Nghiên cứu chế tạo hệ thống start stop trên ôtô

Điểm bất cập là ở chỗ mặc dù chúng t g xuất khẩu dầu thô, h g phải nhập gầ h toà bộ ng nhiên liệu xă g và dầu Diesel thành phẩm, phải lệ thuộc vào nguồn cung cấp và giá cả rất bấp bênh,

M C L C

Quyết ị h gi o tài

Lý lịch cá nhân i

L i m o ii

Cảm tạ iii

Tóm tắt iv

Mục lục vi

Danh sách các bảng x

Danh sách các hình xi

h ơ g 1: T NG QUAN 1

1.1 Tính cấp thiết củ tài 1

1.2 Mục tiêu, nhiệm vụ củ tài 2

1.2.1 Mụ tiêu tài: 2

1.2.2 Nhiệm vụ củ tài 2

1.3 Đ i t ng, phạm vi nghiên cứu tài 2

1.3.1 Đ i t ng nghiên cứu 3

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 3

1.4 Ph ơ g ph p ghiê ứu 3

1.4.1 Ph ơ g ph p ghiê ứu uậ 3

1.4.2 Ph ơ g ph p huyê gi ph g vấ 3

1.4.3 Ph ơ g ph p ghiê ứu thự tiễ 3

1.5 Tì h hì h ghiê ứu hệ th g St rt-Stop E gi tro g và goài 4

1.5.1 Tì h hì h ghiê ứu tro g 4

1.5.2 Tì h hì h ghiê ứu goài 4

h ơ g 2: S THU T 8

2.1 Hệ th ng Start-Stop Engine 8

2.1.1 Hệ th g Id i g Stop trê x Ho d SH 8

2.1.2 Hệ th g i-Stop ủa Mazda 12

2.2 Vi i u hiể tm g 8 13

2.2.1 T g qu v VR 13

2.2.1.1 Gi i thiệu t g qu v VR 13

2.2.1.2 u thế ủ M U VR 13

2.2.2 Atmega8 14

2.2.2.1 T h ă g vi i u hiể VR tm g 8 14

2.2.2.2 Sơ ồ và hứ ă g hâ ủ tm g 8 16

2.2.2.3 Các kh i h h ủ tm g 8 19

h ơ g 3: TệNH TO N HI U QU V TIÊU HAO NHIÊN LI U TRÊN Ô TÔ Đ C TRANG B H TH NG START-STOP 21

3.1 Cơ sở t h to 21

3.2 Th ghiệm 22

3.2.1 Thiết ập th ghiệm 22

3.2.2 Ph ơ g ph p o g xă g 23

3.2.3 Xử s iệu th ghiệm 24

3.3 Kết uậ 26

h ơ g 4: THI T K H T O V P Đ T H TH NG ST RT-STOP TRÊN Ô TÔ 27

4.1 ơ sở thiết ế hệ th ng Start-Stop 27

4.2 Nghiên cứu lập trình i u hiể hệ th g 34

4.2.1 u ồ thuật to i u hiể hệ th g 34

4.2.2 u ồ thuật to i u hiể hởi ộ g 35

4.2.3 u ồ thuật to i u hiể tự ộ g dừ g ộ g ơ hi x dừ g qu 10 giây 36

4.2.4 u ồ thuật to hởi ộ g từ x 37

4.2.5 u ồ thuật to i u hiể b o ộ g h g trộm 38

4.3 Thiết ế hế tạo o rd i u hiể 39

4.3.1 ự họ i h iệ iệ tử 39

4.3.2 Thiết ế mạ h iệ 39

4.3.2.1 Mạ h guồ 39

4.3.2.2 Mạ h xử xu g t ộ ộ g ộ g ơ 40

4.3.2.3 Mạ h xử xu g t ộ x 41

4.3.2.4 Mạ h xử t hiệu từ út hấ St rt-Stop 42

4.3.2.5 Mạ h xử t hiệu từ bà ạp y h p, ầ i u hiể s , r mot 43

4.3.2.6 Mạ h iệ i u hiể r y hấp hà h 44

4.3.3 Thi ô g o rd mạ h i u hiể 45

4.4 ắp ặt trê ô tô thự tế 47

4.5 hế ộ hoạt ộ g ủ hệ th g St rt-Stop 51

h ơ g 5: TH NGHI M V Đ NH GI 56

5.1 Thiết ập thự ghiệm 56

5.2 Thự ghiệm 56

5.2.1 Ph ơ g ph p o g xă g tiêu thụ 56

5.2.2 ả g s iệu thự ghiệm 57

5.3 Đ h gi 58

h ơ g 6: K T LU N VÀ KI N NGH 59

6.1 Kết luận 59

6.2 Kiến nghị 59

TÀI LI U THAM KH O 60

DANH SÁCH CÁC B NG

Trang

B ảng 2.1: Chứ ă g hâ port 18

B ảng 2.2: Chứ ă g hâ port 18

B ảng 2.3: Chứ ă g hâ port D 19

B ảng 2.4: Thanh ghi trạng thái 20

B ảng 3.1: L g xă g tiêu thụ khi khởi ộ g và hi ộ g ơ hoạt ộng cầm chừng 24

B ảng 5.1: g xă g tiêu thụ của ô tô có và không có hệ th ng Start-Stop 57

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Trang

Hình 1.1: Hệ th ng Start-Stop của Honda 6

Hình 2.1: Crea Scoopy-I sản phẩm ầu tiên ứng dụng hệ th ng Idling Stop 8

Hình 2.2: Mô ph g sơ ồ b trí cảm biến trên xe gắn máy Honda 9

Hình 2.3: 4 chế ộ i u khiển của ECU 10

Hình 2.4: Hệ th ng i-Stop của Mazda 12

Hình 2.5: Các dòng AVR 13

Hình 2.6: Đ g g i tm g 8 16

