Đồ án chiếu sáng tín hiệu

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.46 MB, 62 trang )

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>LỜI CẢM ƠN</b>

Lời đâu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy Lê VănThoại, người thầy mà đã đồng hành cùng tụi em trong suốt quãng đườngvừa qua, tuy thời gian không nhiều nhưng em thấy thầy thực sự là mộtngười thầy có trách nhiệm đối với sinh viên từ kiến thức giảng dạy chođến những kiến thức về cuộc sống, không những thầy đã tận tâm chỉ bảocho chúng em từng chút một về bài giảng, những kiến thức chuyên môn,mà cịn truyền động lực, niềm đam mê trong mơn học cũng như trongngành nghề. Nhưng do kiến thức của tụi em còn hạn chế và khả năng tiếpthu bài giảng còn gặp nhiều yếu kém, mặc dù tụi em đã cố gắng tìm tịi vàhọc tập để hồn thành đồ án thật tốt nhưng chắc chắn rằng sẽ vẫn gặpnhiều thiếu sót và sai lầm, em rất mong thầy sẽ nhận xét và đóng góp ýkiến để bài đồ án của tụi em được hoàn thiện hơn. Em chúc thầy sức khỏevà gặp thật nhiều may mắn trên con đường của mình. Một lần nữa em thậtsự cảm ơn thầy rất nhiều.

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

1.3 Nội dung đề tài:...2

1.4 Phương pháp nghiên cứu:...3

1.5 Kết cấu của đồ án: Gồm 4 chương:...3

<b>CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT...4</b>

2.1 Lịch sử phát triển đèn xe...4

2.2 Đèn xe trước thời kỳ sử dụng đèn điện...4

2.3 Đèn sợi đốt được sử dụng và phổ biến trên xe hơi (thời kỳ 1910-1960)...5

2.4 Đèn Halogen ra đời và được sử dụng phổ biến trên xe hơi (thời kỳ 1960-1990)...7

2.5 Đèn xenon ra đời và được sử dụng phổ biến trên xe hơi (thời kỳ 1990-nay)...8

2.6 Đèn pha công nghệ Đi-ốt phát quang Led...10

<b>CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE ĐIỀUKHIỂN BẰNG BCM...13</b>

3.1 Tổng quan...13

<i>3.1.1 Giới thiệu tổng quan về hệ thống điện thân xe...13</i>

<i>3.1.2 Các thành phần cơ bản trong mạch điện hệ thống điện thân xe...14</i>

<i>3.1.3 Các yêu cầu kỹ thuật với hệ thống điện...22</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<i>3.5.1 Sơ đồ và hoạt động của một số loại mạch điện hệ thống đèn...40</i>

<i>3.5.2 Hệ thống đèn hậu...43</i>

<i>3.5.3 Hệ thống đèn sương mù...44</i>

3.6 Tổng quan hệ thống tín hiệu...45

<i>3.6.1 Hệ thống đèn xinhan có cơng tắc hazard rời...45</i>

<i>3.6.2 Hệ thống đèn xinhan có cơng tắc hazard tổng hợp...46</i>

<i>3.6.3 Hệ thống đèn xinhan điều khiển tích hợp...46</i>

<b>CHƯƠNG 4: THI CƠNG MƠ HÌNH...49</b>

4.1 Hộp BCM (Body Control Module)...49

4.2 Cơng tắc chiếu sáng (Multifunction switch)...49

4.3 Khóa điện ơ tơ...49

4.11 Sơ đồ mạch điện hệ thống chiếu sáng tín hiệu sử dụng Ecu body...52

<i>4.11.3 Sơ đồ mạch điện Hazard và đèn xi nhan...53</i>

<b>CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN...54</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<b>DANH MỤC HÌNH ẢNH</b>

