CHƯƠNG 1. Lý do chọn đề tài Hiện nay, nhờ vào những nghiên cứu phát triển khoa học, kỹ thuật và công nghệ tiên tiến trên toàn cầu mà cuộc sống đã và đang ngày một tiện nghi hơn trong hầu hết các khía cạnh trên thế giới nói chung và đặc biệt là ngành công nghệ kỹ thuật ô tô nói riêng. Ngay tại Việt Nam, nhu cầu sử dụng ô tô ngày một phát triển kéo theo nhu cầu về lực lượng kỹ sư sửa chữa ô tô có trình độ ngày càng tăng, họ phải liên tục cập nhật, tiếp thu thêm nhiều hơn các kiến thức mới về các công nghệ có trên những chiếc ô tô hiện đại để có thể bắt kịp với xu hướng, bắt kịp với sự phát triển của thế giới. Đối với sinh viên Việt Nam, đặc biệt là sinh viên Khoa Cơ Khí Động Lực thuộc trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh với hơn 50 năm xây dựng và phát triển, việc tiếp cận với các công nghệ mới trên ô tô là vô cùng quan trọng góp phần vào chất lượng đào tạo cho sinh viên mới ra trường.
Hiện nay, với nhu cầu sử dụng cao và nhiều tiện ích mà Smart Key đem đến cho người dùng, hệ thống này đang được săn đón cũng như ngày càng phát triển hơn trên thế giới. Cho nên, việc sinh viên phải được tiếp cận và học hỏi, khai thác thêm về hệ thống này là vô cùng quan trọng giúp cho chất lượng đào tạo về kiến thức, tay nghề khi mới ra trường được phát triển nhiều hơn. Mặc dù khoa Cơ khí động lực đã tập trung đầu tư các trang thiết bị, mô hình phục vụ cho việc dạy học mang tính thực tiễn hơn dành cho sinh viên nhưng bộ môn điện – điện tử ô tô vẫn còn ít và mô hình còn khá cũ, các bộ phận không hoạt động được gây không ít khó khăn trong việc tiếp cận, đặc biệt là mô hình về hệ thống chìa khóa thông minh Smart Key còn chưa được khai thác nhiều. Nhận thấy được những điều trên, nhóm chúng em đã nghĩ đến và quyết tâm thực hiện mô hình hệ thống chìa khóa thông minh Smart Key bởi tính quan trọng và tính ứng dụng cao trong thực tế giảng dạy cho sinh viên.
Vì thế nhóm em đã chọn đề tài “Thiết kế, thực hiện mô hình hệ thống khởi động Smart Key phục vụ giảng dạy” để có cái nhìn khái quát rõ hơn về hệ thống cũng như thiết kế, chế tạo mô hình phục vụ cho việc nâng cao chất lượng giảng dạy của nhà trường và quan trọng hơn hết là giúp sinh viên được tiếp cận với kiến thức, công nghệ mới. Mục tiêu nghiên cứu Tìm hiểu khái niệm, lịch sử phát triển, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống chìa khóa thông minh – Smart Key trên ô tô. Thiết kế và thi công chế tạo mô hình hoạt động thực tế của hệ thống chìa khóa thông minh – Smart Key. Xây dựng các bài thực hành trên hệ thống để phù hợp với việc giảng dạy.
Nâng cao, bổ túc thêm kiến thức về các bộ phận có trên ô tô đặc biệt là về điện ô tô nói chung và hệ thống chìa khóa thông minh – Smart Key nói riêng. Đối tượng nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu vào hệ thống Smart Key thuộc hãng xe KIA, cụ thể là model KIA Cerato 2009. Nghiên cứu chế tạo mô hình Smart Key dùng cho thực hành thực tế để phù hợp cho quá trình giảng dạy của giảng viên và giúp sinh viên dễ dàng tiếp cận. Phương pháp nghiên cứu Đề tài được nghiên cứu bởi hai phương pháp chính: + Nghiên cứu lý thuyết: dựa trên các kiến thức đã học, giáo trình, tài liệu từ thư viện, các thông tin trên mạng Internet cũng như tiếp cận thêm thông tin từ thầy cô, bạn bè, doanh nghiệp hướng dẫn.