Hình 2.7: Sơ ồ chân Atmega8 16

Hình 2.8: Mạch cấp iện áp c ịnh cho AREF 17

Hình 2.9: Cấu trúc bên trong AVR 19

Hình 3.1: â iện tử 23

Hình 4.1: Sơ ồ mạ h iện mở nguồn thay thế công tắc máy 27

Hình 4.2: Sơ ồ mạ h i u khiển motor lock cửa 28

Hình 4.3: Sơ ồ mạch tín hiệu t ộ ộ g ơ 29

Hình 4.4: Sơ ồ mạch tín hiệu t ộ xe 30

Hình 4.5: Sơ ồ mạch tín hiệu công tắ bà ạp ly h p, tay s 30

Hình 4.6: Sơ ồ mạch tín hiệu phanh 31

Hình 4.7: Sơ ồ mạch tín hiệu nút nhấn Start-Stop 32

Hình 4.8: Sơ ồ mạch tín hiệu remote 33

Hình 4.9: u ồ thuật to i u khiển toàn bộ hệ th ng 34

Hình 4.10: u ồ thuật to i u khiển khởi ộng 35

Hình 4.11: u ồ thuật to i u khiển tự ộng dừ g ộ g ơ 36

Hình 4.12: u ồ thuật to i u khiển khởi ộng từ xa 37

Hình 4.13: u ồ thuật to i u khiể b o ộng ch ng trộm 38

Hình 4.14: Mạch cấp nguồn 39

Hình 4.15: Mạch xử lý xung t ộ ộ g ơ 40

Hình 4.16: Mạch xử lý xung t ộ xe 41

Hình 4.17: Mạch xử lý tín hiệu Start-Stop 42

Hình 4.18: Mạch xử lý tín hiệu công tắc 43

Hình 4.19: Mạ h i u khiển các relay chấp hành 44

Hình 4.20: Bo rd i u khiển v trên Eagle 6.1 45

Hình 4.21: Mặt tr c củ bo rd i u khiển 45

Hình 4.22: Mặt sau củ bo rd i u khiển 46

Hình 4.23: c tiến hành lắp ặt 47

Hình 4.24: r y i u khiển mở nguồn và relay lock cửa 47

Hình 4.25: Nút nhấn Start-Stop 48

Hình 4.26: Công tắ bà ạp ly h p 49

Hình 4.27: Vị trí lắp ặt bo rd i u khiển trên xe 50

Hình 4.28: Thao tác mở nguồn hệ th ng iện trên ô tô 51

Hình 4.29: Thao tác khởi ộ g ộ g ơ 52

Hình 4.30: Th o t ạp bà ạp ly h p ể khởi ộng lại ộ g ơ 53

Hình 4.31: Trạng thái phanh tay và cầ i u khiển s 54

Hình 4.32: Remote i u khiển hệ th ng Start-Stop 54

Ch ơng 1

T NG QUAN 1.1 Tính c ấp thiết của đề tài

Hiện nay, tại Việt Nam nói riêng và trên thế gi i nói chung, nguồn nhiên liệu h thạ h (xă g và dầu Diesel) hầu h u sử dụ g ho ộng

ơ trên ô tô và nhi u ph ơ g tiện giao thông h ê hú g t g bị ệ thuộc và

chịu sức ép l n từ nguồn nhiên liệu này cả v nguồn cung cấp gi thà h Đi u này làm cho hi ph vận chuyển và chi phí sản xuất gày à g tă g o Đồng th i, nguồn h thải ph t ra từ các loại nhiên liệu ày g gày à g gây ô hiễm môi

tr ng s ng nghiêm trọng (gây ô nhiễm không khí, tiếng ồn, hiệu ứ g hà h,…)

Do , trong khi tiến hành việc nghiên cứu tìm nguồn nhiên liệu m i và sạ h ể thay thế một phần hay hoàn toàn các loại nhiên liệu truy n th ng ày nhằm mục

h tă g hiệu suất, giảm suất tiêu hao nhiên liệu và khí thải trê ộ g ơ truy n

th ng Một trong s biệ ph p à tr g bị hệ th ng Start-Stop dừ g ộ g ơ ể

cắt giảm tiêu hao nhiên liệu, giảm khí thải trong những khu vực hay trong những khoảng th i gian không cần thiết

Chứ ă g ủ hệ th ng Start-Stop Engine s à tự ộng dừng và khởi ộng lại

ộ g ơ ể giảm th i gian ộ g ơ hoạt cầm chừng, do àm giảm tiêu thụ nhiên liệu và khí thải khi xe phải ch i ở iểm dừ g è hoặ th g xuyê ến

những iểm hay ùn tắc giao thông T h ă g ày c trang bị trên xe hybrid lai iện, h g ũ g ã xuất hiện trên các xe sử dụ g ộ g ơ t trong truy n

th ng Đ i v i các xe sử dụng hệ th ng này thì tiết kiệm c từ 5 dến 10% nhiên

liệu theo công b của hãng xe Mazda 2011 Công nghệ ày ũ g ã c sử dụng trên xe gắn máy Scooter Honda Motor tại thị tr ng châu Á trong thập kỷ qua PCX 125cc ã c trang bị hệ th g ày và vào sử dụ g tro g ăm 2010 Gầ ây,