Hình 2.1 Đèn carbua gắn trên xe đạp...5

Hình 2.2 Đèn Halogen...7

Hình 2.3 Bộ đèn xenon và bộ tăng áp...8

Hình 2.4 Cơng nghệ chiếu sáng Bi – Xenon...8

Hình 2.5 Vị trí tim đèn Xenon thay đổi ở các chế độ pha - cốt khác nhau...9

Hình 2.6 Bộ đèn Bi - Xenon của xe Audi Avant...10

Hình 2.7 Đèn pha sử dụng LED...11

Hình 2.8 Đèn pha (trái) và đèn hậu (phải) dạng mành của Hella tại Frankfurt...11

Hình 2.9 Cơng nghệ đèn LED thơng minh trên chiếc Volkswagen Golf V...12

Hình 3.1 Hệ thống điện thân xe...13

Hình 3.2 Hệ thống điện thân xe...13

Hình 3.3 Dây điện trên xe...15

Hình 3.4 Cấu tạo của dây điện và cáp...16

Hình 3.5 Vị trí hộp nối, hộp relay trên xe...17

Hình 3.6 Cách xác định chân giắc nối...17

Hình 3.7 Cấu tạo các giắc nối – nối dây, bulong nối mát...18

Hình 3.8 Các loại cầu chì...18

Hình 3.9 Cấu tạo của cầu chì và cầu chì dịng cao...19

Hình 3.10 Loại cơng tắc xoay: khóa điện...19

Hình 3.11 Loại cơng tắc ấn: cơng tắc cảnh báo nguy hiểm...20

Hình 3.12 Loại cơng tắc bấp bênh: cơng tắc khóa cửa...20

Hình 3.13 Loại cơng tắc cần: cơng tắc tổng hợp...20

Hình 3.14 Cơng tắc phát hiện nhiệt độ...21

Hình 3.15 Cơng tắc phát hiện dịng điện...21

Hình 3.16 Cơng tắc vận hành bằng sự thay đổi mức dầu...21

Hình 3.17 Relay điện tử...22

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

Hình 3.18 Relay bật tắt loại bản lề...22

Hình 3.19 Sơ đồ tổng quát hệ thống cung cấp điện...24

Hình 3.20 Cấu tạo ắc quy...25

Hình 3.21 Vị trí của các bộ phận trong hệ thống chiếu sáng và tín hiệu...27

Hình 3.22 Bóng đèn loại dây tóc...28

Hình 3.23 Bóng đèn halogen...28

Hình 3.24 Bóng đèn Xenon...30

Hình 3.25 Sơ đồ cấu tạo của đèn Xenon...31

Hình 3.26 Dãy màu mà đèn Xenon phát ra...32

Hình 3.27 Cấu tạo chóa và bóng đèn D2S...33

Hình 3.28 Cấu tạo chóa và bóng đèn D2R...33

Hình 3.29 Cấu tạo bóng đèn D1S...34

Hình 3.30 Cấu tạo bóng đèn D1R...34

Hình 3.31 Ballast đèn D1 và Ballast đèn D2...34

Hình 3.32 Sơ đồ kết nối bóng đèn D2 với Ballast...35

Hình 3.33 Sơ đồ kết nối bóng đèn D1 với Ballast...35

Hình 3.34 Hiệu quả của hai loại đèn trên đường...36

Hình 3.35 Sơ đồ khối hệ thống đèn Xenon...36

Hình 3.36 Mạch điện điều khiển đèn đầu Xenon...37

Hình 3.37 Chóa đèn hình chữ nhật...38

Hình 3.38 Cách bố trí tim đèn...38

Hình 3.39 Đèn hệ châu Âu...39

Hình 3.40 Đèn hệ Mỹ...39

Hình 3.41 Hệ thống đèn đầu khơng có relay điều khiển...40

Hình 3.42 Sơ đồ cơng tắc điều khiển đèn đầu loại dương chờ...41

Hình 3.43 Sơ đồ mạch điều khiển đèn kiểu âm chờ...42

Hình 3.44 Hệ thống đèn hậu...43

Hình 3.45 Hoạt động của hệ thống đèn sương mù trước...44

