Đồ án: Nghiên cứu và Chế tạo Mô hình Hệ thống Điện thân xe BCM

Khám phá đồ án hệ thống điện thân xe BCM. Tài liệu chi tiết về sơ đồ, nguyên lý hoạt động, cách chẩn đoán và sửa chữa hư hỏng thường gặp.

• Tác giả: Nguyễn Vũ Thanh Quang
• Người hướng dẫn: ThS. Lê Quang Vũ
• Trường học: Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Ô tô
• Đề tài: Nghiên Cứu, Chế Tạo Mô Hình Hệ Thống Điện Thân Xe Điều Khiển Bằng Máy Tính (BCM)
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về Hệ thống Điện Thân Xe BCM

Hệ thống điện thân xe BCM (Body Control Module) là một trong những thành phần quan trọng nhất trong các xe ô tô hiện đại. BCM là bộ điều khiển điện tử chuyên dụng, chịu trách nhiệm quản lý và điều khiển toàn bộ các thiết bị điện trên thân xe như hệ thống chiếu sáng, gạt mưa, tín hiệu và nhiều hệ thống khác. Với sự phát triển của công nghệ ô tô, BCM đã trở thành một phần không thể thiếu trong kiến trúc điện của xe, giúp tối ưu hóa hiệu suất và an toàn vận hành. Hệ thống này sử dụng mạng CAN (Controller Area Network) để truyền tải dữ liệu giữa các module điều khiển khác nhau, tạo ra một mạng lưới thông tin liên kết và hiệu quả. Việc hiểu rõ về nguyên lý hoạt động của BCM là điều cần thiết cho các kỹ sư, nhân viên sửa chữa và những người quan tâm đến lĩnh vực automotive.

1.1. Khái niệm và Chức năng của BCM

BCM (Body Control Module) là bộ điều khiển trung tâm quản lý các hệ thống điện thân xe. Chức năng chính bao gồm điều khiển hệ thống chiếu sáng, quản lý các tín hiệu báo, điều khiển gạt mưa và rửa kính. BCM nhận tín hiệu từ các cảm biến, xử lý dữ liệu và gửi lệnh điều khiển đến các thiết bị tương ứng, tạo ra hệ thống tự động hóa hiệu quả cho toàn bộ thân xe.

1.2. Vị trí và Cấu trúc của BCM trên Xe

BCM thường được lắp đặt ở vị trí dễ truy cập như phía dưới bảng điều khiển, trong hộc tay hay khoang động cơ. Module này kết nối với hệ thống điện toàn bộ của xe thông qua các cầu chì, relay và đường dây dẫn. Cấu trúc của BCM bao gồm vi xử lý, bộ nhớ và các mạch điều khiển, cho phép nó xử lý nhiều tín hiệu cùng lúc.

II. Sơ đồ Mạch Điện và Nguyên lý Hoạt động

Sơ đồ mạch điện BCM là một bản vẽ kỹ thuật chi tiết hiển thị tất cả các kết nối điện, relay, cầu chì và các thiết bị liên quan. Sơ đồ này giúp kỹ sư và nhân viên sửa chữa hiểu rõ cách các thành phần kết nối với nhau và cách dòng điện chạy qua hệ thống. Nguyên lý hoạt động của BCM dựa trên việc nhận tín hiệu từ các công tắc, cảm biến, sau đó xử lý bằng vi xử lý và gửi lệnh điều khiển đến các thiết bị đầu ra như đèn, motor và các thiết bị khác. Hệ thống sử dụng mạng CAN để giao tiếp giữa các module, đảm bảo an toàn và độ tin cậy cao. Điện áp cung cấp cho BCM thường là 12V hoặc 24V từ ắc quy, và tất cả các thành phần đều được bảo vệ bằng cầu chì và relay.

2.1. Hệ thống Chiếu sáng do BCM Điều khiển

Hệ thống chiếu sáng bao gồm đèn pha, đèn cốt, đèn sương mù và đèn báo vị trí. BCM điều khiển các đèn này thông qua relay và cầu chì, đảm bảo chúng hoạt động đúng cách. Sơ đồ mạch điện cho thấy cách các công tắc điều khiển nối với BCM, từ đó gửi tín hiệu để bật/tắt các đèn tương ứng.