ũ g p dụ g trê Ho d ir d , Ho d i …

Việt Nam, s g ô tô gày à g gi tă g, ặc biệt các thành ph l h Hà Nội, Đà Nẵng, Hồ h Mi h à ơi tập trung s ng ô tô rất l , h g hạ tầng giao thông kém phát triển, d ến tình trạng kẹt xe và ô nhiễm môi tr ng rất

nặ g, ồng th i chi phí nhiên liệu ũ g rất l Điểm bất cập là ở chỗ mặc dù chúng

t g xuất khẩu dầu thô, h g phải nhập gầ h toà bộ ng nhiên liệu xă g

và dầu Diesel thành phẩm, phải lệ thuộc vào nguồn cung cấp và giá cả rất bấp bênh,

ắt của thị tr ng thế gi i

Từ các lý do trên, cho thấy việc nghiên cứu ứng dụng hệ th g St rt-Stop trê ô

tô hằm tiết iệm hiê iệu và giảm ô hiễm môi tr g là một nhu cầu mang tính cấp thiết cần phải giải quyết, là công việc mang tính cấp b h g ặt r i v i các nhà hoạ h ị h h h s h, ơ qu hứ ă g, doanh nghiệp, các nhà khoa

họ tro g c và sự ồng thuận của cả cộ g ồng xã hội

1.2 M c tiêu, nhi ệm v của đề tài

1.2.1 M c tiêu ủa đề tài

- Nghiên cứu thiết kế hệ th ng Start-Stop lắp ặt trên ô tô nhằm mụ h tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi tr ng bằng việc dừng ộ g ơ một cách tự

ộng khi ô tô dừng tại chỗ trong khoảng th i gi x ịnh

- huyể i h thứ bật tắt guồ và hởi ộ g ộ g ơ ô tô v i ô g tắ

m y Ig itio Swit h truy th g bằ g việ th o t ơn giản là nhấn nhả út

hấ St rt-Stop E gi

- Bên cạ h , tài còn nghiên cứu thiết kế hệ th ng an toàn khi sử dụng xe

Hệ th ng ch ng trộm c tích h p trong hệ th g i u khiển Start-Stop

1.2.2 Nhi ệm v của đề tài

- Nghiên cứu hệ th ng ngắt ộng ơ tự ộng (Start-Stop)

- Nghiên cứu thiết kế, chế tạo board mạ h i u khiển St rt-Stop E gi tr g

bị trên xe Honda Accord 1990

- Thử ghiệm h gi t h hiệu quả và t h tiết iệm hiê iệu ủ hệ th g

1.3 Đ i t ng, phạm vi nghiên cứu đề tài

- Sử dụng các phần m m thiết ế v mạ h E g 6.1, phầ m m mô ph g mạ h

iệ Protus v7.5…

1.3.2 Ph ạm vi nghiên cứu

Do i u kiệ trì h ộ và th i gian hạn chế ê t giả hỉ tập trung nghiên cứu

i u khiển khởi ộng và dừ g ộ g ơ bằ g cách th o t v i út hấ Start-Stop

E gi và tự ộng dừng ộ g ơ hi ô tô dừ g qu âu (St d y) Hệ th g

ắp ặt trê x Honda Accord 1990 ộ g ơ 2.0

1.4 Ph ơng pháp nghiên ứu

1.4.1 Ph ơng pháp nghiên ứu lý lu n

M ục đích: Tìm hiểu ơ sở lý luận v hệ th ng Start-Stop Engine

Cách ti ến hành: Tham khảo, phân tích tài liệu chuyên ngành, các công trình

nghiên cứu ã c công nhận

1.4.2 Ph ơng pháp chuyên gia, ph ng vấn

M ục đích: Tă g ng tính tiện ích và tính an toàn cho Ô tô

Cách ti ến hành: Tiếp xú trự tiếp v i huyê gi m t g v vấ

iê qu ể tr o i, tìm hiểu và xử t iệu

1.4.3 Ph ơng pháp nghiên cứu th c tiễn

M ục đích: Thiết kế sản phẩm có thể lắp ặt trên ô tô

Cách ti ến hành: Tiến hành thiết kế bo rd i u khiển khởi ộ g ộ g ơ

1.5 Tình hình nghiên c ứu hệ th ng ta t- t p ngin t ng v ng i n 1.5.1 Tình hình nghiên c ứu trong n

Th o h tìm hiểu của tác giả thì Việt N m h tài nghiên cứu nào thật sự sâu v hệ th ng Start-Stop này Những thông tin ghi nhậ c v tài liên quan

chủ yếu à ơi ắp ráp nút nhấn Start-Stop Engine có nguồn g c từ Trung Qu c, Đài oan

ã ho r mắt ô g ghệ ày trê hiế Golf Ecomatic vào ăm 1994

và Volkswagen Lupo "3L" và Audi A2 "3L" vào ăm 1999 Mặc dù nhữ g phiê

bả ầu c xem là khá hấp d , h g v i giá thành cao nên không mang lại nhi u thành công trong th ơ g mại, cả hai Lupo Volkswagen và Audi A2 v n còn giữ kỷ lục thế gi i cho hiệu quả sử dụng nhiên liệu nhất trong ngành sản xuất x hơi

ho ến nay

Các nhà sản xuất ô tô có trang bị hệ th ng Start–Stop Engine:

 Citroen

Citroen ã gi i thiệu một hệ th ng tinh tế hơ trê m u xe C2 và C3 vào ăm

2006, c ặt tên là "Stop và Start" ô g ghệ ày c Citroen kết h p hộp s SensoDrive tự ộng và một máy tích h p khởi ộng v i m y ph t iện (ISG) ISG,

