Hệ thống đèn thông minh trên ô tô Adaptive Front Lighting System High Beam Control System

Đây là một tiểu luận về hệ thống mới trên ô tô . Bài làm rất chi tiết bao gồm các phần trọng tâm về cấu tạo, phân loại, mạch điện và giải thích nguyên lý hoạt động rất thích chi tiết và cả Powerpoint thuyết trình. Được giảng viên đánh giá cao về nội dung và hình thức.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

TIỂU LUẬN CUỐI KỲ

HỆ THỐNG AN TOÀN VÀ TIỆN NGHI

TRÊN Ô TÔ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

TIỂU LUẬN CUỐI KỲ Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô Tên tiểu luận: Tì m hiểu về hệ thống đèn thông minh trên ô tô

Adaptive Front Lighting System

High Beam Control System

TP Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 12 năm 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Tên tiểu luận: Tìm hiểu về hệ thống đèn thông minh trên ô tô Adaptive Front Lighting System High Beam Control System Họ và tên Sinh viên : Đoàn Ngọc Đông 15145219

Nguyễn Văn Khải 15145259

Nguyễn Võ Anh Kiệt 15145273 Y: Rom Mlo 15145440

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô I NHẬNXÉT 1 Về hình thức trình bày & tính hợp lý của cấu trúc tiểu luận:

2 Về nội dung (đánh giá chất lượng tiểu luận, ưu/khuyết điểm và giá trị thực tiễn)

II NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG

III ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ Điểm đánh giá (theo thang điểm 10):

Tp Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 12 năm 2018

Giảng viên hướng dẫn

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập và rèn luyện học phần “Hệ thống an toàn và tiện nghi

trên ô tô ” chúng em đã học được rất nhiều kiến thức bổ ích về chuyên môn từ

thầy, chúng em được thầy tân tình chỉ dạy và giúp đỡ trong quá trình học tập

Từ những kiến thức mà các thầy chỉ dạy giúp chúng em có nền tảng vô cùng vững chắc để hoàn thành tiểu luận cuối kỳ một cách tốt đẹp

Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn Điện-Điện Tử Ô Tô

đã truyền dạy cho chúng em những kiến thức về chuyên môn vô cùng quý báu, giúp chúng em tiếp cận gần hơn và hiểu biết rõ hơn về ngành nghề mà mình đã chọn để chúng em có một nền tảng kiến thức và hiểu biết vững chắc để bước vào đời

Nhóm chúng em đặc biệt gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thạc sĩ Giảng viên

Nguyễn Trung Hiếu Giáo viên hướng dẫn đề tài, người thầy đã tận tình hướng

dẫn, chỉ bảo, tạo điều khiện, động viên và giúp đỡ chúng em rất nhiều về mặt tinh thần cũng như kiến thức để chúng em vượt qua những ngày tháng khó khăn trong sự tìm tòi hiểu biết về lĩnh vực mới, kiến thức mới để rồi cuối cùng hoàn thành được tiểu luận cuối kỳ ngày hôm nay

Mặc dù đã rất cố gắng và nỗ lực nhiều, nhưng do kiến thức ít ỏi của chúng em cũng như thời gian nghiên cứu là có hạn nên những thành quả đạt được không tránh khỏi những thiếu sót Do đó chúng em kính mong nhận được những sự đóng góp, chỉ dạy của thầy để chúng em hoàn thiện tiểu luận được tốt hơn

Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn!

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018

Nhóm sinh viên thực hiện

TÓM TẮT

Ngày nay, khi nền công nghiệp ô tô đang ở thời kì đỉnh cao, những công nghệ

an toàn ngày càng phát triễn thông minh hơn, giúp giảm thiểu tối đa những nguy

cơ tai nạn và chấn thương khi lái xe Tuy nhiên không phải ai sử dụng xe cũng biết về những tính năng đó, sau đây là một trong những công nghệ an toàn thông minh trên ô tô hiện nay

Hệ thống đèn thông minh (Adaptive Front Lighting System & High Beam

Control System ) Những đèn pha thông thường, chỉ chiếu ánh sáng hướng thẳng

về phía trước, do đó, mỗi khi vào cua ánh sáng sẽ không bao quát, gây mất tầm nhìn Hiện nay, với công nghệ đèn pha thông minh, các đèn pha hầu như được

sử dụng công nghệ LED và tự động chuyển hướng theo góc đánh lái để chiếu sáng con đường mới ở phía trước Công nghệ này hiện nay đã phổ biến ở trên các mẫu xe tầm trung …

