Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Cơ sở khoa học 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 luôn tìm tòi nghiên cứu, liên tục cập nhật những kiến thức mới về công nghệ trên ô tô. 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. Khoa Cơ Khí Động Lực thuộc trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã trải qua hơn 60 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 một trong những 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 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.2 Lý do chọn đề tài Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, cuộc sống hàng ngày trở nên thuận tiện và hiện đại hơn. Trong bối cảnh này sự tích hợp của các giải pháp thông minh không chỉ giúp chúng ta tiết kiệm thời gian mà còn mang lại trải nghiệm người dùng tốt nhất. Điều đó kéo theo nhiều công nghệ ô tô luôn không ngừng đổi mới và cải tiến cùng với những chức năng tiên tiến nhằm đáp nhu cầu của con người.
Sự kết hợp giữa công nghệ về linh kiện điện tử và ô tô không chỉ mang lại những tiện ích mới mẻ mà còn tạo nên nhiều thách thức và cơ hội tiềm năng trong tương lai. Đồ án này nghiên cứu và thực hiện 1 mô hình khởi động dùng Smartkey - một ứng dụng đặc biệt thiết kế để nâng cao tính an toàn và tiện ích việc quản lý khóa cửa và khóa xe. Hệ thống Smartkey không chỉ là một bước tiến quan trọng trong việc nâng cao an toàn và thuận tiện khi sử dụng ô tô, mà còn mở ra nhiều khả năng tương tác thông minh. Với sự kết hợp giữa công nghệ RFID và ứng dụng thông minh, Smartkey không chỉ giúp người dùng mở khóa một cách nhanh chóng mà còn tạo ra môi trường an toàn hơn thông qua các tính năng như theo dõi lịch sử mở khóa, quản lý quyền truy cập và cảnh báo an ninh.
Việc nghiên cứu về Smartkey sẽ giúp chúng em hiểu rõ hơn về cách công nghệ này đóng vai trò trong việc bảo vệ và quản lý phương tiện giao thông.3 Mục tiêu Với những kiến thức liên quan về hệ thống điện trên ô tô mà chúng em đã được học tập và tiếp thu tại trường. Chúng em áp dụng những kiến thức đó để tìm hiểu nghiên cứu về những vấn đề sau đây: Xây dựng mô hình hệ thống khởi động dùng Smartkey. Trình bày được cơ sở lý thuyết của hệ thống Smartkey trên ô tô. Thực hiện bản vẽ kỹ thuật 2D, 3D khi xây dựng mô hình.
Phân tích một số hư hỏng và nguyên nhân thường gặp trên hệ thống khởi động dùng Smartkey.4 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: nghiên cứu về hệ thống Smartkey của xe Kia Morning 2016. － Lên ý tưởng, thiết kế cơ khí, chọn lựa các hệ thống phù hợp để đưa vào mô hình. － Nghiên cứu đặc điểm cấu tạo, nguyên lý hoạt động và kiểm tra hư hỏng. － Lắp đặt các thiết bị và làm hệ thống hoạt động.
－ Biên soạn, thuyết minh hợp lý, khoa học về cơ sở lý thuyết, nguyên lý hoạt động của mô hình.5 Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu về quá trình phát triển của hệ thống Smartkey của các hãng trên thị trường và của riêng xe Kia Morning 2016. Nghiên cứu về phần cứng, phần mềm, các giao thức giao tiếp. Về bảo mật và an toàn sẽ nghiên cứu về các biện pháp bảo mật được tích hợp để đảm bảo rằng Smartkey không bị tấn công hay lạm dụng. Nghiên cứu đánh giá xem chi phí triển khai hệ thống Smartkey so với lợi ích của hệ thống mang lại.
Đối với xây dựng mô hình thực nghiệm, do hạn chế về mặt kiến thức và thời gian thực hiện đề tài, chúng tôi chỉ có thể xây dựng mô hình với những chức năng cơ bản trên hệ thống.6 Phương pháp nghiên cứu Dựa trên kiến thức đã học, tham khảo nhiều nguồn tài liệu liên quan đến đề tài để làm cơ sở thực hiện thi công mô hình. Nhóm chúng em áp dụng 2 phương pháp chính vào nghiên cứu là: － Phương pháp tổng quan: Tìm hiểu, tổng hợp tài liệu về hệ thống Smartkey tự động làm cơ sở để thực hiện mô hình － Phương pháp thực nghiệm: Kiểm tra các thiết bị, thiết kế và thi công mô hình.7 Phạm vi 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 khởi động dùng Smartkey. 3 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu hệ thống khởi động dùng Smartkey trên ô tô Hình 2.1 Hệ thống Smartkey được hầu hết các phương tiện sử dụng Hệ thống chìa khóa thông minh Smartkey là hệ thống cho phép người dùng mở cửa và khởi động trên xe một cách dễ dàng mà không cần sử dụng chìa khóa.