ò c gọi à "ph t iện-khởi ộng tích h p, kết h p vai trò của m y khởi ộng và m y ph t iện làm một, các nhà sản xuất bao gồmValeo và Denso

 BMW

BMW là bao gồm cả các công nghệ trên nhi u xe ô tô và dòng MINI ho ăm

2008 h à một phần củ th ơ g hiệu Efficient Dynamics BMW ã tạo ấ

t g v i những ph ơ g ph p ể giảm mất m t ô g suất trên các thiết bị Thay vì

sử dụng một m y ph t iện tích h p khởi ộng, BMW ã sử dụng một m y khởi ộng không khác gì một máy khởi ộng thô g th g, c phát triển bởi Robert Bosch GmbH , có thể chịu c tần suất khởi ộng cao trên các chiế x sử dụ g hệ

th g St rt-Stop BMW ã ph t triển hệ th g ph t iệ hô g hoạt ộ g iê

tụ Đi u ày ghĩ rằng các thiết bị iệ tro g x th ng xuyên chạy bằng quy Khi ắc-quy cầ c nạp khi giảm t c hoặc phanh, hệ th ng ph t iệ c kích hoạt ể nạp cho ắc-quy (phanh tái sinh)

ắc- Toyota

Toyota ã b hiếc xe có trang bị hệ th ng Stop-Start trong nhi u ăm ở Nhật

Bản Cả Toyota và Mazda u ã gi i thiệu công nghệ Stop-Start ra bên ngoài Nhật Bản trên c dò g x i 2009

 Renault

Renault gi i thiệu công nghệ ày tro g tất cả các dòng xe tại hâu Âu tro g ăm

2010

 Mazda

Tro g ăm 2011, M zd ã ô g b i-ELOOP, một hệ th g tro g sử dụng

một biế iện áp xoay chi u ể chuyể i ă g g ộng lực iện trong quá trình giảm t ộ Nă g g u trữ trong một tụ iện hai l p, c sử dụ g ể cung cấp ă g ng cần thiết bởi các hệ th g x iện Khi c sử dụng kết h p

v i hệ th ng Start-Stop (i-Stop) củ M zd , hã g x ày ã tuyên b tiết kiệm nhiên

liệu ê ến 10% [5]

 Honda

Hình 1.1: Hệ th g St rt-Stop ủ Ho d Honda ã sử dụng công nghệ ày tro g hơ một thập kỷ Đi u ày ã c tìm thấy từ nhữ g gày ầu tiên trên thông tin chi tiết các sản phẩm tại thị tr ng nội

ịa Nhật Bản (JDM) từ ăm 1999 Civic Hybrid ã c sử dụng hệ th ng Stop từ ăm 2006, hi họ gi i thiệu m u xe thế hệ thứ hai [6]

Start- Fiat Group

Fiat gi i thiệu hệ th g ày ủ Rob rt os h GmbH vào cu i ăm 2008 trong Fiat 500 Bắt ầu từ th g h ăm 2009, Alfa Romeo ũ g gi i thiệu hệ

th ng này trong Alfa Romeo Mito sử dụng Fiat Powertrain Technologies (FPT) 1.4

ộ g ơ xă g MultiAir Turbo

 Opel

Tro g ăm 2011, Op ã gi i thiệu hệ th ng Start-Stop trong các m u xe Ecoflex th ơ g hiệu của họ

 Ford

Cu i ăm 2010, Ford ã ô g b hệ th ng Start-Stop, ã c sử dụng trong các

xe hybrid củ mì h ũ g h một s kiểu xe chính ở châu Âu, s c gi i thiệu ở

Bắc Mỹ v i phiê bả ăm 2012, b ầu v i ộ g ơ 4 xi- h và s u

ph t triể trê ộ g ơ V6, V8 Cu i cùng, hệ th ng s mặt trê tất cả các

m u xe của Ford

 Kia

Thiết kế lại 2012, Kia Rio và Rio5 (hatchback) ra mắt ở New York Auto Show

2011 v i hệ th g dừ g hi ộ g ơ hạy cầm chừ g và hởi ộ g v i m y hởi

ộ g t h h p m y ph t (ISG), hay công nghệ Stop-Start Kia tuyên b sự kết h p

của phun nhiên liệu trực tiếp và hệ th ng Start-Stop s tạo ra 40MPG trê ng cao t c v i xe s sàn 6 s và hộp s tự ộng [7]

Vo sw g ã bắt ầu sử dụng hệ th ng Start-Stop v i các dòng xe Polo, Golf

và Passat Bluemotion Hệ th g ày ứ g dụ g tro g ội bộ x ủ

Vo sw g , c trang bị cho tất cả các loại xe v i h m Công nghệ Bluemotion

Ch ơng 2

C ụ 2.1 H ệ th ng Start-Stop Engine

2.1.1 H ệ th ng ắ ing t p t ên n a

Từ ăm 1999, Ho d ã ph t triể hệ th g St rt-Stop - dừ g và hởi ộ g ộ g

ơ v i i tê Idling Stop Một tro g hữ g m u x tr g bị ầu tiê à

r S oopy-I [8] Tuy hiê , à g v s u ô g ghệ ày à g ải tiế v hiệu quả hoạt ộ g ũ g h ộ b Trê thự tế, tại Việt N m ã hẳ g ị h qua sả phẩm Ho d P

Hình 2.1: Crea Scoopy-I - Sả phẩm ầu tiê ứ g dụ g hệ th g Id i g Stop [8]

