Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Sự phát triển mạnh mẽ của các phương tiện giao thông sử dụng năng lượng điện mang lại nhiều lợi ích về giảm thiểu phát thải và nâng cao hiệu suất năng lượng. Tuy nhiên, đặc tính vận hành gần như không gây ra tiếng ồn động cơ ở dải tốc độ thấp của xe điện đã làm nảy sinh các vấn đề an toàn giao thông nghiêm trọng trong thực tiễn:

  • Về mặt khách quan (An toàn giao thông): Ở tốc độ thấp (khi di chuyển trong bãi đỗ xe, khu dân cư yên tĩnh, các tuyến đường hẹp), xe điện không tạo ra âm thanh động cơ đáng kể trong khi tiếng ồn ma sát lốp chưa đủ lớn. Người đi bộ, người đi xe đạp, trẻ em, động vật và đặc biệt là người khiếm thị rất khó nhận biết phương tiện đang tiến lại gần. Theo số liệu điều tra của Bộ Giao thông Vận tải Canada giai đoạn 2013–2017, đã ghi nhận 19 ca tử vong và 991 trường hợp bị thương do va chạm giữa xe hybrid/ô tô điện với người đi bộ; cùng với 3 ca tử vong và 523 người bị thương liên quan đến người đi xe đạp. Báo cáo từ Cơ quan An toàn Giao thông Đường bộ Mỹ (NHTSA) cũng chỉ ra rằng xe hybrid và xe điện có nguy cơ va chạm với người đi bộ cao hơn 20% và người đi xe đạp cao hơn 50% so với phương tiện dùng động cơ đốt trong.
  • Về mặt chủ quan (Trải nghiệm lái và kiểm soát vận tốc): Việc thiếu âm thanh phản hồi từ động cơ làm giảm cảm giác phấn khích của người lái, đồng thời khiến người điều khiển có xu hướng chạy nhanh hơn nhu cầu thực tế do mất cảm giác tốc độ. Bên cạnh đó, các bộ giả lập âm thanh thương mại nhập khẩu trên thị trường (như hệ thống pô điện Thor của Nga) có giá thành rất cao, khó tiếp cận với đa số người dùng phổ thông.

Mục tiêu nghiên cứu:

  1. Xây dựng và chế tạo thành công thiết bị giả lập âm thanh động cơ đốt trong cho ô tô điện ứng dụng nền tảng vi điều khiển Arduino.

Nhiệm vụ nghiên cứu:

  1. Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về tiếng ồn ô tô, các quy chuẩn âm thanh quốc tế và Việt Nam.
  2. Xây dựng thuật toán, viết chương trình điều khiển trên phần mềm Arduino IDE.
  3. Thiết kế, lắp ráp phần cứng hoàn chỉnh và tiến hành thực nghiệm trên mô hình, đo đạc đánh giá trên xe thực tế.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng: Thiết bị điện tử giả lập âm thanh động cơ đốt trong, bao gồm khối xử lý ECU, module giải mã mạng giao tiếp CAN, khối tiền khuếch đại, mạch khuếch đại công suất và loa phát.
  • Phạm vi không gian và thời gian: Nghiên cứu, chế tạo và thử nghiệm tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh; thực hiện khảo sát đo đạc thực tế trên các dòng xe động cơ đốt trong và xe điện (VinFast VF e34, Tesla Model 3, VF 8, Tesla Model X) vào tháng 6 năm 2024.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và quy chuẩn kỹ thuật