2.2. Hệ thống Tín hiệu và Gạt mưa Rửa kính

BCM quản lý hệ thống tín hiệu báo rẽ, đèn báo nguy và hệ thống gạt mưa rửa kính. Khi người lái điều khiển các công tắc này, tín hiệu được gửi đến BCM, module xử lý và điều khiển các motor gạt nước cũng như các đèn báo tương ứng. Sơ đồ mạch điện chi tiết hiển thị các kết nối giữa công tắc, BCM và các thiết bị đầu ra.

III. Các Hư hỏng Thường gặp trong Hệ thống BCM

Các hư hỏng thường gặp trong hệ thống BCM bao gồm những sự cố liên quan đến điện, cảm biến và các kết nối. Một trong những vấn đề phổ biến nhất là ắc quy yếu hoặc hết điện, làm cho BCM không thể hoạt động bình thường. Chạm dương và chạm mass là những sự cố nguy hiểm khác có thể gây hỏng hóc toàn bộ hệ thống điện. Các cầu chì và relay bị hỏng cũng là nguyên nhân phổ biến dẫn đến các hệ thống do BCM điều khiển không hoạt động. Ngoài ra, các kết nối lỏng lẻo, dây dẫn bị cắt hoặc bị oxy hóa cũng có thể gây ra sự cố. Các lỗi phần mềm trong BCM cũng có thể xảy ra, đòi hỏi phải lập trình lại hoặc thay thế module. Việc hiểu rõ về các hư hỏng này rất quan trọng để diagnose và sửa chữa kịp thời.

3.1. Hư hỏng Hệ thống Chiếu sáng

Các hư hỏng phổ biến trong hệ thống chiếu sáng bao gồm bóng đèn cháy, relay bị hỏng, cầu chì gẫy và các kết nối lỏng lẻo. Khi các đèn không sáng, cần kiểm tra cầu chì, relay và đường dây dẫn trước tiên. Nếu tất cả các bộ phận này bình thường, vấn đề có thể nằm trong BCM hoặc cảm biến điều khiển.

3.2. Hư hỏng Hệ thống Tín hiệu và Gạt mưa

Hệ thống tín hiệu có thể bị hỏng do motor gạt nước hỏng, công tắc điều khiển bị lỏng hoặc BCM không nhận tín hiệu. Hệ thống gạt mưa rửa kính thường gặp vấn đề do motor hỏng hoặc cơ cấu liên kết bị sự cố. Kiểm tra các relay, cầu chì và kết nối điện là bước đầu tiên trong quá trình khắc phục.

IV. Quy trình Chẩn đoán và Sửa chữa BCM

Quy trình chẩn đoán BCM bắt đầu với việc sử dụng thiết bị chẩn đoán chuyên hãng như VCM II (Vehicle Communication Module II), một công cụ mạnh mẽ cho phép kỹ sư đọc mã lỗi và giao tiếp với BCM. Phần mềm chẩn đoán hỗ trợ dòng xe Ford-Mazda và các hãng khác, cung cấp thông tin chi tiết về trạng thái của từng hệ thống. Quá trình chẩn đoán bao gồm việc kết nối thiết bị chẩn đoán, đọc dữ liệu từ BCM, phân tích các mã lỗi và xác định nguyên nhân gốc rễ của sự cố. Sửa chữa có thể đơn giản như thay thế cầu chì hoặc relay, hoặc phức tạp hơn như lập trình lại BCM hoặc thay thế module hoàn toàn. Việc tuân theo quy trình chẩn đoán chính xác giúp tiết kiệm thời gian và đảm bảo kết quả sửa chữa hiệu quả.

4.1. Thiết bị và Phần mềm Chẩn đoán

Máy chẩn đoán VCM II là thiết bị chuyên dụng cho các xe Ford-Mazda, cho phép đọc và xóa mã lỗi, kiểm tra dữ liệu thời gian thực và thực hiện các thử nghiệm ngoài. Phần mềm IDS (Integrated Diagnostic System) cung cấp sơ đồ mạch, thông số kỹ thuật và hướng dẫn sửa chữa chi tiết. Các thiết bị chẩn đoán này rất cần thiết để xác định chính xác các sự cố trong hệ thống BCM.