Đối với một số dòng xe cao cấp hệ thống này được thiết kế thông minh hơn, bằng cách sử dụng nhiều khối đèn LED hay Laser có thể mở tắt độc lập, kết hợp với hệ thống camera để phát hiện các nguồn sáng trước xe, qua đó, hệ thống sẽ điều khiển, tắt các khối sáng có thể gây ảnh hưởng cho xe đối diện Nhờ công nghệ này, lái xe có thể sử dụng đèn pha liên tục, cải thiện đáng kể tầm quan sát,

mà không lo ảnh hưởng đến các xe phía trước

Để giúp thầy và các bạn hiểu rõ hơn về cấu tạo, phân loại và nguyên lý hoạt động cũng như ưu nhược điểm của hệ thống đèn thông minh trên ô tô Nhóm đã tiến hành nghiên cứu và hoàn thành tiểu luận

MỤC LỤC

Trang

Lời cảm ơn i

Tóm tắt …ii

Mục lục iii

Danh mục các chữ viết tắt và ký hiệu iv

Danh mục các hình v

Chương 1 GIỚI THIỆU VÀ PHÂN LOẠI HỆ THỐNG .1

1.1 Đặt vấn đề……… 1

1.2 Hệ thống Adaptive Front Lighting System 2

1.3 Hệ thống High Beam Control System……….3

Chương 2 CẤU TẠO HỆ THỐNG……….4

2.1 Hệ thống Adaptive Front Lighting System……….4

2.2 Hệ thống High Beam Control System……….6

Chương 3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG……… 8

3.1 Hệ thống Adaptive Front Lighting System……….8

3.2 Hệ thống High Beam Control System……… 20

Chương 4 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG AFS……… 27

Chương 5 TÀI LIỆU THAM KHẢO………31

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

TP HCM: Thành Phố Hồ Chí Minh AFS: Adaptive Front Lighting System HBC: High Beam Control System EPS: Electrically Power Steering BCM: Body Control Module PCM: Powertrain Control Module HI: High

LO: Low CAN: Controller Area Network LIN: Local Interconnect Network

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang Hình 1.1 Tên gọi hệ thống đèn thông minh 1