  • Cơ sở vật lý âm thanh và tiếng ồn:
    • Cường độ âm $I$ ($W/m^2$) và mức cường độ âm $L(dB) = 10 \cdot \log(I/I_0)$, với $I_0 = 10^{-12} W/m^2$ (hoặc $10^{-16} W/cm^2$) là ngưỡng nghe chuẩn.
    • Nguyên lý suy giảm âm thanh theo khoảng cách: cứ tăng gấp đôi khoảng cách từ nguồn phát, mức cường độ âm suy giảm 6 dB (tại 1m: 0 dB, 2m: -6 dB, 4m: -12 dB, 8m: -18 dB, 16m: -24 dB, 32m: -30 dB, 64m: -36 dB).
    • Công suất âm thanh: Mối quan hệ giữa công suất cực đại (Peak) và công suất hiệu dụng (RMS) với hệ số $RMS \approx 0{,}7 \times Peak$. Dải tần âm thanh phân chia thành Bass (20–250 Hz), Mid (250–2000 Hz) và Treble (2000–20000 Hz).
  • Quy chuẩn tiếng ồn phương tiện:
    • Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7880:2008: Giới hạn độ ồn tối đa cho phép đối với ô tô con là 74 dB; ô tô khách và xe tải dao động từ 76 đến 80 dB tùy theo khối lượng toàn bộ và công suất động cơ.
    • Quy định quốc tế về hệ thống AVAS (Acoustic Vehicle Alerting System): Quy định Điều 8 của Liên minh châu Âu (EU) ban hành tháng 4/2014, bắt buộc từ 01/7/2021 mọi xe điện phải lắp thiết bị phát tiếng ồn cảnh báo liên tục khi lùi hoặc di chuyển dưới 19 km/h với dải âm từ 56 đến 75 dB. Quy định tại Mỹ (NHTSA) bắt buộc cảnh báo âm thanh ở dải tốc độ dưới 30 km/h từ năm 2016. Quy định tại Canada áp dụng cho các xe hybrid/xe điện có khối lượng từ 4.536 kg trở xuống.
  • Cảm biến vị trí bàn đạp chân ga (Accelerator Pedal Sensor): Phân tích nguyên lý cảm biến loại tuyến tính (biến trở con trượt, cấp nguồn 5V, tạo ra 2 tín hiệu chiết áp độc lập để kiểm tra chéo) và cảm biến loại Hall (sử dụng lực Lorentz làm lệch quỹ đạo electron trong từ trường tạo điện áp Hall vi sai). Sơ đồ mạch điện bàn đạp ga trên xe VinFast VF e34 và Tesla Model X xác định đều sử dụng dạng tín hiệu tuyến tính.
  • Mạng truyền thông CAN (Controller Area Network) và chuẩn OBD-II:
    • Cấu trúc đường truyền vi sai hai dây CAN-H và CAN-L với hai điện trở kết thúc $120,\Omega$.
    • Các chuẩn mạng: HS-CAN (High Speed - 500 kbps), MS-CAN (Medium Speed - 250 kbps), các định dạng khung truyền CAN 2.0A (định danh 11-bit), CAN 2.0B (định danh 29-bit), CAN FD và chuẩn SAE J1939.
    • Truy xuất thông số vận hành thông qua các mã PID (Parameter ID) bàn đạp chân ga trong chuẩn đoán OBD-II: Service 01 PID 49, 4A, 4B.

Phương pháp nghiên cứu và nguồn dữ liệu

  • Phương pháp thu thập, phân tích tài liệu: Tổng hợp tài liệu tiêu chuẩn kỹ thuật, sơ đồ mạch điện xe điện thực tế và các hệ thống thương mại (Porsche Taycan, Hyundai Ioniq 5 N, Genesis G80, pô điện Thor).
  • Phương pháp đo đạc thực nghiệm: Sử dụng máy đo độ ồn chuyên dụng HABOTEST HT622A (dải đo 30–130 dBA, độ chính xác $\pm 1{,}5$ dB tại 1 kHz, đáp ứng tần số 30 Hz – 8 kHz, chế độ lấy mẫu Fast 125ms / Slow 1s) đặt cách đầu xe từ 1 đến 2 mét.
  • Dữ liệu đo đạc thực tế: Khảo sát độ ồn nền môi trường (50–55 dB) và thực hiện đo đạc trên 11 mẫu xe động cơ đốt trong cùng 2 mẫu xe thuần điện:
Phân loại Tên xe Độ ồn đo được (dB)
Động cơ đốt trong Hyundai Accent 2021 63
Kia Seltos 2019 64
Mazda CX-5 64
Mazda 3 64
Toyota Vios 2015 65
Toyota Camry 2016 66
Toyota Camry 2009 67
Toyota Innova 2019 67
VinFast Lux A2.0 67
Hyundai Grand i10 2021 70
Mitsubishi Triton 2021 72
Xe thuần điện VinFast VF e34 51 – 57
Tesla Model 3 56 – 57
Bên trong cabin ô tô điện 52

