CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Lý do chọn đề tài. Ngày nay, khi mà khoa học kỹ thuật đang phát triển mạnh mẽ thì việc ứng dụng các công nghệ tiên tiến lên ô tô ngày càng nhiều và không ngừng cải tiến, đổi mới. Những chiếc ô tô hiện đại hiện nay khá phức tạp, mọi hệ thống đều được tối ưu với những hệ thống điều khiển bằng điện tử.
Ở Việt Nam, số lượng ô tô hiện đại ngày nay không ngừng tăng lên đòi hỏi phải có một lực lượng kỹ sư nghiên cứu, sửa chữa liên tục cập nhật những kiến thức mới. Các công nghệ điện tử thông minh đang còn khá là mới mẻ đối với các bạn sinh viên. Bên cạnh những kiến thức về lý thuyết, sinh viên còn cần được trang bị những kỹ năng thực hành để có thể cập nhật được những kiến thức mới nhất về ngành công nghệ ô tô. Về phía khoa Đào tạo Chất lượng cao thuộc trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh.
Mặc dù khoa và nhà trường 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 và 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. Nhận thấy hệ thống điện thân xe kết hợp hệ thống thông tin mang lại nhiều điều mới.
Với mong muốn giúp các bạn sinh viên có thể dễ dàng cập nhật những kiến thức mới trong chương trình thực tập, nhóm quyết định chọn đề tài: “Nghiêm cứu và thi công mô hình hệ thống thông tin kết hợp điện thân xe”. Sản phẩm của đề tài là mô hình sẽ giúp sinh viên có cái nhìn trực quan hơn khi tìm hiểu hệ thống thông tin và điện thân xe. Mục đích nghiên cứu. Đề tài nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các hệ thống thông tin và điện thân xe được điều khiển bằng BCM.
Đề tài còn tập trung thiết kế thi công mô hình hệ thống, xây dựng các bài thực hành giúp cho sinh viên có thể sử dụng thực tập, nâng cao kỹ năng và kiến thức mục tiêu đề tài. Đối tượng nghiên cứu. - Ôn lại kiến thức chuyên ngành hệ thống thông tin, hệ thống điện thân xe. - Tìm hiểu, sử dụng phần mềm SolidWorks, AutoCad, CorelDraw mô phỏng và thiết kế.
- Tìm hiểu, sử dụng phần mềm lập trình Arduino mô phỏng các tín hiệu. - Tìm hiểu về các sơ đồ mạch điện BCM và Taplo. - Thiết kế hộp BAN. - Thi công mô hình.
Phương pháp nghiên cứu. Ứng dụng phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết để có cơ sở kiến thức cho đề tài: - Nghiên cứu và ứng dụng ba phần mềm Arduino, SolidWorks, CorelDraw và AutoCad rồi sau đó dần đi vào mục đích nghiên cứu chính của đề tài. - Tham khảo nhiều nguồn tài liệu liên quan đến đề tài từ cơ sở lí thuyết đến thi công phần cứng. Đặt biệt được sự hướng dẫn chu đáo từ thầy hướng dẫn cũng như việc trao đổi kiến thức cùng các nhóm khác và các anh chị khóa trước.
Nội dung nghiên cứu. Với sự định hướng của giáo viên hướng dẫn, nhóm đã thực hiện đề tài theo các giai đoạn sau: Giai đoạn 1: Nghiên cứu các tài liệu phần mềm liên quan đến đề tài: - Ôn lại kiến thức về hệ thống thông tin, hệ thống điện thân xe. - Tìm hiểu về cách đọc sơ đồ mạch điện. - Tìm sơ đồ mạch điện phù hợp.
2 - Tìm hiểu về cách lập trình bằng Arduino, cách thiết kế và mô phỏng bằng Solidworks, CorelDraw, AutoCad. - Lập danh sách các vật phẩm cần mua. Giai đoạn 2: Mô phỏng tín hiệu, CAN, mua vật phẩm cần thiết, thiết kế phần cứng, nghiêm cứu BCM. - Thiết kế và thi công phần cứng, khung, mica.
- Mua các vật phẩm cần thiết. - Mô phỏng các tín hiệu, mạng CAN để điều khiển taplo. - Nghiêm cứu BCM với các hệ thống điện thân xe. - Nghiêm cứu BAN phục vụ học tập.
- Nghiêm cứu mạch bảo vệ. - Thi công mô hình. Giai đoạn 3: Tiến hành kiểm tra mô hình và viết thuyết minh. - Thử nghiệm nhiều lần để xác minh tính an toàn và ổn định của mô hình.
- Viết thuyết minh bằng Word. - Viết báo cáo bằng Powerpoint để thuyết trình. - Hoàn tất đề tài. 3 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE 2.1 Tổng quan về hệ thống điện thân xe.
Cùng với sự phát triển của ngành kỹ thuật trên toàn thế giới, ô tô càng ngày càng tiện nghi và hiện đại hơn. Một chiếc ô tô càng hiện đại thì yêu cầu về tính an toàn chuyển động càng lớn, cùng với đó là các hệ thống trang thiết bị điện, điện tử trên ô tô càng phức tạp. Hệ thống điện thân xe trên ô tô bao gồm các trang thiết bị, các hệ thống điện được gắn vào thân xe phục vụ cho quá trình vận hành của ô tô. Hệ thống điện thân xe chủ yếu là các hệ thống tiện nghi và các hệ thống bảo vệ an toàn cho người lái như: • Hệ thống chiếu sáng.
• Hệ thống tín hiệu. • Hệ thống gạt mưa, rửa kính. • Hệ thống khoá cửa. • Hệ thống nâng hạ cửa kính.
