Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1. Lý do chọn đề tài Quá trình phát triển của công nghệ chiếu sáng và tín hiệu trên xe ô tô gắn liền với sự ra đời và phát triển từ những năm cuối thế kỷ 19 cho đến nay của ngành công nghiệp ô tô. Theo số liệu của Cục Quản lý An toàn Giao thông Quốc gia Hoa Kỳ (NHTSA) và Ủy ban châu Âu (EC) chỉ có 25% du lịch bằng xe hơi diễn ra vào ban đêm, nhưng hơn 40% các vụ tai nạn gây tử vong hoặc thương tích nghiêm trọng xảy ra trong thời gian này. Hệ thống ̣chiếu sáng được ví như đôi mắt của người lái xe khi trời tối và đôi mắt đó yêu cầu phải ngày càng sáng rõ.
Điều này đã thúc đẩy các nhà sản xuất ô tô không ngừng nghiên cứu phát triển, tìm ra các giải pháp khả thi cho cuộc cách mạng chiếu sáng trên xe. Trong bối cảnh ngành ô tô thế giới nói chung và ngành ô tô Việt Nam nói riêng, sự phát triển mạnh mẽ với việc ứng dụng ngày càng nhiều những thành tựu công nghệ trên ô tô và việc trang bị các thiết bị điện tử hiện đại trên ô tô là tiêu chí chính để đánh giá một chiếc xe thuộc phân khúc cao cấp. Với những yêu cầu về đào tạo những xe đời mới nhưng với lượng mô hình hiện có của bộ môn Điện ô tô chưa đủ để đáp ứng. Nhận thấy hệ thống điện thân xe hiện nay được điều khiển hoàn toàn bằng hộp BCM với nhiều ưu việt nhưng chưa được cập nhật trong chương trình thực tập cho sinh viên tại khoa, chúng em quyết định chọn đề tài “Nghiên cứu và thi công mô hình hệ thống chiếu sáng và tín hiệu trên ô tô” dùng trên dòng xe Chevrolet Cruze và Camaro 2013.
Mô hình hệ thống này giúp cho các buổi học thực tập của sinh viên thêm phần trực quan, thực tế. Đồng thời mô hình sẽ giúp sinh viên hiểu thêm về hệ thống chiếu sáng và tín hiệu trên xe hiện đại ngày nay, khắc sâu thêm về kiến thức về đào tạo, nguyên lý làm việc của từng hệ thống. Mô hình được điều khiển toàn bộ bằng hộp BCM là công cụ đắc lực phục vụ cho công việc dạy học trong nhà trường, mang lại nhiều thế mạnh cho việc tìm hiểu của sinh viên thế hệ tiếp theo. Mục tiêu nghiên cứu Từ mục đích chính của đề tài đặt ra, ta sẽ có những mục tiêu nhỏ sau: – Thực hiện nghiên cứu lý thuyết tổng quan về hệ thống chiếu sáng – tín hiệu trên xe, các hệ thống chiếu sáng mới trên các dòng xe hiện nay.
– Tìm ra phương án thiết kế mô hình và thiết lập các bước thiết kế một cách khoa học. – Thực hiện việc thiết kế mô hình hệ thống chiếu sáng tự động theo phương án đã chọn. 1 – Với mục đích thiết kế mô hình phục vụ cho việc giảng dạy nên mô hình phải thể hiện được tính thực tế còn phải có tính sư phạm và thẩm mỹ. – Biên soạn tập thuyết minh một cách có hệ thống, khoa học về cơ sở lý thuyết, nguyên tắc hoạt động, cấu tạo và hoạt động của mô hình hệ thống chiếu sáng tự động.