Kết quả đo chứng minh âm thanh phát ra từ xe điện ở trạng thái vận hành cầm chừng/tốc độ thấp gần như chìm hoàn toàn vào âm thanh nền môi trường (50–55 dB), xác thực tính cấp thiết của thiết bị cảnh báo giả lập.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống giả lập âm thanh động cơ đốt trong được thiết kế và chế tạo dưới dạng một module nhúng độc lập, giao tiếp trực tiếp với xe qua mạng CAN hoặc nhận tín hiệu mô phỏng qua bàn đạp ga.

Cấu trúc phần cứng và danh mục linh kiện

  1. Khối vi điều khiển trung tâm (ECU): Bo mạch Arduino Mega 2560 R3 (sử dụng chip xử lý ATmega2560 kết hợp chip nạp CH340/ATMEGA16U2), cung cấp 54 chân I/O số, 16 chân ngõ vào tương tự (Analog), bộ nhớ Flash 256 KB đáp ứng yêu cầu lưu trữ các mảng dữ liệu âm thanh số hóa.
  2. Khối giao tiếp mạng CAN: Module điều khiển CAN MCP2515 kết hợp bộ thu phát TJA1050 giao tiếp qua chuẩn SPI, cho phép đọc trực tiếp các khung dữ liệu từ đường truyền HS-CAN của xe.
  3. Khối chuyển đổi và ổn định nguồn: Mạch tăng áp DC-DC Boost Converter XL6009, nâng điện áp từ nguồn 12V trên xe lên mức điện áp danh định phù hợp cho mạch khuếch đại công suất hoạt động ổn định.
  4. Khối xử lý âm sắc tiền khuếch đại: Mạch XH-M802 điều chỉnh âm HIFI thụ động, cho phép tinh chỉnh các dải tần số Bass, Mid và Treble trước khi đưa vào tầng công suất.
  5. Khối khuếch đại công suất: Mạch khuếch đại âm thanh kỹ thuật số Class D TPA3116D2 công suất $2 \times 120,W$, hiệu suất chuyển đổi cao, tỏa nhiệt thấp.
  6. Khối phát âm thanh: Loa toàn dải trở kháng $4,\Omega$, công suất định mức $50,W$.
  7. Khối giao diện người dùng: Màn hình LCD 2004 tích hợp module chuyển đổi I2C hiển thị chế độ âm thanh đang chọn, nút nhấn chuyển đổi profile âm thanh và công tắc kích hoạt Start/Stop.
  8. Phụ kiện và kết cấu cơ khí: Bàn đạp chân ga thử nghiệm (loại tuyến tính 6 chân), đầu nối 2 chân chống nước chuẩn IP68, bản mạch sợi thủy tinh hàn 2 mặt ($9 \times 15\text{ cm}$), trụ đồng $0{,}5\text{ cm}$ kèm ốc siết, dây loa chống nhiễu và vỏ hộp nhựa bảo vệ chịu nhiệt, chịu va đập.
                          [Mạch chỉnh âm XH-M802]
                           [Loa toàn dải 4Ω 50W]

Thuật toán và nguyên lý điều khiển

Nguyên lý điều khiển cốt lõi dựa trên việc số hóa một chu kỳ âm thanh chuẩn của động cơ đốt trong (dạng mảng dữ liệu byte) và lưu trữ trực tiếp vào bộ nhớ Flash thông qua lệnh pgm_read_byte. Hệ thống xử lý thông qua máy trạng thái hữu hạn kết hợp điều khiển thanh ghi timer:

