CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN TỬ TRÊN Ô TÔ 1. Giới thiệu tổng quan về mạng điện và các hệ thống điện trên ô tô Cùng với sự tiến bộ của công nghệ, chiếc xe ô tô ngày nay trở nên ngày càng tiện nghi và hiện đại hơn. Đặc biệt, phát triển gần đây của ngành ô tô tập trung vào phần điện, với hệ thống điện và điện tử chiếm một phần đáng kể trong giá trị tổng thể của chiếc xe. Hệ thống này can thiệp vào hầu hết các hệ thống trên một chiếc xe, từ những hệ thống đơn giản như khởi động, cung cấp điện, đánh lửa đến những hệ thống mới được nghiên cứu và áp dụng như hệ thống phanh, hệ thống lái và hệ thống treo.
Điều này cho thấy tầm quan trọng của hệ thống điện và điện tử trong việc tạo nên giá trị của một chiếc xe ô tô hiện đại. Một số hệ thống điện và điện tử trong xe ô tô như: - Hệ thống khởi động - Hệ thống cung cấp điện - Hệ thống đánh lửa - Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu - Hệ thống đo đạc và kiểm tra - Hệ thống điều khiển động cơ - Hệ thống điều khiển ô tô - Hệ thống điều khiển điều hòa không khí - Các hệ thống điện phụ: Hệ thống gạt nước rửa kính, hệ thống điều khiển cửa, hệ thống điều khiển kính, hệ thống điều khiển kính chiếu hậu. - Hệ thống phanh điều khiển điện tử - Hệ thống lái điện tử - Hệ thống điều khiển xe hybrid - Hệ thống treo điều khiển điện tử - Hệ thống mã hóa khóa động cơ và chống trộm - Hệ thống định vị toàn cầu GPS 6 Hình 1. 1 Hệ thống điện trong xe ô tô 1.
Các yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống điện 1. Nhiệt độ làm việc Nhiệt độ làm việc của thiết bị điện trên ô tô phụ thuộc vào vùng khí hậu nơi hoạt động, và có thể được chia thành các loại sau: + Loại dành cho vùng lạnh và cực lạnh (-40°C), như Nga, Canada. + Loại dành cho ôn đới (20°C), như Nhật Bản, Mỹ, châu Âu. + Loại dành cho nhiệt đới (Việt Nam, các nước Đông Nam Á, châu Phi.
+ Loại đặc biệt thường được sử dụng cho các xe quân sự, phù hợp với mọi vùng khí hậu. Sự rung xóc Để thích hợp hoạt động trên ô tô, các bộ phận điện cần có khả năng chịu được sự rung xóc với tần số từ 50 đến 250 Hz và có thể chịu được lực với gia tốc lên đến 150m/s2. Điện áp Để hoạt động được, các thiết bị điện trong ôtô cần đáp ứng được yêu cầu về xung điện áp cao, với biên độ có thể lên đến vài trăm volt. Độ ẩm Trong các quốc gia có khí hậu nhiệt đới, độ ẩm cao thường xuyên xuất hiện và do đó các thiết bị điện cần được chịu đựng tốt độ ẩm cao.
Độ bền Để đảm bảo hoạt động tối ưu, các hệ thống điện trên ôtô cần được duy trì trong khoảng điện áp từ 0,9 đến 1,25 lần điện áp định mức (Uđm = 14 V hoặc 28 V) trong suốt thời gian bảo hành của xe. Nhiễu điện từ Để hoạt động ổn định, các thiết bị điện và điện tử cần có khả năng chống lại nhiễu điện từ được tạo ra từ các nguồn khác như hệ thống đánh lửa. Nguồn điện trên ô tô Nguồn điện trên ô tô thường là nguồn điện một chiều được cung cấp bởi ắc quy hoặc bởi máy phát điện nếu động cơ đang hoạt động. Để giảm tối đa việc sử dụng dây dẫn và đơn giản hóa quá trình lắp đặt và sửa chữa, hầu hết các xe ô tô sử dụng hệ thống dây chung (single wire system) thông qua thân xe làm dây dẫn.