4.2. Các Bước Thực hiện Chẩn đoán và Khắc phục

Bước đầu tiên là kiểm tra ắc quy để đảm bảo điện áp đủ. Tiếp theo, sử dụng thiết bị chẩn đoán để kết nối với BCM và đọc các mã lỗi. Kiểm tra cầu chì, relay và các kết nối điện trên sơ đồ mạch. Nếu cần thiết, thực hiện kiểm tra chức năng từng hệ thống (chiếu sáng, tín hiệu, gạt mưa) bằng cách kích hoạt chúng thông qua thiết bị chẩn đoán hoặc bằng tay.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ---------- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH (BCM) SVTH: NGUYỄN VŨ THANH QUANG MSSV: 15145326 SVTH: NGUYỄN VĂN THANH MSSV: 15145351 GVHD: ThS. LÊ QUANG VŨ Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2019 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN. ii MỤC LỤC.

iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU. vii DANH MỤC CÁC HÌNH .viii DANH MỤC CÁC BẢNG. Sự phát triển của công nghệ ô tô hiện nay, thực trạng các mô hình phục vụ đào tạo tại trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP HCM. Lý do chọn đề tài.

Đối tượng nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu. Phạm vi ứng dụng của đề tài.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE. Tổng quan hệ thống điện thân xe. Các chi tiết sử dụng trong mạch điện hệ thống điện thân xe. Các yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống điện.

Nhiệt độ làm việc. Nhiễu điện từ. Nguồn điện trên ô tô. Các loại phụ tải điện trên ô tô.

Hệ thống cung cấp điện. Chức năng của hệ thống cung cấp điện. Sơ đồ mạch điện hệ thống cung cấp điện trên xe. Hệ thống mạng CAN.

Những tín hiệu vào đường truyền dữ liệu tốc độ cao (HS-CAN) trong mạng. Những tín hiệu vào đường truyền dữ liệu tốc độ trung bình (MS-CAN) trong mạng 20 2. Hệ thống chiếu sáng. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hệ thống chiếu sáng.

Thông số cơ bản và chức năng của hệ thống chiếu sáng. Các sơ đồ mạch điện hệ thống chiếu sáng trên xe. Hệ thống tín hiệu. Sơ đồ mạch điện đèn xinhan và đèn báo nguy (Turn and hazard warning light).

Sơ đồ mạch điện đèn phanh (Brake light). Hệ thống gạt mưa và rửa kính. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ phận trong hệ thống gạt nước rửa kính 34 2. Sơ đồ mạch điện hệ thống gạt mưa rửa kính của xe.

CÁC HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP VÀ GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC. Các dạng hư hỏng thường gặp trong hệ thống điện thân xe. Chạm dương và chạm mass. Ắc quy yếu, hết điện.

Các hư hỏng và cách khắc phục trong hệ thống chiếu sáng. Các hư hỏng và cách khắc phục trong hệ thống tín hiệu. NGHIÊN CỨU, THỰC HIỆN MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE ĐIỀU KHIỂN BẰNG BCM. Tổng quan mô hình điện thân xe thực tế.

Hệ thống chiếu sáng. Cấu tạo hệ thống chiếu sáng. Hệ thống tín hiệu. Cấu tạo hệ thống tín hiệu.

Hệ thống gạt mưa - rửa kính. Cấu tạo hệ thống gạt mưa - rửa kính. CHẨN ĐOÁN VÀ SỬA CHỮA. Giới thiệu thiết bị và phần mềm chẩn đoán.

Máy chẩn đoán chuyên hãng VCM II. Phần mềm phục vụ chẩn đoán cho dòng xe Ford – Mazda. Quy trình thực hiện. PHIẾU THỰC HÀNH.

Kiểm tra hệ thống chiếu sáng. Kiểm tra hệ thống tín hiệu. Kiểm tra hệ thống gạt mưa rửa kính. Kết quả nghiên cứu.