Thế hệ ộ g ơ ứ g dụ g ô g ghệ Id i g Stop ã v t x t i 50% so v i tiêu huẩ h thải ủ Nhật ặt r vào ăm 2008 [9] Thế hệ ộ g ơ m i ày ũ g

mứ tiêu thụ hiê iệu thấp hơ t i 30% so v i thế hệ ộ g ơ tr [9] Đ

à do mà hệ th g ày gày à g ph biế i v i dò g xe Scooter ủ Ho d trê thế gi i ũ g h tại Việt N m Thêm vào , hữ g i h mà thế hệ ộ g ơ

m i ày m g ại à t i u ho hế ộ hoạt ộ g hô g tải, tă g hả ă g tiết iệm hiê iệu, ạt tiêu huẩ h thải sạ h, giảm ộ ru g và ồ ủ ộ g ơ

Nếu so s h v i ộ g ơ hô g tr g bị hệ th g Id i g Stop thì thế hệ ộ g ơ

m i ứ g dụ g ô g ghệ tiê tiế trê mứ tiêu thụ hiê iệu tru g bì h thấp

hơ à 5,1% [9]

Năm 2001, m u x Scooter ầu tiê tr g bị hệ th g Id i g Stop à r Scoopy-I , ộ g ơ 4 ỳ, du g t h 50 , àm m t bằ g N trọ g g

hẹ hơ h tr g bị thêm hệ th g hởi ộ g G hoạt ộ g dự trê guyê

iệ từ Sự ết h p ủ h i hệ th g trê giúp sả phẩm ày tiết iệm t i 5,5% mứ tiêu thụ hiê iệu, ồ g ộ O2 tro g h thải giảm 5,1%, O à 8% và H à 2%

so v i ộ g ơ hô g tr g bị h i hệ th g trê (s iệu tr h từ Ho d Motor Global) [10]

Nguyên ý h ạt đ ng

Tro g hệ th g Id i g Stop, E U i u hiể hoạt ộ g ủ ộ g ơ à ão bộ

ủ hệ th g N hậ t hiệu ầu vào từ ảm biế , s u xử t hiệu ầu vào ể r t hiệu i u hiể gắt hoặ t i hởi ộ g ộ g ơ tuỳ th o t hiệu

hậ

Hình 2.2: Mô ph g sơ ồ b tr ảm biế trê x gắ máy Honda

Hệ th g t i hởi ộ g do một hệ th g hởi ộ g G (hoạt ộ g th o guyê

iệ từ) g một v i trò rất qu trọ g ảm biế u g ấp t hiệu ho

E U b o gồm: ảm biế t ộ xe, ảm biế hiệt ộ ộ g ơ, ảm biế b m g ,

ảm biế t ộ ộ g ơ và ảm biế hậ biết g i gồi Từ , E U s xử t hiệu và r t hiệu i u hiể h h x ế từ g hế ộ hoạt ộ g ủ ộ g ơ

h hi bắt ầu hởi ộ g, gắt ộ g ơ hi x dừ g qu một hoả g th i gi x

ị h ( i v i Ho d SH m i à 3 giây) và t i hởi ộ g ộ g ơ… ụ thể, i v i

hệ th g Id i g Stop thì E U 4 hế ộ i u hiể h s u

Hình 2.3: 4 hế ộ i u hiể ủ E U

 Khởi đ ng ần đầu

Việ hởi ộ g ầ ầu t ơ g ơ g v i ho iệ từ trạ g th i OFF huyể

s g ON hế ộ ày, g i i phải nhấ út hởi ộ g thì ộ g ơ m i hởi

ộ g và ộ g ơ s hoạt ộ g ở hế ộ hô g tải Độ g ơ ũ g hô g bị gắt hi

dừ g qu 3 giây ở hế ộ ày v i mụ h àm g ộ g ơ ũ g h bảo ảm hiệu suất hoạt ộ g ủ hệ th g bôi trơ

 Chuyển sang hế đ ing t p

S u hi hởi ộ g, x di huyể v i t ộ v t hơ 10 m/h, ảm biế t ộ

x ị h hiệt ộ ộ g ơ hơ 50 ộ C, ECU hiểu rằ g ộ g ơ ã

àm g ê s ho phép hệ th g Id i g Stop bắt ầu hoạt ộ g

 Khi ừng huyển đ ng ( hế đ ing t p sẵn s ng h ạt đ ng)

Khi x dừ g huyể ộ g qu 3 giây, E U s r ệ h g b m g , tắt hệ th g

h ử , ảm biế thô g b o rằ g v g i i u hiể trê x thì ộ g ơ s

g g hoạt ộ g Tro g qu trì h h ày, thì hệ th g i u hiể t hiệu òi,

2.1.2 ệ th ng ắi- t p ủa Mazda

Hình 2.4: Hệ th g i-Stop ủ M zd 11 Mazda à hã g ầu tiên phát triển hệ th ng i-Stop Hệ th ng này s tự ộng dừng

ộ g ơ hi ô tô dừng quá lâu tại nhữ g iểm dừ g è h y ơi ù tắc giao thô g t ơ g tự h hệ th ng Start-Stop của hã g x h Điểm ặc biệt của hệ

th ng này là quá trình khởi ộng lại ộ g ơ hô g h vào máy khởi ộng truy n

th ng mà nh vào hoạt ộng cháy giãn nở của một trong các xi-lanh củ ộ g ơ

Hệ th ng có khả ă g ph t hiện piston ở vị trí t t nhất ể khởi ộng lại nhanh nhất

Đó là vào ầu kỳ n , khi mà hò h c tạo ra (nh vào hệ th g phu xă g trực

tiếp GDI) của một trong các xi-lanh củ ộ g ơ ã sẵ sà g ể t cháy Hỗn

h p trong ày c t cháy bởi tia lửa từ bugi Khí cháy giãn nở ẩy piston i

xu ng, kết quả là gần h ngay lập tức ộ g ơ c khởi ộng lại trong khoảng

th i gian 0,35 giây [11] Do việc khởi ộng lại s trở nên nhanh chóng không gây bất tiệ ho g i i u khiể x , ặc biệt trong tình hu g è gi o thô g chuyển từ è s g è x h V i hệ th ng i-Stop, M zd ã tuyê b tiết kiệm

c 8% tiêu hao nhiên liệu [11]

