửa sổ được xác định dựa vào sự thay đổi chiều dài của sóng xung Khi đai của vành răng bị đứng im, công tắc hạn chế sẽ phân biệt sự thay đổi chiều dài sóng của tín hiệu xung trong trường hợp cửa bị kẹt với chiều dài sóng xung trong trường hợp cửa sổ đóng hoàn toàn

Hình 2.36: Cấu tạo bộ cảm biến kẹt cửa.[3]

Cửa sổ bị kẹt được xác định bởi hai bộ phận Công tắc hạn chế và cảm biến tốc

độ trong motor điều khiển cửa sổ điện

Cảm biến tốc độ chuyển tốc độ motor thành tín hiệu xung Sự kẹt cửa sổ được

xác định dựa vào sự thay đổi chiều dài của sóng xung

Khi đai của vành răng bị đứng im, công tắc hạn chế sẽ phân biệt sự thay đổi chiều dài sóng của tín hiệu xung trong trường hợp cửa bị kẹt với chiều dài sóng

xung trong trường hợp cửa sổ đóng hoàn toàn

Khi công tắc chính cửa sổ điện nhận được tín hiệu là có một cửa sổ bị kẹt từ motor điều khiển cửa kính, nó tắt relay UP, bật relay DOWN khoảng một giây và

mở cửa kính khoảng 50 mm để ngăn không cho cửa sổ tiếp tục đóng

Có thể kiểm tra chức năng chống kẹt cửa sổ bằng cách nhét một vật vào giữa kính và khung Nhưng với một vật có kích thước nhỏ, khi cửa kính gần đóng, chức năng chống kẹt cửa sổ không kích hoạt Do đó, việc kiểm tra chức năng này bằng tay có thể dẫn đến bị thương Một số kiểu xe cũ không có chức năng chống kẹt cửa sổ điện

2.2 HỘP ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN THÂN XE BCM

Hiện nay trên ô tô, để thuận tiện cho việc quản lý các hệ thống điện Ngoài việc sử dụng một ECU tổng (Center Netway) Các nhà sản xuất ô tô đã sử dụng một loạt các ECU điều khiển các hệ thống khác như: Hộp điều khiển hệ thống cân bằng điện tử ESP, hộp điều khiển hộp số tự động ECT (Electronic Control Transmission),… và không ngoại trừ hệ thống điện thân xe cũng cần có 1 ECU điều khiển với tên gọi là BCM (Body Control Module) Nó sẽ quản lý và điều khiển các hệ thống điện trên thân

xe như: hệ thống túi khi SRS, hệ thống chiếu sáng - tín hiệu, nâng hạ kính, lock cửa,… Đồng thời, dựa trên BCM dễ dàng tích hợp các công nghệ trên hệ thống điện thân xe nhằm tăng tính tiện ích và hỗ trợ tối đa khả năng vận hành ổn định trên đường của ô tô, như công nghệ chiếu sáng thích ứng (Adaptive) hay đèn pha tự động (Auto High beam) (Mercedes sẽ gọi là Multibeam, BMW là Adaptive Headlight, Mazda sẽ gọi là Adaptive LED Headlamps), hoặc công nghệ gạt mưa chủ động (Rain Sesing Wipers),…

Mặc khác, mỗi hãng xe có triết lí điều khiển và quản lí hệ thống điện thân xe khác nhau Dẫn đến, số lượng hộp BCM trên 1 ô tô hay độ rộng về mặt tính năng cũng của mỗi BCM cũng khác nhau Trên cơ sở tìm hiểu và phân tích các tính năng của BCM trên ô tô, từ đó xây dựng lại một hệ thống điều khiển với tính năng tương tự ứng dụng trên mô hình học tập Do đó, nhóm lựa chọn đối tượng phân tích tính năng BCM của hãng KIA

2.2.1 CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE CÓ BCM

Hình 2.37: Cấu trúc của đặc trưng của hệ thống điện thân xe trên xe KIA[6]

• Hệ thống điện thân xe điều khiển các thiết bị thống dụng như: hệ thống chiếu sáng

bên trong và bên ngoài xe, nâng hạ kính, gạt mưa, và các bộ chấp hành khác

• BCM hoạt động như là hộp điều khiển trung tâm, nó gửi các lệnh điều khiển đến

hộp SJB (Smart Junction Box) và đồng hồ táp-lô thông qua giao tiếp mạng CAN

(Controller Area Network) hoặc LIN (Local Interconnect Network)

Vai trò của hộp SJB :

1) Điều khiển các bộ chấp hành điện tử tùy thuộc vào lệnh điều kiển từ hộp BCM 2) Gửi các tín hiệu đầu vào (công tắc…) cho BCM thông qua mạng CAN

Từ sơ đồ cấu trúc hình 2.37 có thể thấy BCM đóng vai trò như một hộp điều khiển

trung tâm nó nhận tín hiệu đầu vào từ các công tấc điều khiển chiếu sáng, nâng hạ

kính,… và cảm biến, song song đó cũng sẽ có 1 tín hiệu điều khiển đến SJB (hộp cầu

chì thông minh) Lúc này, BCM sẽ xử lí tín hiệu và gửi thông tin điều khiển đến SJB

thông qua mạng giao tiếp (CAN) và ngược lại SJB cũng sẽ gửi tín hiệu về BCM nhằm

mục đích so sánh các giá trị điện áp (thông tin điều khiển) phục vụ cho quá trình chẩn

đoán khi xảy ra vấn đề kỹ thuật của hệ thống Thời điểm này, SJB sẽ điều khiển trực

tiếp các cơ caasuc chấp hành điện tử như: bóng đèn chiếu sáng, relay điều khiển,

motor gạt mưa,…

Bên cạnh đó, hệ thống điện thân xe ngoài BCM đóng vai trò trung tâm thì SJB, mạng giao tiếp, đồng hồ táp-lô hoặc cảm biến cũng thể hiện tầm quan trọng không thể thiếu đối với hệ thống điện thân xe trên ô tô hiện đại ngày nay

Hình 2.38: Vị trí các chi tiết thiết bị.[7]

- BCM: thường lắp đặt phía sau bảng điều khiển hệ thống điều hòa không khí

- SMK unit (Smart key): Bộ thu tín hiệu chìa khóa thông minh thường lắp đặt phía sau cốp để đồ bên phụ, nằm cạnh hệ thống điều hòa không khí;

- SJB: thường lắp đặt tại phía bên tài xế, dưới vô lăng

- Immobilizer (mã hóa động cơ) và Buzzer (Còi): nằm phía sau đồng hồ táp-lô và giá

đỡ bên trái

a Hộp cầu chì thông minh: (SJB - Smart Junction Box)