Kiến nghị và đề xuất. 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 73 vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ABS (Anti-Lock Brake System) – Hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh. CAN (Cotroller Area Network) – Điều khiển dữ liệu theo vùng.

HS-CAN – Đường truyền dữ liệu mạng CAN tốc độ cao. MS-CAN – Đường truyền dữ liệu mạng CAN tốc độ trung bình. INT (Intermittent) – Gián đoạn. PCM (Powertrain Control Module) – Bộ điều khiển động cơ.

BCM (Body Control Module) – Bộ điều khiển điện thân xe. TCM (Transmission Control Module) – Hộp điều khiển hộp số. LO (Low) – Mức thấp. HI (High) – Mức cao.

F (Front) – Phía trước. B+ (BATTERY POSITIVE VOLTAGE) – Cực dương accu. GND (Ground) – Cực âm nối sườn xe. LCD (LIQUID CRYSTAL DISPLAY) – Màn hình LCD.

LF (LEFT FRONT) – Phía trước trái. LH (LEFT HAND) – Phía tay trái. LR (LEFT REAR) – Phía sau trái. RF (RIGHT FRONT) – Phía trước phải.

RH (RIGHT HAND) – Phía tay phải. RR (RIGHT REAR) – Phía sau phải. vii DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 2.1 Cách xác định chân giắc nối .2 Các loại cầu chì trên ô tô .3 Các loại relay trên ô tô .4 Sơ đồ hệ thống cung cấp điện tổng quát .5 Cấu tạo ắc quy .6 Cấu tạo của bản cực và khối bản cực.7 Mạch điện hệ thống cung cấp điện trên xe.8 Sơ đồ tổng quát đường truyền CAN .9 Kết cấu dây xoắn và sơ đồ truyền tín hiệu .10 Sơ đồ khử nhiễu của đường truyền dẫn động bằng điện áp chênh lệch.11 Đường truyền dữ liệu tốc độ cao HS-CAN .12 Đường truyền dữ liệu tốc trung bình MS-CAN .13 Cấu tạo bóng đèn loại dây tóc.14 Cấu tạo bóng đèn halogen.15 Sơ đồ mạch điện đèn pha, cốt.16 Sơ đồ mạch điện đèn License Plate/ Parking/ Tail Light .17 Sơ đồ mạch điện đèn sương mù phía trước.18 Kết cấu còi điện.19 Sơ đồ mạch điện còi trên xe .20 Công tắc đèn báo rẽ.21 Vị trí công tắc đèn báo nguy.22 Sơ đồ mạch điện đèn báo rẽ và báo nguy hiểm .23 Sơ đồ mạch điện đèn phanh .24 Hệ thống gạt mưa – rửa kính .25 Cấu tạo mô tơ gạt nước.26 Công tắc điều khiển dừng tự động loại mass chờ.27 Công tắc gạt nước và rửa kính.28 Sơ đồ mạch điện hệ thống gạt nước .1 Mô hình thực tế hệ thống điện thân xe .2 Vị trí các chi tiết trên mô hình .3 Vị trí các đèn trên cụm đèn pha .4 Vị trí các chi tiết của hệ thống chiếu sáng .5 Sơ đồ mạch điện đèn đầu – headlight (hình 1, hình 2) .6 Sơ đồ mạch điện taillight .7 Sơ đồ mạch điện front fog light .8 Sơ đồ công tắt điều khiển đèn .9 Vị trí các đèn trong cụm đèn sau .10 Vị trí các chi tiết của hệ thống tín hiệu .11 Sơ đồ mạch điện đèn xi nhanh và khẩn cấp hazard .12 Sơ đồ mạch điện đèn phanh xe brake light/ high mount light .13 Sơ đồ mạch điện còi xe .14 Vị trí các chi tiết của hệ thống gạt mưa- rửa kính .15 Sơ đồ mạch điện hệ thống gạt mưa .16 Sơ đồ hệ thống rửa kính.17 Sơ đồ công tắc điều khiển gạt mưa – rửa kính .1 Khởi động phần mềm IDS .2 Giao diện phần mềm .3 Chọn Delete để mở phiên làm việc mới .5 Chọn mã vùng cho xe .6 Máy thực hiện giao tiếp với hộp PCM.8 Phần mềm đã nhận diện xe xong .9 Chọn Self Test để thực hiện đọc mã lỗi .10 Chọn thành phần để quét mã lỗi .11 Những lưu ý khi máy đang đọc lỗi .12 Mã lỗi được hiển thị trên màn hình .63 ix DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1 Ký hiệu một số phần tử điện và điện tử.2 Quy ước màu dây dẫn .3 Các thông số của hệ thống chiếu sáng .1 Các hư hỏng và cách khắc phục trong hệ thống chiếu sáng .2 Các hư hỏng và cách khắc phục trong hệ thống tín hiệu.1 Ký hiệu vị trí các chi tiết trên mô hình .2 Ký hiệu vị trí các chi tiết trong hệ thống chiếu sáng .3 Ký hiệu vị trí các chi tiết của hệ thống tín hiệu .4 Các chi tiết của hệ thống gạt mưa – rửa kính. Sự phát triển của công nghệ ô tô hiện nay, thực trạng các mô hình phục vụ đào tạo tại trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Ngày nay, khi mà khoa học kỹ thuật đang phát triển mạnh mẽ thì những ứng dụng công nghệ tiên tiến trên ô tô ngày càng nhiều và không ngừng cải tiến, đổi mới sau mỗi đợt sản xuất và đây là xu hướng phát triển của tương lai.