Hệ thống này được phát triển đầu tiên bởi Siemens AG vào năm 1995. Chìa khóa thông minh được giới thiệu đầu tiên bởi Mercedes-Benz vào năm 1998 trên dòng S-class W220 sang trọng, khi đó Mercedes không gọi là Smartkey mà gọi là “Key-less Go” và tên gọi này vẫn còn sử dụng cho đến tận ngày nay. Hệ thống Smartkey là một hệ thống cho phép người sử dụng truy cập và điều khiển xe một cách thuận tiện. Để đi vào xe mà không cần sử dụng chìa khóa truyền thống hoặc bộ điều khiển từ xa, thay vào đó người dùng mang theo một Smartkey Fob mà không cần bất kỳ hành động chủ ý nào từ người dùng (ví dụ: nhấn nút RKE).
Hệ thống Smartkey được kích hoạt bằng cách nhấn một nút bấm trong tay nắm cửa. Sau khi được kích hoạt, xe gửi một yêu cầu trong một phạm vi. Nếu Smartkey Fob nhận được yêu cầu này, nó tự động gửi một phản hồi đến xe. Sau đó, hệ thống quyết định liệu có thực hiện một hành động cụ thể (mở khóa, khóa cửa.) hay giữ nguyên tình trạng không hoạt động.
Một số tên gọi khác về hệ thống Smart key đối với từng hãng: Hãng Audi: Advanced Key 4 Hãng Bugatti: Keyless Entry Remote Hãng BMW: Comfort Access or Display Key Hãng Toyota: Smart Key System Hãng Lexus: Smart Access System Hãng Tesla: Model S Key Hãng Mercedes-Benz: Keyless Go intergrated into SmartKeys Hãng Cadillac: Adaptive Remote Start & Keyless Access Hãng Nissan: Nissan Intelligent Key Hãng Porsche: Porsche Entry & Drive System Hãng Volkswagen: Keyless Entry & Keyless Start or KESSY Hãng Ford: Intelligent Access with push-button start Hãng Honda: Smart Entry System Hãng Hyundai: Proximity Key and Smart entry key Hãng Acura: Keyless Access System Hãng Mazda: Advanced Keyless Entry & Start System Hãng Mini: Comfort Access Hãng Aston Martin: Keyless Entry and Push Buttom Start Hãng FIAT-Chryler: Keyless Enter-N-Go Hãng General Motors: Passive Entry Passive Start (PEPS) Hãng Infiniti: Infiniti Intelligent Key with Push-button Ignition Hãng Isuzu: Genius Entry Hãng Jaguar Cars: Smart Key System Hãng Kia Motors: Smart Key System 5 Hãng Mitsubishi Motor: FAST Key System Hãng Renault: Hands Free Keycard Hãng Subaru: Keyless Smart Entry With Push-Button Start Hãng Suzuki: Smartpass Keyless Entry & Starting System Hãng Volvo: Personal Car Communicator “PCC” and Keyless Drive or Keyless Driver 2.2 Chức năng của hệ thống Hệ thống Smartkey có những đặc điểm như sau: Mở khóa cửa thụ động. Khóa cửa thụ động. Khởi động thụ động. Mở cốp xe thụ động.
Tối đa hai-ba FOBs được xử lý bởi hệ thống Antenna hệ thống chống trộm dự phòng được tích hợp vào SSB dùng cho ở chế độ limp home. Giao tiếp với hệ thống quản lý động cơ. Giao tiếp LF-RF. Một số chức năng cơ bản trên hệ thống Smartkey gồm: a.
Khóa/mở khóa thụ động Hệ thống cho phép người dùng truy cập (mở khóa/khóa) xe mà không cần thực hiện bất kỳ hành động nào với Smartkey Fob.2 Chức năng khóa/mở khóa thụ động b. Nút khởi động Hệ thống cho phép chuyển đổi các chế độ năng lượng (OFF, ACC, IGN), cũng như khởi động và dừng động cơ của xe mà không cần thực hiện bất kỳ hành động nào với Smartkey Fob.3 Nút ấn khởi động của hệ thống khởi động dùng smartkey c. Chế độ LIMP HOME Ngoài ra, hệ thống còn cung cấp “chế độ LIMP HOME”, cho phép người dùng có thể vận hành tất cả các chức năng của xe bằng cách ấn chìa khóa vào SSB khi chìa khóa thông minh hết pin hoặc lỗi không xác định xảy ra trên hệ thống SMK.3 Các bộ phận chính của hệ thống Smartkey Hình 2.4 Các bộ phận chính của hệ thống smartkey Start/Stop button: Nút ấn khởi động. ESCL (Electrical Steering Column Lock): Khóa vô lăng.
Smartkey Module + RF: Hộp smartkey và antenna RF. Key FOB: Chìa khóa thông minh. Door outside handle + antenna + switch: Tay nắm cửa bên ngoài + antenna + nút ấn. Antenna: antenna trong xe.
Trunk switch: Nút bấm cốp xe.1 Smartkey Module Hộp Smartkey quản lý tất cả các chức năng liên quan đến “Mở khóa/khóa thụ động”, “Xác thực cho phép khởi động động cơ”. Nó đọc các thông tin đầu vào (nút ấn trên tay nắm cửa, nút ấn SSB, công tắc vị trí P) điều khiển đầu ra (antenna bên trong và bên ngoài xe) và giao tiếp thông quan mạng CAN/LIN (tùy thuộc vào xe).