2.2 i điều khiển t ga

2.2.1 T ng quan v ề AVR [1]

2.2.1.1 Gi i thi ệu t ng quan về AVR

AVR là một họ vi i u khiển do hãng Atmel sản xuất tm ũ g à nhà cung

cấp vi i u khiển ph biế h 8051, T91 RM7, tm VR 8-bit RISC, và

m i ây à DSP du -CPU AT57 Atmel AVR32 là một vi i u khiển lai DSP v i 7

tầng pipeline và khả ă g thực thi song song AVR à hip vi i u khiển 8 bits v i

cấu trúc tập lệ h ơ giản hóa-RISC (Reduced Instruction Set Computer), một kiểu

cấu trú g thể hiệ u thế trong các bộ xử lí

Hình 2.5: Các dòng AVR 2.2.1.2 u thế của MCU AVR

- Các kết n i phần cứng củ hip VR ơ giản v i những linh kiện thông dụng

h iện trở, tụ iện, thạ h h Dò g iệ i u khiển c ng ra l n và không cần

dù g iện trở kéo lên

- Thiết kế mạch nạp ho VR h ơ giản giao tiếp qua c ng LPT, COM, USB

- hip VR c hỗ tr ISP lập trình trực tiếp trên mạch

- Chip VR c lập trình trên n n ngôn ngữ ASM, C v i nhi u công cụ hỗ tr

h od Visio , VR Studio

- Hầu hết hip VR u có nhữ g t h ă g s u: Có thể sử dụng xung clock

ê ến 16Mhz và xung nội ê ến 8Mhz (sai s 3%) Bộ nh h ơ g trì h F sh

có thể lập trình lại rất nhi u lầ và du g ng l n có thể ghi và xóa trên 1000 lần Bên cạ h bộ nh EEPROM có thể lập trì h c Nhi u ngõ ra/vào (I/O Port) 2

h ng 3 bộ timer/counter 8 bits, 1 bộ timer/counter 16 bits tích h p PWM Các bộ chuyể i Analog – Digital phân giải 10 bits, nhi u kênh Giao diện n i tiếp

US RT (t ơ g th h huẩn n i tiếp RS-232) Giao diện n i tiếp Two –Wire –Serial (t ơ g th h huẩn I2C) Master và Slaver Giao diện n i tiếp Serial Peripheral Interface (SPI)

2.2.2 ATMEGA8 [12]

2.2.2.1 ính năng vi điều khiển AVR ATmega8

Vi i u khiển ATmega8 ầy ủ t h ă g ủa họ vi i u khiển AVR, là một

dò g vi i u khiển tích h p cao v i những chứ ă g ơ bả h g rất cần thiết trong những ứng dụng cụ thể

Vi i u khiển ATmega8 cung cấp nhữ g t h ă g s u:

- 8K bytes bộ nh h ơ g trì h dạng flash có thể Read-While-Write

- Các ngắt ngoài và ngắt trong (21 nguyên nhân ngắt)

- Chuẩn truy n dữ liệu n i tiếp USART có thể lập trình

- Một ADC (bộ so s h t ơ g tự) 10 bit, 6 kênh v i ê h ầu vào ADC có thể lựa chọn bằng cách lập trình

- Một ịnh th i Watchdog Timer có thể lập trình v i bộ tạo d o ộng bên trong

- Một c ng n i tiếp SPI (serial peripheral interface)

- 6 chế ộ tiết kiệm ă g ng có thể lựa chọn bằng phần m m

- Lựa chọn tần s hoạt ộng bằng phần m m

- Đ g g i 28 hâ iểu PDIP

- Tần s t i 16MHz

- Điện thế 4,5– 5,5V

ATmega8 có các chế ộ tiết kiệm ă g g h s u:

- Chế ộ nghỉ (Idle) CPU trong khi cho phép bộ truy n tin n i tiếp ồng bộ USART, giao tiếp 2 dây, chuyể i A/D, SRAM, bộ ếm bộ ịnh th i, c ng SPI

và hệ th ng các ngắt v n hoạt ộng

- Chế ộ Power-dow u giữ nội dung của các th h ghi h g àm ô g ạnh

bộ tạo d o ộng, thoát kh i các chứ ă g ủ hip ho ến khi có ngắt ngoài hoặc

là reset phần cứng

- Chế ộ Power-s v ồng hồ ồng bộ tiếp tục chạy ho phép h ơ g trì h sử

dụng giữ ồng bộ th i gi h g thiết bị còn lại là ngủ

- Chế ộ ADC Noise Reduction dừng CPU và tất cả các thiết bị còn lại ngoại

trừ ồng hồ ồng bộ và ADC, t i thiểu hoá chuyển mạch nhiễu tro g hi D g hoạt ộng

- Chế ộ Standby, bộ tạo d o ộng chạy trong khi các thiết bị còn lại gủ

C i u này cho phép bộ vi i u khiển khởi ộng rất nhanh trong chế ộ tiêu thụ công suất thấp