So với những chiếc xe hơi từ những năm 1950 trở về trước, những chiếc xe ô tô hiện đại ngày nay khá phức tạp, mọi hệ thống được tối ưu hóa với những hệ thống điều khiển và kiểm soát bằng điện tử. Ở Việt Nam hiện nay, số lượng ô tô hiện đại ngày càng tăng lên đòi hỏi lực lượng kỹ sư sửa chữa phải liên tục cập nhật kiến thức để bắt kịp với xu hướng thời đại. Đối với sinh viên còn đang học tập hay mới tốt nghiệp thì các công nghệ, các hệ thống điện tử thông minh trên ô tô còn rất mới mẻ. Vì vậy, để có được đội ngũ sinh viên ra trường có thể nắm bắt kịp thời các công nghệ mới trên ô tô thì việc cập nhật kiến thức mới là hết sức cần thiết.

Khoa Cơ khí Động lực thuộc trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã trải qua hơn 50 năm xây dựng và phát triển, có bề dày về truyền thống và đã khẳng định được thương hiệu, vị thế cao trong các trường đại học. Là khoa đầu ngành về đào tạo ngành Công nghệ Kỹ thuật ô tô trong hệ thống các trường kỹ thuật cả nước. Hiện nay, mặc dù khoa đã chú trọng vào công tác đầu tư các trang thiết bị, mô hình dạy học mang tính thực tiễn và thẩm mỹ cao nhưng số lượng mô hình dạy học dành cho bộ môn Điện tử ô tô còn ít và chưa được đa dạng. Đa phần là các mô hình hệ thống điện nhỏ rời rạc, chưa có sự liên kết với nhau.

Bên cạnh đó, hầu hết các mô hình là mô phỏng cho các hệ thống điện trên xe Toyota, Honda, chưa được đa dạng về chủng loại. Lý do chọn đề tài Với những yêu cầu về đào tạo những xe đời mới nhưng với lượng mô hình hiện có của bộ môn Điện tử 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, chế tạo mô hình hệ thống điện thân xe điều khiển bằng máy tính (BCM)” dùng trên dòng xe Ford Ranger và Mazda BT50 đang rất thịnh hành tại Việt Nam. Mô 1 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 điện thân xe hiện đại ngày nay, khắc sâu thêm kiến thức về cấu tạo, nguyên lý làm việc của từng hệ thống điện thân xe. Mục tiêu Đề tài nghiên cứu các đặc điểm kết cấu, nguyên lý làm việc và phương pháp kiểm tra hư hỏng của hệ thống điện thân xe được điều khiển bằng BCM. Từ đó phân tích, thiết kế, chế tạo mô hình.