Hình 1.2 Hệ thống AFS khi vào cua 2

Hình 1.3 Hệ thống AFS khi chiếu xa 3

Hình 1.4 Hệ thống AFS khi chiếu gần 3

Hình 1.5 Hệ thống HBC chống chói 4

Hình 2.1 Các bộ phận của hệ thống AFS 4

Hình 2.2 Cảm biến tốc độ xe (loại điện từ) 5

Hình 2.3 Cảm biến vị trí (Hall)……… 5

Hình 2.4 Cảm biến cân bằng cảm ứng……….5

Hình 2.5 Hộp điều khiển AFS……….6

Hình 2.6 Motor Servo xoay ông chiếu sáng 6

Hình 2.7 Cụm đèn đầu……….6

Hình 2.8 Cấu tạo hệ thống HBC……… 7

Hình 2.9 Cảm biến camera……… 7

Hình 2.10 Hộp điều khiển trợ lực lái……… 7

Hình 2.11 Hộp điều khiển hộp số……… 8

Hình 2.12 Cụm đèn Xenon……… 8

Hình 3.1 Hệ thống đèn liếc tĩnh……… 8

Hình 3.2 Cụm đèn đầu……….9

Hình 3.3 Hệ thống đèn liếc tĩnh ……… 9

Hình 3.4 Hệ thống đèn liếc động ………10

Hình 3.5 Sơ đồ hệ thống AFS ………10

Hình 3.6 Hệ thống đèn liếc động………12

Hình 3.7 Góc đánh lái ………13

Hình 3.8 Cụm đèn đầu hệ thống AFS 14

Hình 3.9 Sơ đồ mạch điện AFS ……… 16

Hình 3.10 Sơ đồ giắc cắm hệ thống AFS ……… 17

Hình 3.11 Sơ đồ khối hệ thống AFS ……….18

Hình 3.12 Sơ đồ đấu dây hệ thống AFS……….19

Hình 3.13 Sơ đồ mạch điện hệ thống HBC………20

Hình 3.14 Sơ đồ đấu dây hệ thống HBC ……… 21

Hình 3.15 Sơ đồ khối hệ thống HBC ………22

Hình 3.16 Khi phát hiện xe phía trước 23

Hình 3.17 Khi không phát hiện có xe phía trước……… 23

Hình 3.18 Khi không có xe phía trước ……… 24

Hình 3.19 Khi vào cua ……… 25

Hình 3.20 Khi lên dốc 26

Hình 4.1 Góc điều chỉnh khi vào cua……….……27

Hình 4.2 Tính toán hình học góc cua……….29

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VÀ PHÂN LOẠI HỆ THỐNG 1.1 Đặt vấn đề

Những năm gần đây cùng với sự phổ biến rộng rãi của đèn Xenon, hệ thống đèn chiếu sáng góc cua đã dần được đưa vào sử dụng trên các xe đời mới

Hì nh 1 Tên gọi hệ thống đèn thông minh

Xuất phát từ thực tế, người ta tìm cách khắc phục hiện tượng thiếu ánh sáng khi xe vào cua hoặc chạy trên những con đường khúc khuỷu, khi đó đèn chiếu sáng thông thường không đảm nhận được việc chiếu sáng ở những góc gần bên phải hoặc bên trái của chiếc xe, tình trạng cũng tương tự khi người ta chạy trên những cung đường hẹp và không thẳng Việc thường xuyên đối mặt với những vùng tối đột ngột xuất hiện trước mũi xe làm cho người lái cực kỳ căng thẳng, khả năng gây tai nạn cũng cao đơn giản là do không kịp nhìn thấy mặt đường trong các khúc quanh tối tăm Các nhà sản xuất đã tìm ra các giải pháp để thay đổi vùng chiếu sáng của xe tùy theo điều kiện đường xá, tiêu biểu là các hệ thống Adaptive Front Lighting System và High Beam Control System được trình bày dưới đây

1.2 Hệ thống Adaptive Front Lighting System

AFS (Adaptive Front lighting System) là hệ thống đèn đầu mà ánh sáng có thể thích nghi (sự phân bố ánh sáng) trên đường phía trước theo sự quay của bánh

xe và tốc độ của xe

Khi vào cua đèn pha sẽ sáng lên mặt đường xe chuyển sang vì vậy mà các trình điều khiển có thể nhìn thấy nhiều hơn so với xe không có AFS

Hì nh 2 Hệ thống AFS khi vào cua

Đèn pha AFS có thể tạo ra ánh sáng đặc biệt để giảm độ chói phản xạ bởi nước trên đường khi trời mưa

Khi lái xe trên xa lộ, đèn pha AFS sẽ chiếu sáng đường càng xa càng tốt theo tốc độ Để cung cấp cho trình điều khiển khả năng hiển thị tốt hơn

Hì nh 3 Hệ thống AFS khi chiếu xa

Khi lái xe ở đô thị, đèn pha AFS sẽ thay đổi mô hình chùm để trở nên rộng hơn để làm cho các trình điều khiển có thể nhìn thấy rõ ràng đường và phía bên đường

Hì nh 4 Hệ thống AFS khi chiếu gần

1.3 Hệ thống High Beam Control System

Hệ thống điều khiển chùm tia cao (HBC) điều khiển đèn pha HI tự động tắt khi có xe phía trước và khi đi qua các phương tiện đó (không có phương tiện phía trước) hệ thống HBC điều khiển đèn pha HI tự động bật Kết quả là, khả năng hiển thị của trình điều khiển được đảm bảo trong khi ngăn chặn việc làm

mù, lóa, chói mắt người điều khiển các xe khác khỏi ánh sáng chói

Hì nh 5 Hệ thống HBC chống chói

CHƯƠNG 2: CẤU TẠO HỆ THỐNG 2.1 Hệ thống Adaptive Front Lighting System

Hệ thống Adaptive Front Lighting System gồm có các bộ phận như sau

cảm biến tốc độ xe loại điện từ, cảm biến góc đánh lái, cảm biến cân bằng xe, hộp điều khiển, moto servo điều khiển và cơ cấu chấp hành (cụm đèn pha Halogen, Xenon, Bi Xenon …)