- Thiết bị c sản xuất sử dụng công nghệ bộ nh c ịnh mật ộ cao của Atmel Bộ nh On-chip ISP Flash cho phép lập trình lại vào hệ th ng qua giao diện SPI bởi bộ lập trình bộ nh c ịnh truy n th ng hoặc bởi h ơ g trì h O -chip Boot chạy trê hâ VR h ơ g trì h hởi ộng có thể sử dụng bất cứ gi o iện

ào ể tải h ơ g trì h ứng dụng trong bộ nh Flash ứng dụng Phần m m trong vùng Boot Flash s tiếp tục chạy tro g hi vù g pp i tio F sh c cập nhật, cung cấp thao tác Read-While-Write thực sự Bằng việc kết h p 1 bộ 8-bit RISC CPU v i In-System Self-Programmable Flash trong chỉ nguyên vẹn 1 chip

ATmega8 là một bộ vi i u khiển mạnh có thể cung cấp giải ph p t h i h ộng cao, giá thành rẻ cho nhi u ứng dụ g i u khiển nhúng

2.2.2.2 ơ đ và chứ năng hân ủa Atmega8

Hình 2.6: Đ g g i Tm g 8

Hình 2.7: Sơ ồ hâ Tm g 8

Chứ ă g hâ vi i u khiển Atmega8:

- VCC và GND là 2 chân cấp nguồ ho vi i u khiển hoạt ộng VCC: chân

cấp nguồn một chi u +5V, GND: chân n i mass

- RESET : ây là chân reset cứng khởi ộng lại mọi hoạt ộng của hệ th ng Một tín hiệu mức thấp ặt vào chân này trong khoảng th i gi dài hơ ộ dài xung

nh nhất s phát ra một reset, ngay cả khi xung nhịp không hoạt ộng Xung ngắn

hơ thì hô g ảm bảo ể phát ra một reset

- T 1: ầu vào cho bộ khuế h ại ảo d o ộng và ầu vào ến mạch hoạt

ộ g ồng hồ xung nhịp bên trong

- T 2: ầu ra cho bộ khuế h ại ảo d o ộng

- AVCC: là chân cấp nguồn áp cho Port A và bộ chuyể i A/D Chân này nên

c n i v i VCC cả hi D hô g c sử dụng Nếu D c sử dụng, chân này c n i qua 1 cuộn cảm lên VCC v i mụ h ị h iện áp cho bộ biến

i ADC

- REF: th ng n i ê 5V (V ), h g khi sử dụng bộ ADC thì chân này

c sử dụ g àm iện thế so s h, hi hâ ày phải cấp ho iện áp c ịnh, có thể sử dụng diode zener

Hình 2.8: M ạch cấp iện áp c ịnh cho AREF

- C ng B (PB7 PB0): C ng B là một c ng ra/ vào 8 bit hai chi u trực tiếp có iện trở éo ê bê tro g ( c chọn cho từng bit)

Ngoài ra c ng ò c sử dụng cho các chứ ă g ặc biệt khác:

Bảng 2.1: Chứ ă g hâ Port

- C ng C (PC7 PC0): c g ũ g à một c ng ra/vào 8 bit hai chi u trực tiếp

v i iện trở éo ê bê tro g ( c chọn cho từng bit) Khi giao diện JTAG

c phép hoạt ộ g, iện trở kéo lên của các chân PC5 (TDI), PC3 (TMS), và PC2(TCK) s v n hoạt ộng cả khi xảy ra reset

C ng c sử dụng cho các chứ ă g ặc biệt h h tro g bảng 2.2:

Bảng 2.2: Chứ ă g hâ Port

- C ng D (PD7 PD0): là một c ng ra/vào 8 bit hai chi u trực tiếp iện

trở éo ê bê tro g ( c chọn cho từng bit)

C ng D ũ g c dùng cho các chứ ă g ặc biệt khác của ATmega8 h trong bảng 2.3:

Bảng 2.3: Chứ ă g hâ Port D

2.2.2.3 Các kh i chính ủa t ga

 CPU

Hình 2.9: C ấu trúc bên trong AVR

AVR có cấu trú H rv rd, tro g ng truy n cho bộ nh dữ liệu (data

m mory bus) và ng truy n cho bộ nh h ơ g trì h (progr m m mory bus)

c tách riêng Data memory bus chỉ 8 bit và c kết n i v i hầu hết các thiết

bị ngoại vi, v i register fi Tro g hi progr m m mory bus ộ rộng 16 bits

và chỉ phục vụ cho instruction registers

 ALU

ALU làm việc trực tiếp v i các thanh ghi chứ ă g hu g phép to c

thực hiện trong một chu kỳ xung clock Hoạt ộng củ U c chia làm 3 loại:

ại s , logic và theo bit

 Thanh ghi tr ạng thái

Đây à th h ghi 8 bit u trữ trạng thái của ALU sau các phép tính s học và logic

Bảng 2.4: Thanh ghi trạng thái

Bit 0 _ C: Carry Flag; c nh (Nếu phép toán có nh c s c thiết lập)

Bit 1 _ Z: Zero Flag; C zero (Nếu kết quả phép toán bằng 0)

Bit 2 _ N: Negative Flag (Nếu kết quả của phép toán là âm)

it 3 _ V: Two’s omp m t ov rf ow i di tor ( ày c thiết lập khi tràn

s bù 2)