Đối tượng nghiên cứu Công nghệ chiếu sáng trên xe hiện nay rất rộng và vẫn còn tiếp tục được các nhà nghiên cứu cải tiến và phát triển. Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài vì giới hạn về thời gian, kinh phí và khả năng nên trên lý thuyết đề tài sẽ tổng hợp một số hệ thống chiếu sáng và tín hiệu trên xe Chevrolet Cruze 2013, trên cơ sở nghiên cứu và tìm hiểu thì sẽ chỉ tập trung vào hệ thống chiếu sáng tự động trên xe ô tô. Phạm vi nghiên cứu Do giới hạn về thời gian, kinh phí và điều kiện thực tế trên mô hình nên đề tài chỉ tập trung nghiên cứu các hệ thống điện cơ bản như: hệ thống đèn đầu, đèn sương mù, đèn xi nhan, đèn đuôi, đèn phanh, đèn biển số. Vì khó khăn trong vấn đề đáp ứng các yêu cầu của hệ thống trên mô hình nên đề tài sẽ không nghiên cứu hệ thống đèn lùi xe.
Phương pháp nghiên cứu Với hai nhiệm vụ trọng yếu của đề tài là tìm hiểu các hệ thống chiếu sáng và tín hiệu trên xe và thiết kế, chế tạo mô hình chiếu sáng tự động, hai phương pháp nghiên cứu chính đó là phương pháp thực nghiệm kết hợp với nghiên cứu lý thuyết để tổng hợp kiến thức, chọn ra phương án khả thi nhất để có thể hoàn thành sản phẩm đáp ứng được mục tiêu ban đầu đề ra. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu các tài liệu cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống của hệ thống điện thân xe; nghiên cứu các sơ đồ mạch điện của các hãng xe sử dụng hộp BCM. Phương pháp thực nghiệm: Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống điện thân xe điều khiển bằng BCM. Tính ứng dụng của đề tài Mô hình được sử dụng trong việc dạy và học.
Sinh viên các lớp thực tập có thể cho mô hình hoạt động, kết hợp với hướng dẫn của giảng viên có thể hiểu rõ nguyên lý hoạt động của hệ thống chiếu sáng và tín hiệu điều khiển bằng BCM. 2 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Yêu cầu kỹ thuật với các hệ thống điện Nhiệt độ trong môi trường hoạt động: Tùy theo vùng khí hậu, thiết bị điện của ô tô được chia ra làm nhiều loại: Vùng lạnh và cực lạnh như: Nga, Canada; Vùng ôn đới như: Nhật Bản, Mỹ, châu Âu; Nhiệt đới (Việt Nam, các nước Đông Nam Á, châu Phi.); Loại đặc biệt thường dùng cho những xe quân sự (sử dụng cho tất cả mọi vùng). Ngoài ra, nhiệt độ làm việc cũng liên quan đến vị trí lắp đặt của các bộ phận điện, điện tử trên xe.
Vùng khoang động cơ có nhiệt độ khá cao trong khi nhiệt độ tương đối ôn hòa bên trong xe. [2] Độ ẩm: Các thiết bị điện phải chịu độ ẩm cao thường được dùng ở các nước nhiệt đới. Độ ẩm cao cộng với không khí ô nhiễm sẽ tạo ra hỗn hợp axit loãng, gây, oxi hoá, chập mạch hoặc hư hỏng chân các linh kiện và làm tăng điện trở tiếp xúc giữa các giắc nối. [2] Sự rung xóc: Các bộ phận điện – điện tử trên ô tô phải chịu sự rung xóc với tần số từ 50 - 250 Hz, chịu được với gia tốc 150 m/s2.
[2] Điện áp: Các thiết bị trên ô tô phải chịu được điện áp cao với biên độ lên đến vài trăm volt, xuất phát từ các cuộn cảm khi có sự chuyển mạch. [2] Độ bền: Tất cả các hệ thống điện ô tô phải hoạt động tốt trong khoảng 0.25 U định mức (Uđm = 14 V hoặc 28 V) ít nhất trong thời gian bảo hành của xe. Nhiễu điện từ: Các thiết bị điện và điện tử và chịu được nhiễu điện từ xuất phát từ hệ thống đánh lửa và các nguồn khác. [2] Tĩnh điện: Các hạt mang điện tích (âm và dương) sẽ hình thành trong quá trình ma sát (giữa lốp xe với mặt đường, giữa quần áo với ghế ngồi.