Điều này đồng nghĩa với việc đầu âm của nguồn điện sẽ được nối trực tiếp với thân xe. Các loại phụ tải điện trên ô tô Trên ô tô, các phụ tải điện có thể được chia làm ba loại: + Phụ tải làm việc liên tục, gồm bơm nhiên liệu (50 ÷ 70W), hệ thống đánh lửa (20W), kim phun (70 ÷ 100W) và các thiết bị khác. + Phụ tải làm việc không liên tục, gồm đèn pha (mỗi cái 60W), cốt (mỗi cái 55W), đèn kích thước (mỗi cái 10W), radio car (10 ÷ 15W), các đèn báo trên bảng đồng hồ (mỗi cái 2W) và các thiết bị khác. + Phụ tải làm việc trong khoảng thời gian ngắn, gồm đèn báo rẽ (4 x 21W + 2 x 2W), đèn phanh (2 x 21W), motor điều khiển kính (150W), quạt làm mát động cơ (200W), quạt điều hòa nhiệt độ (2 x 80W), motor gạt nước (30 ÷ 65W), còi (25 ÷ 40W), đèn sương mù (mỗi cái 35 ÷ 50W) và các thiết bị khác.
Ngoài ra, phụ tải điện trên ô tô cũng có thể được phân biệt theo công suất và điện áp làm việc. Các thiết bị bảo vệ và điều khiển trung gian Các phụ tải điện trên xe hầu hết được kết nối thông qua cầu chì. Giá trị của cầu chì được điều chỉnh tùy theo tải, dao động từ 5 đến 30A. Ngoài ra, dây chảy (Fusible link) còn được sử dụng cho các tải có giá trị dòng cao hơn 40A, thường được lắp đặt trên các mạch chính của phụ tải điện lớn hoặc dùng chung cho cùng 8 nhóm cầu chì, có giá trị từ 40 đến 120A.
Để đảm bảo an toàn cho mạch điện trong trường hợp xảy ra chập mạch, một số hệ thống điện ôtô còn sử dụng bộ ngắt mạch (CB - circuit breaker) để ngắt mạch khi quá dòng. 2 Sơ đồ ký hiệu cầu chì và relay trên xe Toyota Zace Để các phụ tải điện hoạt động, mạch điện kết nối với phụ tải phải đóng kín. Thông thường, công tắc được sử dụng trên mạch điện của xe hơi có nhiều dạng, bao gồm công tắc thường đóng (normally closed), công tắc thường mở (normally open) hoặc công tắc phối hợp (changeover switch), có thể thay đổi trạng thái đóng mở (ON - OFF) thông qua các thao tác như nhấn, xoay hoặc sử dụng chìa khóa. Trạng thái của công tắc cũng có thể thay đổi dựa trên các yếu tố như áp suất, nhiệt độ.
Trong các ôtô hiện đại, để tăng độ bền và giảm kích thước của công tắc, người ta thường sử dụng relay. Relay có thể được phân loại theo dạng tiếp điểm, bao gồm 9 relay thường đóng (NC - normally closed), relay thường mở (NO - normally opened), hoặc relay kép kết hợp cả hai tiếp điểm (changeover relay). Các ký hiệu và quy ước trong sơ đồ mạch điện Hình 1. 3 Các ký hiệu và quy ước trong sơ đồ mạch điện 1.
Dây điện và bối dây điện trong hệ thống điện ô tô 1. Dây điện Cỡ dây: số Tiết diện Dòng điên liên tục sợi/ đường Ứng dụng (mm2) (A) kính 9/0.75 Đèn kích thước, đèn đuôi 14/0.00 Radio, CD, đèn trần 14/0.75 HT đánh lửa 28/0.50 Đèn đầu, xông kính 65/0.00 Dây dẫn cấp điện chính 10 120/0. 1 Các cỡ dây điện và nơi sử dụng 1. Bối dây Trong xe ô tô, dây điện trong xe được tổ chức lại theo dạng bối dây, với nhiều lớp bảo vệ, cuối cùng là lớp băng keo.