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

Hình 3.46 Hoạt động của hệ thống sương mù sau...45

Hình 3.47 Mạch điện hệ thống đèn xi nhan có cơng tắc hazard rời...45

Hình 3.48 Mạch điện hệ thống đèn xi nhan có cơng tắc hazard tổng hợp...46

Hình 3.49 Mạch điện hệ thống đèn xi nhan điều khiển bằng bộ tích hợp...47

Hình 4.1 Hộp BCM trên xe Hyundai i10 đời 2007 – 2013...49

Hình 4.2 Cơng tắc chiếu sáng trên xe Hyundai Accent 2008...49

Hình 4.3 Ổ khóa đề 3 chân DENKI Thái Lan...49

Hình 4.4 Cục chớp 8 chân Toyota...50

Hình 4.5 Cơng tắc Hazard 3 dây cho ơ tơ, xe máy...50

Hình 4.6 Rơ le 4 chân NLSSAM 3...50

Hình 4.7 Bóng đèn 3 chân Thái Lan...51

Hình 4.8 Cầu chì 20V...51

Hình 4.9 Vỏ đựng cầu chì kèm đầu cos có dây...51

Hình 4.10 Hồn thiện mơ hình hệ thống chiếu sáng tín hiệu...52

Hình 4.11 Sơ đồ mạch điện đèn HEADLAMP của xe Hyundai i10 2007 – 2013... 52

Hình 4.12 Sơ đồ mạch điện đèn TAIL của xe Hyundai i10 2007 – 2013...53

Hình 4.13 Sơ đồ mạch điện Hazard và đèn xi nhan sử dụng Rơ le chóp 8 chân... 53

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

Những năm gần đây công nghệ chiếu sáng ơ tơ đã có những phát triển bướcngoặt. Với sự xuất hiện của bóng đèn tăng áp Xenon với cường độ ánh sángmạnh và tầm chiếu sáng xa, cho ánh sáng như ánh sáng ban ngày, các nhà sảnxuất ơ tơ đã giải được bài tốn về nguồn chiếu sáng. Khơng ngừng ở đó, đểđáp ứng những địi hỏi chính đáng của người sử dụng về một mơi trường láixe an toàn, thân thiện hơn vào ban đêm, gần đây các nhà sản xuất đã giớithiệu công nghệ chiếu sáng chủ động trên xe với tham vọng hoàn tồn đánhbật bóng đêm. Nổi bật trong đó là giải pháp chiếu sáng chủ động theo góc bẻlái của xe, với cơng nghệ này các tài xế khơng cịn phải lo lắng việc thườngxuyên phải đối mặt với những vùng tối đột ngột hoặc nguy hiểm hơn là việcbất ngờ xuất hiện các chướng ngại vật khi lái xe vào ban đêm gặp những cungđường cong hoặc các đoạn rẽ.

Hệ thống chiếu sáng chủ động đã dần trở nên thông dụng đối với các nướcphát triển, coi trọng vấn đề an tồn giao thơng cịn đối với Việt Nam ta hiệnnay thì chiếu sáng chủ động vẫn cịn khá mới mẻ, chỉ được trang bị trên cácxe hạng sang, vì vậy việc sinh viên ngành cơ khí ơ tơ được tiếp cận cơng nghệmới này cịn rất hạn chế, chủ yếu qua Internet và qua các tạp chí ơ tơ.

<i><b>Vì vậy, nhóm làm đề tài mạnh dạn lựa chọn đề tài “Thiết kế, chế tạo mơhình hệ thống chiếu sáng tín hiệu sử dụng ECU body” sau khi xét đến tính</b></i>

khả thi của đề tài, với mục đích thiết kế mơ hình phục vụ việc giảng dạy vàthực tập cho sinh viên viện Kỹ thuật khoa Công nghệ kỹ thuật ô tô trường ĐHCông nghệ Hutech.