• Hệ thống điều hoà không khí. • Hệ thống thông tin. • Hệ thống điều khiển: ghế lái, kính chiếu hậu. • Hệ thống túi khí.
Cùng với sự phát triển vượt bậc của kỹ thuật điện tử và điều khiển tự động, các trang thiết bị điện, điện tử trên các ô tô hiện đại ngày nay không tồn tại dưới các bộ phận hay các cụm tương đối độc lập về chức năng như trước mà chúng được kết hợp lại thành các vị mạch tích hợp, được xử lý và điều khiển thống nhất bởi một bộ xử lý trung tâm, làm việc theo các chương trình đã được thiết kế sẵn. Và nó được gọi là BCM (Body Control Module) bộ điều khiển hệ thống điện thân xe trên xe ô tô.2 Các thành phần trong mạch điện của hệ thống điện thân xe. ❖ Các ký hiệu và ý nghĩa: KÝ HIỆU Ý NGHĨA KÝ HIỆU Ý NGHĨA Ắc quy - Tạo ra điện Bóng đèn - Phát ra ánh sáng cung cấp cho các và tạo ra nhiệt độ khi mạch. có dòng điện đi qua dây dẫn.
Ground 1 - Điểm kết nối Điện trở - Một điện trở có mass thân xe. giá trị không đổi. - Biểu thị điểm tiếp - Chủ yếu được sử mass thân xe thông dụng để bảo vệ các qua dây điện. thành phần trong mạch bằng cách duy trì điện áp định mức.
5 - Bị đứt nếu dòng Motor - Chuyển đổi điện Cầu chì điện hiện tại vượt quá năng thành cơ năng. dòng điện quy định trong mạch. Không thể thay thế bằng cầu chì vượt quá công suất quy định. Công tắc điều khiển - Công tắc điều Còi - Tạo ra âm thanh khiển của các bộ khi có dòng điện chạy phận điện.
6 Relay - Dòng điện chảy Relay - Dòng điện chảy qua cuộc dây tạo ra qua cuộc dây tạo ra lực điện từ, hút công lực điện từ, hút công tắc tiếp xúc đóng lại. tắc tiếp xúc mở ra. Thường mở Thường đóng - Dòng điện chạy - Diode cho phép Solenoid qua cuộn dây tạo ra Diode dòng điện chỉ đi theo 1 lực điện từ. - Có trong các bộ chỉnh lưu, các mạch điện.
Diode Zener - Cho phép dòng Light-emitting diode - Một diode phát điện chạy theo 1 (LED) sáng khi có dòng điện chiều và đến một chạy qua. điện áp định sẵn. - Không giống bóng đèn thông thường, diode phát sáng không sinh ra nhiệt khi phát sáng. 1 Các ký hiệu và ý nghĩa ký hiệu trong mạch điện thân xe 7 ❖ Giắc nối: Giắc nối dùng để nối các dây dẫn lại với nhau hay nối các dây dẫn với các bộ phận điện tùy thuộc vào hình dạng của giắc nối, ta có 2 loại giắc đực và giắc cái.
Giắc đực thường bao ở ngoài giắc cái. Các giắc nối có nối khóa để đảm bảo cho các chúng được đảm bảo kết nối vững chắc. Khi đấu dây vào giắc nối, cần lưu ý vị trí các chân của giắc. Giắc cái có thứ tự chân được tính từ trái qua phải, từ trên xuống dưới.
Giắc đực được đọc chân từ phải sang trái, từ trên xuống dưới. 1 Các xác định chân giắc nối. ❖ Dây dẫn: Dây dẫn là thành phần quan trọng không thể thiếu trong sơ đồ mạch điện. Các hệ thống điện trên ô tô cực kỳ phức tạp, do đó để thuận tiện cho việc kiểm tra và sửa chữa, các dây dẫn sẽ được quy ước sử dụng các màu sắc khác nhau.
8 KÝ HIỆU MÀU KÝ HIỆU MÀU BN NÂU L-BU XANH DƯƠNG SÁNG GN XANH LÁ RD ĐỎ VT TÍM YE VÀNG PK HỒNG GY XÁM WH TRẮNG BK ĐEN OR CAM D-GN XANH LÁ TỐI L-GN XANH LÁ SÁNG D-BU XANH DƯƠNG TỐI BẢNG 2. 2 Quy ước màu dây dẫn của xe Chevrolet Captiva ❖ Cầu chì: Cầu chì giúp bảo vệ mạch điện, khi dòng điện vượt quá mức cường độ nhất định hay các bộ phận điện khi bị ngắn mạch, cầu chì sẽ nóng chảy để bảo vệ mạch điện. 2 Các loại cầu chì trên ô tô 9 ❖ Relay: Relay được hoạt động bởi một dòng điện nhỏ và điều khiển dòng điện lớn hơn đi qua các thiết bị điện. Thường relay có 3 loại chính: loại thường đóng, loại thường mở, loại tiếp điểm.
3 Một số loại relay trên ô tô 2.3 Các yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống điện. Nhiệt độ trong môi trường hoạt động: Tùy theo vùng khí hậu, thiết bị điện trên ô tô được chia ra làm nhiều loại: Vùng lạnh và cực lạnh như ở Nga, Canada; Vùng ôn đới như ở Nhật Bản, Mỹ, châu Âu; Nhiệt đới (Việt Nam, các nước Đông Nam Á, châu Phi.); Loại đặc biệt thường dùng cho các 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.
Sự rung xóc: Các bộ phận điện trên ô tô phải chịu sự rung xóc với tần số từ 50 - 250 Hz, chịu được lực với gia tốc 150 m/s2. Điện áp: Các thiết bị trên ô tô phải chịu được xung điện áp cao với biên độ lên đến vài trăm voltage, xuất phát từ các cuộn dây khi có sự chuyển mạch.