  • Quản lý trạng thái động cơ (Engine State):
    • EngineState = 0 (Engine Off): Hệ thống tắt hoàn toàn, không phát tín hiệu âm thanh.
    • EngineState = 1 (Engine Starting): Kích hoạt khi bật công tắc (EngineOn = 1), phát chuỗi âm thanh đề nổ khởi động động cơ.
    • EngineState = 2 (Engine Running): Trạng thái vận hành liên tục; vi điều khiển đọc độ mở bàn đạp ga (hoặc vận tốc từ CAN) để thay đổi tốc độ quét mẫu.
    • EngineState = 3 (Engine Stopping): Phát chuỗi âm thanh tắt máy khi ngắt công tắc.
  • Kỹ thuật xuất âm thanh và đồng bộ tần số:
    • Sử dụng ngắt Timer để điều khiển thanh ghi chu kỳ OCR1A (thay đổi tần số lấy mẫu ngắt theo tỷ lệ với độ mở bàn đạp ga). Khi nhấn ga, giá trị OCR1A giảm xuống, làm tăng tốc độ lặp lại của chu kỳ sóng âm, mô phỏng chính xác hiện tượng động cơ tăng số vòng quay (RPM).
    • Thanh ghi OCR2B đóng vai trò xuất tín hiệu điều chế độ rộng xung (PWM) tương ứng với giá trị biên độ mẫu âm thanh lấy từ bộ nhớ Flash.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

Chương này phân tích tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ các vụ tai nạn giao thông liên quan đến sự êm ái quá mức của xe điện theo thống kê của NHTSA và Bộ Giao thông Canada. Tác giả khảo sát bức tranh công nghệ thực tế: các hãng xe hàng đầu thế giới (Tesla, Porsche Taycan, Hyundai Ioniq 5 N, Genesis G80) đã tích hợp hệ thống âm thanh chủ động, trong khi các mẫu xe điện nội địa (như VinFast) chưa có trang bị này ở các phiên bản hiện hành. Chương 1 xác định rõ mục tiêu, phạm vi giới hạn nghiên cứu tập trung vào việc thiết kế mạch phần cứng, xây dựng thuật toán trên Arduino Mega 2560 và chế tạo mô hình thực nghiệm.

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ ĐO ĐẠC THỰC NGHIỆM

Chương 2 trình bày có hệ thống các nền tảng lý thuyết:

  1. Định nghĩa cường độ âm, mức cường độ âm decibel, ngưỡng đau ($130\text{--}140\text{ dB}$), quy luật biến thiên $+3\text{ dB}$ (tăng gấp đôi công suất), $+10\text{ dB}$ (cảm nhận âm lượng lớn gấp đôi).
  2. Quy chuẩn tiếng ồn phương tiện TCVN 7880:2008 và luật định quốc tế bắt buộc lắp đặt hệ thống AVAS.
  3. Thực hiện đo đạc thực nghiệm độ ồn 11 xe động cơ đốt trong (dao động từ $63\text{ dB}$ trên Accent đến $72\text{ dB}$ trên Triton) và 2 xe điện (VF e34 đạt $51\text{--}57\text{ dB}$, Tesla Model 3 đạt $56\text{--}57\text{ dB}$, khoang lái đạt $52\text{ dB}$) bằng thiết bị HABOTEST HT622A.
  4. Cơ sở tính toán công suất điện, công suất âm thanh RMS/Peak, dải tần loa và cấu tạo nguyên lý cảm biến bàn đạp chân ga (loại biến trở tuyến tính trên VF e34 và Tesla Model X, loại cảm ứng từ Hall).
  5. Lý thuyết mạng truyền thông CAN trên ô tô: các loại bus HS-CAN ($500\text{ kbps}$), MS-CAN ($250\text{ kbps}$), cơ chế phân xử bit ưu tiên (bit '0' trội hơn bit '1' lặn), cấu trúc phần cứng thu phát vi sai và mã định danh PID chẩn đoán bàn đạp ga ($49$, $4A$, $4B$).