+ Nghiên cứu thực tế: thi công/thực hiện chế tạo một mô hình hệ thống chìa khóa thông minh – Smart Key dựa vào cơ sở lý thuyết và nền tảng kiến thức đã tiếp thu được. Lịch sử phát triển của hệ thống chìa khóa thông minh 2. Lịch sử hình thành Smart Key là tên gọi hệ thống khóa thông minh sử dụng trên ô tô, mô tô và xe máy. Công nghệ này được nghiên cứu và phát triển lần đầu tiên bởi hãng Siemens vào năm 1995 và được giới thiệu lần đầu tiên bởi hãng ô tô Mercedes-Benz với tên gọi là "Key Let’s Go" vào năm 1998 trên dòng xe W220 S-Class, sau đó được Daimler-Benz đăng ký bằng sáng chế thiết kế vào ngày 17 tháng 5 năm 1997.
Đến năm 1998 chìa khóa Smart Key được ứng dụng cho một dòng xe hạng sang. Tại thời điểm đó, tính năng điều khiển từ xa của chìa khóa cảm ứng giúp xe tự khởi động, đóng mở xe đã tạo nên cơn sốt trong cộng đồng yêu xe. Về sau, chìa khóa ô tô điều khiển từ xa được nâng cấp, sở hữu thêm nhiều tính năng hiện đại và vượt trội hơn rất nhiều. Tên gọi của hệ thống Smart Key trên một số hãng xe Thật ra Smart Key chỉ là tên gọi chung của hệ thống, còn mỗi hãng đều biến đổi lại thành tên riêng của mình nhưng về nguyên lý hoạt động thì như nhau.
Tên gọi cụ thể của hệ thống Smart Key của một số hãng xe trên thế giới như sau: + Hãng Acura: Keyless Access System + Hãng Audi: Advanced Key + Hãng Aston Martin: Keyless Entry and Push Button Start + Hãng BMW: Comfort Access or Display Key + Hãng Bugatti: Keyless Entry Remote + Hãng Cadillac: Adaptive Remote Start & Keyless Access + Hãng FIAT-Chrysler: Keyless Enter-N-Go + Hãng Ford: Intelligent Access with push-button start + Hãng General Motors: Passive Entry Passive Start (PEPS) + Hãng Honda: Smart Entry System hoặc Smart Key System 2. Khái quát về hệ thống chìa khóa thông minh 2. Khái niệm Smart Key là loại chìa khóa điện tử dùng cho ô tô, xe máy điện và các loại xe ô tô máy xăng, nó có chức năng mở khóa xe từ xa mà không cần cắm chìa khóa vào ổ khóa như cách truyền thống trước đây.1 Smart Key được sử dụng phổ biến trên xe ô tô hiện nay Smart Key với những chức năng vô cùng tiện lợi có thể thay thế hoàn toàn chìa khóa truyền thống hiện nay, chìa khóa thông minh sẽ giúp người dùng khởi động hoặc tắt động cơ xe chỉ bằng một nút bấm. Tuy chỉ là một thiết bị nhỏ gọn nhưng rất linh hoạt, cung cấp cho ta như tất cả các chức năng cơ bản để khởi động một chiếc ô tô.
Tính năng - Khóa/mở khóa cửa thụ động Khi tài xế đến gần xe và nhấn nút khóa/mở khóa thụ động, cửa có thể được khóa hoặc mở khóa. Các công tắc lần lượt được tích hợp vào tay cầm bên ngoài của cửa lái và cửa hành khách. Khi bất kỳ cửa nào được mở khóa nếu nhấn nút khóa cửa ở tay nắm cửa, tất cả các cửa sẽ bị khóa. Khi tất cả các cửa đều bị khóa nếu nhấn nút khóa cửa ở tay nắm cửa, tất cả các cửa sẽ được mở khóa.2 Khóa/Mở cửa thụ động 4 - Khởi động động cơ Thay vì dùng loại chìa khóa cơ xoay thông thường, với chìa khóa thông minh và hệ thống khởi động bằng nút bấm, người lái chỉ cần ấn nút khởi động là xe có thể nổ máy.