Bit 4 _ V, For signed tests (S=N XOR V)S: N

Bit 5 _ H: Half Carry Flag ( c sử dụng trong BCD cho một s toán hạng)

it 6 _ T: Tr sf r bit us d by D d ST i stru tio s (Đ c sử dụ g àm ơi trung gian trong các lệnh BLD,BST)

it 7 _ I: G ob I t rrupt E b /Dis b F g (Đây à bit ho phép toà ục

ngắt Nếu bit này ở trạng thái logic 0 thì không có một ngắt ào c phục vụ.)

ng nhiên liệu tiêu thụ giữa hai quá trình khởi ộng và quá trình hoạt ộng chạy

cầm chừng củ ộ g ơ Nếu trong khoảng th i gi ộ g ơ hoạt ộng cầm chừng khi xe dừ g ng nhiên liệu tiêu thụ l hơ hi u so v i ng nhiên liệu tiêu

t n cho một lần khởi ộng thì việc dừ g ộ g ơ s có hiệu quả g ể Để xác

ị h ng nhiên liệu tiêu thụ trong hai quá trình này tác giả ã thực hiệ h sau:

Giả thiết rằ g, hoả g th i gi ho một ầ hởi ộ g hoà tất t h từ ú

t hiệu hởi ộ g ho ế hi ộ g ơ ạt t ộ ầm hừ g ị h Qu hảo

s t thì th i gi tru g bì h ể ộ g ơ hoà tất một ầ hởi ộ g thà h ô g à 4 giây, và mất 56 giây s u du g g bì h ắc-quy c nạp trở ại h ú tr

hi hởi ộ g

Giả sử:

x (g/s) à u g xă g tru g bì h phu tro g hoả g th i gi 4 giây hởi ộ g và 56 giây ộ g ơ hoạt ộng cầm chừ g s u ( hoảng th i gian mà

du g ng ắc-quy c nạp trở lại h ú tr c khởi ộng)

y (g/s) à u g xă g tru g bì h phu tro g hoả g th i gi ộ g ơ hoạt ộ g ầm hừ g

(g) à h i g xă g tiêu t ho 1 ầ hởi ộ g và ộ g ơ hoạt ộ g ầm

hừ g v i toàn bộ qu trì h hoà tất tro g 18 phút

(g) à h i g xă g tiêu t ho 6 ầ hởi ộ g và ộ g ơ hoạt ộ g ầm

hừ g v i mỗi ầ hoà tất tro g 3 phút

Hệ ph ơ g trì h c thiết lập h s u:

(3.1) [ ] (3.2) Gọi T(s) à th i gi ộ g ơ hoạt ộ g ầm hừ g mà g xă g tiêu t bằ g

v i g xă g tiêu t n cho một ầ ộ g ơ hởi ộ g thà h ô g g xă g này (bao gồm g xă g tiêu thụ trong 4 giây khởi ộ g và g xă g tiêu thụ

cần thiết ể nạp cho ắc-quy tro g 56 giây) t h h s u:

- c 3: Thực hiệ 1 ầ hởi ộ g và ho ộ g ơ hoạt ộ g ầm hừ g v i

t ng th i gi 18 phút (th ghiệm thứ h i) S u , o h i g xă g ã tiêu thụ

Kh i g xă g tiêu thụ ở

th ghiệm thứ h i (gam)

=> x = 0.22811 (g) ; y = 0,21011 (g)

Thay các giá trị x, y vào (3.4) t h c T = 9,14 (s) Đây à th i gi ộ g ơ hoạt ộ g ầm hừ g g xă g tiêu t bằ g v i g xă g tiêu t n cho một

ầ hởi ộ g ộ g ơ thà h ô g

Từ , t giả ã họn th i iểm t i u ể i u khiển tắt ộ g ơ à th i iểm

g y s u 10 giây ầu tiên tính từ lúc ô tô bắt ầu dừng Bởi vì, tro g tr ng h p ô

tô chỉ tạm dừng trong th i gi d i 10 giây thì việc dừ g ộ g ơ g y hi x

dừng s là không cần thiết vì nó chỉ àm tă g ng tiêu hao nhiên liệu và giảm tu i

thọ của máy khởi ộng

Tỉ lệ tiết kiệm nhiên liệu củ ô tô c trang bị hệ th ng Start-Stop v i các khoảng th i gian ô tô dừ g h h u ạt h s u:

- Một lần xe tạm dừng trong 20 giây, tỉ lệ tiết kiệm nhiên liệu là:

3.3 Kết u n

- Th i iểm g y s u 10 giây ầu tiên tính từ lúc xe dừng chính là th i iểm t i

u x ị h ể hệ th ng Start-Stop bắt ầu i u khiển dừ g ộ g ơ Nh vậy,

10 giây là th i gi ơ sở cho việc lập trì h i u khiển hệ th ng Start-Stop (một trong s các chứ ă g à tự ộng dừ g ộ g ơ hi x dừ g) c trình bày ở

h ơ g 4 ủa luậ vă ày

- Việc hệ th ng Start-Stop tự ộng dừ g ộ g ơ hi ô tô dừng v i th i gian

d i 20 giây là không cần thiết vì hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu thấp

- V i th i gian ô tô dừng trong 30 giây, tỉ lệ tiết kiệm nhiên liệu củ ô tô c trang bị hệ th ng Start-Stop là 36,2% trong một lần dừng Th i gian ô tô dừng càng dài thì hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu của hệ th ng Start-Stop càng cao

START_STOP BOARD

Hình 4.1: Sơ ồ mạ h i u hiể mở guồ th y thế ô g tắ m y

R y ày i u hiể bởi một o rd mạ h ập trì h, ể ấp guồ ho hâ ô g tắ m y gồm: hâ , IG1, IG2, ST Việc thay thế này

ơ bả hô g àm th y i hệ th g iện củ x c lắp ặt