Khái niệm niệm chiếu sáng chủ động trên xe hiện nay rất rộng và vẫn còntiếp tục được các nhà nghiên cứu cải tiến và phát triển. Trong phạm vi nghiên

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

cứu của đề tài vì giới hạn về thời gian, kinh phí và khả năng nên đề tài tậptrung thiết kế hệ thống chiếu sáng chủ động theo góc cua đang dần trở nênphổ biến và được trang bị trên các xe hạng sang ngày nay.

Ngoài ra trên mơ hình cịn được thiết kế thêm các hệ thống tự động bật đènđầu khi trời tối và hệ thống tự động chuyển pha – cốt, hệ thống này tự nhậnbiết có xe đi ngược chiều và tự động chuyển chế độ đèn đầu về cốt.

Từ nhiệm vụ chính của đề tài đặt ra là nghiên cứu thiết kế - chế tạo mơ hình hệthống chiếu sáng đèn thông minh, nội dung nghiên cứu của đề tài được thựchiện với các mục đích sau:

Thực hiện việc nghiên cứu tổng quan về hệ thống chiếu sáng – tín hiệu trên xe,nghiên cứu từ thực tế của hệ thống chiếu sáng chủ động trên xe.

- Tìm ra phương án thiết kế khả thi để chế tạo mơ hình hệ thống chiếusáng thơng minh và thiết lập các bước thiết kế một cách khoa học.

- Thực hiện việc thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống chiếu sáng thơngminh theo phương án thiết kế đã chọn.

- Với mục đích thiết kế mơ hình phục vụ cho việc giảng dạy, nghiên cứunên mơ hình ngồi việc phải thể hiện được tính thực tế của hệ thốngchiếu sáng thơng minh cịn phải có tính sư phạm và tính thẩm mỹ.- Biên soạn đề tài lý thuyết trình bày một cách có hệ thống, khoa học về

cơ sở lý thuyết, nguyên tắc điều khiển, cấu tạo, và hoạt động của mơhình hệ thống chiếu sáng đèn thơng minh. Ngồi ra nội dung đề tài cịnhệ thống lại quá trình phát triển của đèn xe, tổng quan về hệ thốngchiếu sáng - tín hiệu.

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

<b>1.4 Phương pháp nghiên cứu:</b>

Với mục tiêu thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống chiếu sáng đáp ứng góc bẻ láivà điều khiển tự động đèn chiếu sáng để phục vụ công tác giảng dạy nênphương pháp nghiên cứu chính là phương pháp thực nghiệm, kết hợp vớinghiên cứu tài liệu và tham khảo các hệ thống chiếu sáng chủ động đã được ápdụng trong thực tế, kết hợp với phương pháp thực nghiệm, chọn ra phương ánkhả thi nhất để có thể hồn thành sản phẩm đáp ứng được mục tiêu đề ra banđầu và phù hợp với nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài.

<b>1.5 Kết cấu của đồ án: Gồm 4 chương:</b>

• Chương 1: Giới thiệu đề tài• Chương 2: Cơ sở lý thuyết

• Chương 3: Thi cơng mơ hình, mơ phỏng• Chương 4: Kết luận và hướng phát triển

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

<b>CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT</b>

<b>2.1 Lịch sử phát triển đèn xe</b>

Theo số liệu thống kê ngày nay, mặc dù công nghệ chiếu sáng trên xe hơi đãphát triển rất nhiều, và hầu hết các tuyến đường đều đã được trang bị đèn đườngchiếu sáng, tăng độ an toàn cho xe lưu thông vào ban đêm nhưng tỉ lệ số vụ tainạn xe vào ban đêm lên đến 40% trong khi mật độ xe lưu thông vào ban đêmchỉ bằng 1/5 mật độ xe lưu thơng vào ban ngày, chính vì những địi hỏi phảităng tính an tồn cho người điều khiển xe vào ban đêm mà công nghệ chiếusáng trên xe đã rất được quan tâm và chú trọng nghiên cứu, phát triển.