Hì nh 1 Các bộ phận của hệ thống AFS

 Cảm biến tốc độ xe loại điện từ

Hì nh 2 Cảm biến tốc độ xe (loại điện từ)

 Cảm biến góc đánh lái loại Hall

Hì nh 5 Hộp điều khiển AFS

 Moto servo điều khiển

Hì nh 6 Motor Servo xoay ông chiếu sáng

 Cơ cấu chấp hành

Hì nh 7 Cụm đèn đầu

2.2 Hệ thống High Beam Control System

Hệ thống High Beam Control System gồm có các bộ phận như sau: camera

FSC, hộp điều khiển EPS; PCM và cơ cấu điều khiển

Hì nh 8 Cấu tạo hệ thống HBC

 Camera FSC (forward sensing camera)

Hì nh 9 Cảm biến camera

 EPS (Electric Power Steering Computer)

Hì nh 10 Hộp điều khiển trợ lực lái

 PCM (Powertrain Control Module)

cốt thông thường, nguồn sáng phụ này có nhiệm vụ chiếu sáng góc cua khi xe vào cua mà vùng sáng của đèn cốt không chiếu tới, như trên hình vẽ bên trên, vùng sáng phụ của đèn chiếu sáng góc cua được bố trí bên cạnh đèn cốt

Hì nh 3 Hệ thống đèn liếc tĩnh

Hì nh 4 Hệ thống đèn liếc động

Cấu tạo chung của một hệ thống đèn liếc tĩnh bao gồm:

- 2 đèn chiếu sáng góc cua được bố trí cạnh đèn cốt

- Bộ điều khiển trung tâm

- Các cảm biến

Hệ thống đèn chiếu sáng góc cua tĩnh được điều khiển bởi bộ điều khiển trung tâm, bộ điều khiển trung tâm này lấy tín hiệu từ các cảm biến góc bẻ lái, cảm biến tốc độ, và tín hiệu đèn xi nhan, tự động nhận dạng các điều kiện vận hành của xe và sẽ bật đèn chiếu sáng góc cua để bổ sung cho đèn cốt Cụ thể hơn, bộ điều khiển trung tâm sẽ ngay lập tức kích hoạt đèn chiếu sáng góc cua khi bật công tắc đèn xi nhan (công tắc xi nhan bên trái bật thì đèn kích hoạt đèn chiếu sáng góc cua bên trái và tương tự khi bật công tắc xi nhan bên phải) hoặc khi xe chạy dưới 40km/h, bộ điều khiển trung tâm sẽ kích hoạt các đèn chiếu sáng góc cua khi vào cua với góc cua gấp (cua xe bên nào thì đèn chiếu sáng góc cua bên

đó được kích hoạt) Bộ điều khiển trung tâm sẽ liên tục nhận các tín hiệu cảm biến đưa về và xử lý để điều khiển đáp ứng về điều kiện chiếu sáng, vùng chiếu sáng của xe sẽ luôn chủ động theo góc cua của điều kiện đường xá

Khi sử dụng hệ thống đèn chiếu sáng góc cua, việc bật tắt đột ngột các đèn chiếu sáng góc cua có thể làm loá mắt hoặc làm “giật mình” người điều khiển

xe đối diện khi các vùng sáng của đèn chiếu sáng góc cua bất ngờ xuất hiện, để tránh hiện tượng này, hệ thống chiếu sáng góc cua sử dụng hệ thống đệm dimme, điều khiển việc sáng - tắt của các đèn chiếu sáng góc cua một cách từ từ, ánh sáng của đèn chiếu sáng góc cua dần tăng và dần giảm trong ít giây thời gian Trong điều kiện thời tiết xấu, đèn chiếu sáng góc cua cả hai bên có thể được bật lên để trở thành đèn sương mù, tạo ra tầm quan sát tối ưu Thêm vào đó, khi cài số lùi thì đèn cả hai bên sẽ được bật lên để chiếu sáng dọc theo thân xe

 Chức năng thay đổi góc chiếu sáng khi vào những khúc cua nhỏ hơn 15 độ (đèn liếc động)