Các điện tích trái dấu sẽ tạo ra một điện tích khá lớn, khi phóng qua các chi tiết sẽ gây hư hỏng. Các thành phần cơ bản trong mạch điện trên ô tô 2. Nguồn điện Nguồn điện trên ô tô là nguồn điện một chiều được cung cấp bởi ắc quy (12V hoặc 24V) nếu động cơ chưa làm việc hoặc bởi máy phát điện (14V hoặc 28V) nếu động cơ đang làm việc. 1: Ắc quy và máy phát điện trên ô tô 2.
Cầu chì Nên sử dụng cầu chì trong mọi mạch điện để bảo vệ hệ thống dây điện khỏi bị quá nóng và hư hỏng do dòng điện quá mức gây ra do đoản mạch hoặc sự cố khác. Cầu chì được cấu tạo bằng một dây dẫn chì bên trong vỏ bằng thủy tinh, nhựa hoặc gốm. Dây chì được thiết kế để làm chảy và hở mạch nếu dòng điện quá lớn chạy qua cầu chì. Mỗi cầu chì được đánh giá theo khả năng mang dòng điện tối đa của nó.
Điểm kiểm tra Hình 2. 2: Cầu chì [10] Cầu chì kiểu lưỡi có màu còn được gọi là cầu chì ATO và đã được sử dụng từ năm 1977. Màu nhựa của cầu chì có lưỡi cho biết cường độ dòng điện tối đa, được đo bằng A. 1: Giá trị dòng điện và màu sắc của cầu chì lưỡi được tiêu chuẩn hoá [10] Giá trị dòng điện Màu sắc 1 Xanh lá đậm (Dark green) 2 Xám (Grey) 2,5 Tím đậm (Purple) 3 Tím nhạt (Violet) 4 Hồng (Pink) 5 Rám nắng (Tan) 4 6 Vàng kim (Gold) 7,5 Nâu (Brown) 9 Cam (Orange) 10 Đỏ (Red) 14 Đen (Black) 15 Xanh dương (Blue) 20 Vàng (Yellow) 25 Trắng (White) 30 Xanh lá (Green) 2.
Công tắc Công tắc là linh kiện phổ biến nhất để cung cấp khả năng kiểm soát dòng điện cho một thiết bị. Công tắc có thể điều khiển hoạt động bật/tắt của một mạch hoặc điều khiển dòng điện chạy qua các mạch khác nhau. Các tiếp điểm bên trong cụm công tắc mang dòng điện khi chúng được đóng lại. Khi chúng mở, dòng điện bị dừng.
Công tắc thường mở (NO) sẽ không cho phép dòng điện chạy qua khi nó ở vị trí nghỉ. Các tiếp điểm mở cho đến khi chúng bị tác động bởi một lực bên ngoài đóng chúng lại để hoàn thành mạch điện. Công tắc thường đóng (NC) sẽ cho phép dòng điện chạy qua khi nó ở vị trí nghỉ. Các tiếp điểm được đóng lại cho đến khi chúng bị tác động bởi một lực bên ngoài làm chúng mở ra để ngăn dòng điện chạy qua.
3: Các loại công tắc phổ biến dùng trên ô tô [9] Hình 2. 4: Các dạng tiếp điểm của công tắc [8] 5 Giờ đây, các công tắc chức năng chính được vận hành bằng cần gạt gắn trên cột lái đã trở thành tiêu chuẩn. Các chức năng này thường bao gồm; đèn, đèn flash, còi, vòng đệm và cần gạt nước. Các công tắc điều khiển khác được gắn trong tầm với của người lái trên hoặc gần bảng điều khiển thiết bị.
Cũng như tất cả các ràng buộc thiết kế đã được đề cập, độ tin cậy của công tắc là rất quan trọng. Điện trở Điện trở là sự đối lập với dòng điện. Điện trở đại diện cho tải điện đối với dòng điện. Hầu hết các thiết bị điện và điện tử sử dụng điện trở có giá trị cụ thể để hạn chế và kiểm soát dòng điện.
Điện trở có thể được làm từ carbon hoặc từ các vật liệu khác hạn chế dòng điện và có nhiều kích cỡ và giá trị điện trở khác nhau. 5: Ký hiệu điện trở Tất cả các mạch yêu cầu điện trở để hoạt động.