Và vị trí nút nhấn có thể được thay đổi bằng cách nhấn nút khởi động khi không nhấn bàn đạp phanh hoặc ly hợp.3 Các trạng thái nút nhấn - Khóa vô lăng Hình 2.4 Khóa vô lăng Xe được khóa và mở khóa trụ lái gọi chung là khóa vô lăng hoặc khóa cổ bằng motor với mục đích chống trộm. Nguyên lý hoạt động của chức năng này là khóa trụ lái không cho vô lăng quay được. Động cơ motor được điều khiển tự động bằng hộp SMK (Mô-đun chìa khóa thông minh) mà hoàn toàn không cần thao tác thủ công của tài xế. 5 - Chế độ LimpHome Trong hệ thống Smart Key, khóa thông minh (FOB) được sử dụng.
Khi hết pin bên trong chìa khóa thông minh và xảy ra một số lỗi nhất định, chức năng khởi động động cơ LimpHome sẽ được dùng đến. Trước phiên bản SMK 2.5: Có FOB đựng chìa khóa thông minh và nếu cắm chìa khóa vào hộc Fob Holder, nhấn nút SSB là khởi động được động cơ.: Khởi động bằng cách áp sát chìa khóa với nút bấm SSB. Các phiên bản của hệ thống Smart Key Hệ thống chìa khóa thông minh bắt đầu từ Phiên bản 1.0 và nâng cấp lên Phiên bản 2.5, trước khi đạt đến Phiên bản 2.0: PDM, Smart Key Holder và RF Receiver đều được áp dụng.5: Cả PDM và Smart Key Holder đều được tích hợp với SMK Module.7: RF Receiver lại được tách ra, giao tiếp với thiết bị chẩn đoán diễn ra thông qua C-CAN, thay vì K-line.1 Các phiên bản Smart Key trên thị trường MỤC SMK 2.0 Tích hợp trong Tích hợp trong PDM Được áp dụng Được áp dụng môđun SMK môđun SMK Smart Key Tích hợp trong Tích hợp trong Được áp dụng Được áp dụng Holder môđun SMK môđun SMK Hai loại riêng biệt RF Receiver Được áp dụng Được áp dụng Được áp dụng hoặc tích hợp Loại bỏ và sử K-LINE dụng C-CAN khi Được áp dụng Được áp dụng Được áp dụng chẩn đoán 2. Mạng K-line K- line là viết tắt của Keyword Protocol 2000 (KWP2000) thường sử dụng để chẩn đoán.
Trên giắc chẩn đoán OBD-II chúng ta dễ dàng nhận biết mạng K-line qua chân số 7 có nghĩa là giắc chẩn đoán OBD-II của xe nào có sử dụng chân số 7 thì chân đó là chân K- line theo quy ước chung của OBD-II.2 Bảng tín hiệu Logic và điện áp của K-line 6 Digital Logic Voltage 0 12V 1 0 Hình 2.5 Dạng sóng K-line 2. Các bộ phận chính của hệ thống Smart Key Hình 2.6 Các bộ phận chính của hệ thống Smart Key Start stop button: Nút nhấn khởi động ESCL ( Electrical Steering Column Lock): Khóa vô lăng Engine ECU: Hộp điều khiển động cơ 7 Smart Key: Chìa khóa thông minh Smart Key Unit: Hộp Smart Key Antenna: Ăng ten trong xe RF Receiver: Ăng ten RF Fob Holder: Hộc giữ chìa PDM ( Power Distribution Module): Bộ chia nguồn Brake Switch: Công tắc phanh P/N Switch: Công tắc chuyển số 2. Nút nhấn SSB SW Đây là một module đơn giản trong hệ thống SMK. Phần quan trọng nhất của nó là hai cặp tiếp điểm loại thường mở để truyền ý định của người lái tới hộp PDM.
Hai cặp tiếp điểm chỉ để tăng độ tin cậy của nút bấm, nghĩa là nếu một trong hai cặp gặp sự cố thì cặp tiếp điểm còn lại sẽ làm việc. Lúc này phải khởi động bằng chế độ “khởi động đúp”.