Trên nhiều loại xe, bối dây được đặt trong ống nhựa PVC để bảo vệ tốt hơn. Đáng chú ý, số lượng sợi dây điện trong xe đã tăng đáng kể do sự phát triển nhanh chóng của hệ thống điện và điện tử ô tô. Trong những chiếc xe đời cũ, bối dây điện chỉ gồm vài chục sợi, trong khi ngày nay, trên một số xe, số lượng sợi dây có thể lên đến hơn 1000 sợi.2 Cách đọc sơ đồ mạch điện Toyota Sơ đồ mạch điện ô tô (Electrical Wiring Diagram) là một biểu đồ hoặc sơ đồ đồ họa miêu tả cách các thành phần điện tử và mạch điện trong hệ thống điện của ô tô được kết nối với nhau. Nó cho thấy các đường dẫn dây điện, điện áp, dòng điện, cảm biến, bộ điều khiển và các thiết bị điện tử khác trong hệ thống điện của ô tô.
Sơ đồ mạch điện ô tô thường được sử dụng trong công nghệ ô tô để hỗ trợ trong việc thiết kế, lắp đặt, kiểm tra và sửa chữa hệ thống điện của ô tô. Nó giúp kỹ thuật viên định vị các thành phần điện tử, kiểm tra các liên kết dây điện, xác định các nguồn điện và cách các thành phần hoạt động với nhau. Sơ đồ mạch điện ô tô thường được vẽ dưới dạng biểu đồ đồ họa, với các ký hiệu đại diện cho các thành phần điện tử, dây điện, điểm nối, bộ điều khiển và các linh kiện khác trong hệ thống điện của ô tô. Các mối liên kết giữa các thành phần được thể hiện bằng các đường dây điện, mũi tên chỉ hướng dòng điện, và các ký hiệu và ký tự đặc biệt để biểu thị các đặc tính kỹ thuật của các thành phần.
Trang mục lục liệt kê mọi hệ thống theo trình tự vần chữ cái. Một phần giải thích của mục trong mạch hệ thống sẽ được trình bày bát đầu từ trang tiếp theo. 4 Trang mục lục liệt kê các hệ thống trên xe Trong phần “sơ đồ mạch điện”, các sơ đồ trình bày mối quan hệ giữa tất cả các bộ phận điện, dây dẫn, các giắc nối, các relay,…từ nguồn điện đến điểm nối mass của mỗi hệ thống. Mỗi giắc nối và chân cắm được quy định bằng một mã và số hiệu trong khi chẩn đoán sự cố sẽ cho phép bạn tìm được vị trí của giắc nối và chân cắm này.
5 Sơ đồ mạch điện đèn đầu Các bộ phận: các khu vực được tô đỏ là các bộ phận, các bộ phận này được thể hiện bằng màu xanh da trời. 6 Các bộ phận trong mạch điện C8 thể hiện mã của giắc nối, và chữ COMBINATION SW (công tắc tổ hợp) chỉ rõ tên các bộ phận này. Các số (9, 10, 11) trình bày các số hiệu chân của giắc nối. 7 Mã và số hiệu chân giắc nối Hình 1.
8 Mã và số hiệu chân giắc nối Cách đọc số chân của giắc nối: Các giắc nối gồm có các giắc đực được cắm vào giắc cái, trong đó các chân đực được cắm vào các chân cái. Các giắc nối có các 15 chân đực được gọi là các giắc đực và các giắc nối có các chân cái được gọi là các giắc nối cái. Các giắc nối có khóa để đảm bảo cho các giắc nối được vững chắc. Phần khóa Giắc đực Giắc cái Cực của giắc cái Cực của giắc đực Hình 1.
9 Giắc nối đực và cái Phần khóa của giắc nối hướng lên trên khi đọc các số chân, đối với giắc cái các số được đọc từ phần trên bên trái sang bên phải, đối với giắc đực các số này được đọc từ phần trên bên phải sáng trái như hình minh họa.