Chương 3: NGHIÊN CỨU THUẬT TOÁN GIẢ LẬP ÂM THANH ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG CHO XE Ô TÔ ĐIỆN VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ARDUINO IDE TRONG LẬP TRÌNH ECU

Chương 3 tập trung thuyết minh thuật toán nhúng. Tác giả đề xuất phương pháp lấy mẫu một chu kỳ âm thanh động cơ đốt trong, mã hóa vào bộ nhớ flash vi điều khiển, sau đó điều khiển tần số phát thông qua thanh ghi Timer OCR1A và xuất tín hiệu điều chế độ rộng xung bằng thanh ghi OCR2B. Thuật toán quản lý chặt chẽ 4 trạng thái động cơ (EngineState từ 0 đến 3) tương ứng với các tình huống: tắt máy, đề nổ, nổ máy vận hành theo chân ga và dừng máy.

Chương 4: THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ GIẢ LẬP ÂM THANH ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG CHO XE Ô TÔ ĐIỆN

Chương này mô tả chi tiết thông số kỹ thuật từng linh kiện cấu thành: Arduino Mega 2560 R3 CH340, module MCP2515, mạch boost XL6009, mạch công suất TPA3116D2 ($2 \times 120\text{ W}$), mạch lọc âm XH-M802, loa toàn dải $4,\Omega\text{ }50\text{ W}$, màn hình LCD 2004 I2C, giắc kết nối IP68 và vỏ hộp chịu nhiệt. Tác giả tính toán công suất tải điện, dải tần đáp ứng thực tế của động cơ đốt trong và tiến hành khảo sát các vị trí khoang máy/gầm xe khả quan để bố trí thiết bị trên các dòng xe VinFast VF e34, VF 8 và Tesla Model X.

Chương 5: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ

Chương 5 trình bày toàn bộ kết quả kiểm thử thực nghiệm:

  • Thử nghiệm thành công chức năng đọc tín hiệu cảm biến bàn đạp chân ga thông qua giao thức mạng CAN và cổng tương tự.
  • Kiểm thử khả năng tái tạo độ trễ đáp ứng âm thanh tương tự phản ứng cơ học của động cơ đốt trong thực tế khi thay đổi vị trí bướm ga/bàn đạp ga.
  • Kiểm tra tính năng chuyển đổi linh hoạt các profile âm thanh động cơ đốt trong khác nhau hiển thị trực quan trên màn hình LCD.
  • Đo đạc cường độ âm thanh phát ra bên trong và bên ngoài xe, đối chiếu với tiêu chuẩn TCVN 7880:2008.
  • Đo kiểm công suất điện và dòng tải tiêu thụ bằng nguồn tổ ong $12\text{V }5\text{A}$ và ampe kìm, kiểm nghiệm khả năng chịu tải liên tục của toàn hệ thống trong vòng 1 giờ vận hành liên tục.

Chương 6: KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

Đánh giá tổng kết các mục tiêu đã hoàn thành của đồ án tốt nghiệp, chỉ rõ những mặt hạn chế tồn tại và đề xuất các hướng nâng cấp thiết bị trong tương lai.