Khác với hệ thống đèn liếc tĩnh với hệ thống đèn liếc động, để thay đổi vùng

chiếu sáng người ta chỉ cần sử dụng một nguồn sáng (không sử dụng thêm đèn chiếu phụ như hệ thống đèn chiếu sáng góc cua tĩnh), nói rõ hơn là thay vì khi vào cua thì bật thêm đèn chiếu phụ bổ sung ánh sáng theo góc cua thì người ta

sử dụng chính nguồn sáng của bóng đèn cốt để làm điều này Đèn cốt thay đổi vùng chiếu sáng theo góc cua, như hình minh họa dưới đây:

Hì nh 6 Hệ thống đèn liếc động

Với hệ thống đèn liếc động sự thay đổi vùng chiếu sáng có mức độ liếc uyển chuyển hơn hệ thống đèn liếc tĩnh, và có thể kích hoạt ở những cung đường hơi cong, cũng như chuyển làn, làm cho việc sử dụng đèn liếc hoàn hảo hơn một cách rõ rệt

Sở dĩ sử dụng nguồn sáng của bóng đèn cốt để thay đổi vùng chiếu theo góc cua là vì với cung đường cong thường người ta chỉ sử dụng đèn cốt và ngược lại nếu sử dụng đèn pha mà sự thay đổi vùng chiếu sáng không kịp thời có thể làm ảnh hưởng đến tầm quan sát của người đi ngược chiều

Việc thay đổi vùng chiếu sáng của đèn cốt được thực hiện dựa vào 2 tín hiệu

để đảm bảo rằng ánh sáng đèn cốt thay đổi theo cung đường và thay đổi kịp thời:

Hì nh 7 Góc đánh lái

Hệ thống đèn chiếu sáng góc cua động chỉ có thể thay đổi góc của vùng chiếu sáng 150 qua mỗi bên, chính vì vậy hiệu quả lớn nhất của hệ thống này là khi xe chạy trên những cung đường cong (với góc thay đổi 150 qua mỗi bên là đã đáp ứng được cho các cung đường có độ cong lớn), còn khi xe rẽ trái hoặc rẽ phải thì vùng chiếu sáng của hệ thống đèn liếc động chưa đáp ứng được Hiện nay người ta phối hợp cả hệ thống đèn liếc động và liếc tĩnh trên xe, hệ thống liếc động được kích hoạt trên những cung đường cong, còn hệ thống đèn liếc tĩnh chỉ được kích hoạt khi xe rẽ trái hoặc phải, hoặc trên những cung đường có bán kính cong nhỏ

Nhìn chung cấu tạo cơ cấu chấp hành của hệ thống đèn liếc động phức tạp và

đa dạng, người ta đưa ra nhiều giải pháp để có thể thay đổi góc chiếu sáng của bóng đèn cốt, nhưng tiêu biểu hiện nay là loại dựa trên hiện tượng khúc xạ ánh

sáng Dưới đây trình bày cấu tạo về loại hệ thống chiếu sáng góc cua động tiêu biểu đó

Hệ thống đèn liếc động loại này gồm phần dẫn động của cơ cấu đảo tròng hoạt động nhờ một động cơ Servo, động cơ servo này điều khiển vùng chiếu sáng của đèn pha dao động 150 chuyển góc sang mỗi bên, tùy theo góc thay đổi vô lăng

Bản chất là một cụm Xenon được bố trí thêm các cơ cấu dẫn động gồm một động cơ servo và các cơ phận khác để dịch chuyển hướng của ống chiếu sáng, dẫn đến thay đổi góc chiếu sáng

Cấu tạo cơ cấu chấp hành của hệ thống đèn liếc động tuy đa dạng nhưng đều

sử dụng động cơ servo để dẫn động nên việc điều khiển cơ cấu chấp hành nhìn chung cũng là điều khiển động cơ Servo dựa trên các tín hiệu cảm biến góc cua

và cảm biến tốc độ

Hì nh 8 Cụm đèn đầu hệ thống AFS

Về hệ thống điều khiển của hệ thống đèn liếc động tương tự như hệ thống đèn liếc tĩnh, bộ điều khiển trung tâm nhận các tín hiệu từ cảm biến góc cua và cảm biến tốc độ, phân tích các giá trị góc cua và tốc độ lái xe để xác định góc điều chỉnh vùng chiếu sáng và tốc độ đáp ứng, đưa tín hiệu điều chỉnh motor servor theo các góc xác định về các bên trái hoặc phải tuỳ theo góc cua