Ai cũng thấy được tầm quan trọng của đèn chiếu sáng trên xe hơi khi vậnhành trong bóng tối. Ra đời đồng thời với xe hơi, đèn pha đã trải qua 120 nămlịch sử từ những chiếc khổng lồ cổ lỗ tới Bi-Xenon hay LED ngày nay.

Bắt đầu từ chiếc đèn thuở sơ khai có cấu tạo khổng lồ đến những chiếc Bilux(hai bóng) hình parabol của thập niên 1950-1960, đèn pha đã cải thiện đến 85%hiệu quả chiếu sáng. Sau đó là sự xuất hiện của đèn cốt (low-beam) chiếu sángtrong khoảng 100m và đèn Bi-Xenon với khoảng cách quan sát an toàn 180mhiện nay. Lịch sử đèn pha bắt đầu cùng thời với xe hơi khi Gottlieb Daimler vàKarl Benz giới thiệu chiếc xe hơi đầu tiên năm 1886. Qua từng giai đoạn, doyêu cầu đòi hỏi khác nhau của thực tế khi lái xe vào ban đêm, trong thời tiếtxấu, các đèn pha liên tục được cải tiến và phát triển với nhiều loại khác nhau.

<b>2.2 Đèn xe trước thời kỳ sử dụng đèn điện</b>

<small> </small>Chiếc xe hơi đầu tiên được ra đời vào năm 1886, cùng thời đó thì ThomasEdinson cũng chỉ mới phát minh ra bóng đèn sợi đốt, tuy nhiên bóng đèn sợiđốt lúc đó khơng được sử dụng để chiếu sáng trên xe hơi vì nguồn điện để thắpsáng bóng đèn là Accu thì lại khơng đáp ứng được về dung lượng trong khi máyphát điện một chiều còn quá cồng kềnh và chưa được ứng dụng trên xe hơi. Vìvậy vào những năm cuối thế kỷ 19 người ta muốn lái xe ra đường vào ban đêmthì phải mang theo những chiếc đèn lồng, đèn măng sông, … là những chiếcđèn được sử dụng để thắp sáng trong nhà. Tuy nhiên những chiếc đèn này vớiánh sáng leo lét không thể đáp ứng về chiếu sáng cho xe. Vì vậy những nhà sản

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

xuất xe hơi và những nhà khoa học đã bắt tay nghiên cứu các loại đèn có khảnăng chiếu xa và vùng chiếu rộng để lắp đặt trên xe.

Ban đầu người ta đã nghĩ ra cách hướng chùm ánh sáng về phía trước mặtđường bằng cách sử dụng các gương cầu mà ngày nay phát triển thành chóađèn, tạo ra những chùm ánh sáng song song, vì vậy cải thiện đáng kể khả năngchiếu xa.

Ngồi ra các loại đèn nến thông thường, tài xế còn sử dụng đèn xăng vàacetylene để chiếu sáng con đường phía trước được xa hơn. Đèn pha sử dụngacetylene được biết đến nhiều hơn so với các đèn dùng khí carbua (đất đèn) bởichúng ít tốn kém hơn. Với đèn sử dụng khí carbua, người ta phải đốt 35 lítgas để thắp sáng đèn trong một giờ. Các nhà sản xuất thường lắp một bìnhchứa khí gas bên ngồi xe để mọi người khơng phải ngửi mùi khó chịu củacarbua.

Ngay từ những năm đầu tiên của lịch sử đèn pha, một vấn đề luôn ám ảnhnhững nhà chế tạo xe hơi đến ngày nay, đó là khi họ cố chế tạo loại đèn pha cókhả năng chiếu sáng càng xa càng tốt thì nó có thể gây lóa mắt cho tài xế đi trênxe ngược chiều. Để tránh hiện tượng này, năm 1908 các nhà thiết kế đã đưa raý tưởng hạ thấp ngọn lửa acetylene ra khỏi tiêu điểm ống kính mỗi khi gặp xengược chiều bằng cách sử dụng sợi dây điều khiển. Mặc dù các làm này đượcứng dụng nhanh chóng nhưng tương lai cho đèn pha acetylene khơng cịn. Xehơi ngày một nhanh hơn khiến đèn gas trở nên lỗi thời.