Kết quả và đóng góp

Kết quả nghiên cứu chính

  1. Chế tạo hoàn thiện phần cứng: Thiết kế và lắp ráp thành công bo mạch điều khiển ECU nhỏ gọn, tích hợp mạch lọc âm sắc XH-M802, mạch công suất TPA3116D2 và loa toàn dải $50,\text{W}$ đặt trong hộp bảo vệ chịu nhiệt, chịu va đập kèm cổng nối chuẩn IP68.
  2. Kiểm tra chức năng điều khiển: Thuật toán nhúng trên vi điều khiển Arduino Mega 2560 xử lý chính xác 4 chế độ vận hành (Engine Off, Starting, Running, Stopping). Thiết bị mô phỏng thành công độ trễ âm thanh và sự biến thiên tần số mượt mà theo độ sâu bàn đạp ga được truyền qua mạng CAN hoặc điện áp biến trở.
  3. Kết quả đo kiểm điện áp và âm học:
    • Hệ thống vận hành ổn định trong bài kiểm tra chịu tải liên tục suốt 1 giờ với nguồn cấp $12\text{V }5\text{A}$.
    • Cường độ âm thanh giả lập đo đạc thực tế bên ngoài xe đạt dải âm thanh tương đương xe động cơ đốt trong ($63\text{--}72\text{ dB}$), tuân thủ tiêu chuẩn tiếng ồn phương tiện TCVN 7880:2008 (dưới $74\text{ dB}$ đối với ô tô con) và đáp ứng dải tần khuyến cáo của hệ thống cảnh báo AVAS quốc tế ($56\text{--}75\text{ dB}$).

Giải pháp và đóng góp của đề tài

  • Giải pháp kỹ thuật nội địa hóa chi phí thấp: Đề tài cung cấp giải pháp thiết kế hoàn chỉnh hệ thống giả lập âm thanh động cơ đốt trong bằng các linh kiện điện tử phổ thông, dễ tiếp cận, giúp hạ giá thành sản phẩm xuống nhiều lần so với các hệ thống nhập khẩu (như pô điện Thor) nhưng vẫn đảm bảo tính năng đồng bộ theo chân ga.
  • Đáp ứng quy chuẩn an toàn: Đưa ra giải pháp chủ động khắc phục nhược điểm mất an toàn của xe điện ở dải vận tốc thấp, sẵn sàng đáp ứng các rào cản kỹ thuật bắt buộc về hệ thống âm thanh cảnh báo AVAS khi các dòng xe điện trong nước thương mại hóa sang thị trường châu Âu, Mỹ và Canada.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Do giới hạn về thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp và dung lượng bộ nhớ/tốc độ xử lý của vi điều khiển 8-bit ATmega2560, chất lượng âm thanh giả lập mới dừng ở mức cơ bản, chưa đạt độ phân giải cao; thiết bị mới được thử nghiệm trên mô hình và khảo sát vị trí lắp đặt trên một số dòng xe (VF e34, VF 8, Tesla Model X) mà chưa được lắp ráp thương mại lâu dài trên đường trường.
  • Hướng phát triển:
    • Nâng cấp vi xử lý sang các dòng chip 32-bit (như ARM Cortex-M, ESP32 hoặc DSP chuyên dụng) để xử lý âm thanh đa kênh độ phân giải cao (Hi-Res Audio).
    • Phát triển thư viện âm thanh đa dạng hơn, bổ sung giao diện cấu hình và chuyển đổi profile âm thanh qua ứng dụng điện thoại (kết nối Bluetooth/Wi-Fi).
    • Nâng cấp vỏ hộp đạt tiêu chuẩn kháng nước, kháng bụi công nghiệp cao hơn để thích nghi tốt với môi trường khoang động cơ và gầm xe.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng tham khảo: Sinh viên, giảng viên và học viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô, Điện tử Ô tô, Kỹ thuật Cơ điện tử, Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa; các kỹ sư nghiên cứu phát triển hệ thống cảnh báo âm thanh xe điện (AVAS); các cơ sở và kỹ thuật viên độ xe, nâng cấp phụ kiện ô tô điện.
  • Nội dung giá trị nhất trong đồ án:
    • Phương pháp trích xuất dữ liệu bàn đạp chân ga qua mạng truyền thông CAN bus và mã PID OBD-II.
    • Thuật toán điều chế xung PWM kết hợp can thiệp thanh ghi Timer (OCR1A, OCR2B) để thay đổi tần số lấy mẫu âm thanh theo thời gian thực trên nền tảng vi điều khiển.
    • Tập số liệu đo đạc thực nghiệm độ ồn thực tế giữa 11 dòng xe động cơ đốt trong và xe điện tại Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống giải mã tín hiệu vận hành của xe bằng cách nào?

Hệ thống sử dụng module CAN MCP2515 kết nối với vi điều khiển Arduino Mega 2560 qua giao tiếp SPI để đọc dữ liệu tốc độ và vị trí bàn đạp ga trên đường truyền mạng HS-CAN ($500\text{ kbps}$) thông qua các mã PID chuẩn OBD-II (PID 49, 4A, 4B), hoặc đọc trực tiếp điện áp chiết áp $0\text{--}5\text{V}$ từ cảm biến bàn đạp ga tuyến tính qua cổng Analog.

2. Sự khác biệt về độ ồn thực tế giữa xe điện và xe động cơ đốt trong qua đo đạc là bao nhiêu?

Kết quả đo thực tế bằng máy HABOTEST HT622A cho thấy các dòng xe động cơ đốt trong phát ra độ ồn từ $63\text{ dB}$ (Hyundai Accent) đến $72\text{ dB}$ (Mitsubishi Triton). Trong khi đó, xe điện VinFast VF e34 chỉ phát ra độ ồn từ $51\text{ đến }57\text{ dB}$ và Tesla Model 3 đạt $56\text{--}57\text{ dB}$ (gần như tương đương độ ồn nền môi trường $50\text{--}55\text{ dB}$).

3. Thuật toán điều khiển thay đổi âm lượng và tần số âm thanh động cơ như thế nào?

Thuật toán lưu trữ mảng mẫu sóng âm chu kỳ động cơ trong bộ nhớ Flash (pgm_read_byte). Khi người lái nhấn ga, vi điều khiển thay đổi giá trị thanh ghi ngắt Timer OCR1A để tăng tốc độ lặp lại chu kỳ mẫu (mô phỏng tăng số vòng tua động cơ RPM) và xuất tín hiệu điều chế xung qua thanh ghi OCR2B đến mạch khuếch đại Class D TPA3116D2.

4. Thiết bị đáp ứng các tiêu chuẩn và quy định kỹ thuật nào về tiếng ồn?

Thiết bị được thiết kế để tạo ra mức âm lượng tuân thủ Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7880:2008 (độ ồn ô tô con không vượt quá $74\text{ dB}$) và nằm trong dải âm thanh cảnh báo $56\text{--}75\text{ dB}$ theo quy định bắt buộc về hệ thống AVAS của Liên minh châu Âu (EU) và cơ quan an toàn giao thông Mỹ (NHTSA).

5. Thiết bị đã được khảo sát vị trí lắp đặt trên những mẫu xe điện nào?

Nhóm tác giả đã tiến hành khảo sát thực tế không gian bố trí giắc cắm, nguồn điện và vị trí gá đặt loa khả quan tại khoang đầu xe trên ba mẫu xe điện gồm VinFast VF e34, VinFast VF 8 và Tesla Model X.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp đã nghiên cứu toàn diện cơ sở lý thuyết âm học, các quy định an toàn quốc tế (AVAS) và tiêu chuẩn TCVN 7880:2008 để thiết kế chế tạo thành công thiết bị giả lập âm thanh động cơ đốt trong cho ô tô điện. Thiết bị ứng dụng vi điều khiển Arduino Mega 2560 kết hợp module CAN MCP2515 và mạch khuếch đại TPA3116D2, xử lý mượt mà âm thanh theo độ mở bàn đạp ga và các trạng thái máy. Kết quả thực nghiệm khẳng định thiết bị vận hành bền bỉ, tạo ra mức âm lượng tương đương xe động cơ đốt trong ($63\text{--}72\text{ dB}$), mang lại giải pháp an toàn và nâng cao trải nghiệm lái với chi phí tối ưu.