Với sự phát triển của bóng đèn sợi tóc và sự ra đời các loại máy phát điệngọn nhẹ có thể lắp đặt trên xe hơi thì vào năm 1910 các loại bóng đèn sợi tócđầu tiên được sử dụng để chiếu sáng trên xe hơi.

Hình 2.1 Đèn carbua gắn trên xe đạp

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

Năm 1913, công ty điện Bosch, Đức, đã có cách tiếp cận hợp lý đối với vấnđề này và đưa ra sản phẩm “Bosch Light”. Đây là hệ thống tích hợp đèn pha,máy phát điện một chiều và bộ điều chỉnh để tránh gây phiền phức cho kháchhàng nếu mua các phần tử rời rạc. Tuy nhiên, vẫn xuất hiện những tranh cãixung quanh đèn pha sử dụng điện hiện đại và các đèn pha thế hệ cũ sử dụnggas. Một giải pháp mới là kết hợp đèn pha chạy bằng nhiên liệu với đèn phađiện. Các loại đèn pha này cùng tồn tại cho đến sau chiến tranh thế giới lần thứnhất. Năm 1920, điện chiếm ưu thế không chỉ trong đèn pha mà cịn trong cảcơng nghệ chế tạo xe hơi.

 <b>Đèn cốt (low-beam) ra đời cũng trong thời kỳ này:</b>

Lái xe trong đêm vẫn bị ảnh hưởng bởi vấn đề rất cũ là gây chói mắt củanhững chiếc xe đi ngược chiều. Các kỹ sư đã cố gắng rất nhiều nhằm giải quyếtvấn đề này bằng cách sử dụng thiết bị chống lóa mắt và tìm ra phương pháp lắpđặt đèn pha. Hai đèn chiếu riêng biệt với hai chùm ánh sáng mang lại hiệu quảcao hơn (pha và cốt).

 <b>Bóng đèn bilux – giải pháp tất cả trong một:</b>

Năm 1924, chuyên gia về đèn Osram đưa ra giải pháp kỹ thuật mới nhằmgiảm chói mắt cho xe đi ngược chiều là dùng bóng đèn có hai sợi đốt, kết hợpcả chùm pha và cốt trên cùng một gương phản xạ. Thay vì phải dùng 2 nguồnsáng với hai chóa đèn riêng biệt cho 2 chế độ chiếu xa và chiếu gần.

 <b>Đèn cốt khơng đối xứng – sáng hơn phía bên phải:</b>

Năm 1957, đèn cốt không đối xứng xuất hiện. Loại đèn này có cường độ ánhsáng cao hơn phía bên tay phải, nơi hay có người đi bộ và xe đạp mà lái xethường rất khó phát hiện trong đêm. Và được chính quyền Đức chính thức côngnhận việc sử dụng đèn cốt không đối xứng trên xe ô tô.

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

<b>2.4 Đèn Halogen ra đời và được sử dụng phổ biến trên xe hơi (thời kỳ1960-1990)</b>

Chỉ một vài năm sau, ngành công nghiệp ô tô chứng kiến sự xâm nhập vàchiếm ưu thế của đèn sử dụng khí halogen (gồm các khí Flo, Clo). Một trongnhững ưu điểm lớn nhất của công nghiệp này là hiệu quả chiếu sáng và tuổi thọlàm việc cao. Trong khi đó, đối với các đèn sợi đốt thông thường, kim loại bốchơi từ các sợi đốt tập trung trên bề mặt kính làm xám đen. Khí Halogen có tácdụng làm hạn chế sự bốc hơi của kim loại từ sợi đốt làm cho bóng đèn trở nênsáng. Ngồi ra nó cũng giúp đốt nóng sợi đốt một cách mạnh mẽ và cho nguồnánh sáng tốt hơn.

 <b>Đèn pha chiếu ánh sáng từ các thấu kính:</b>

Cơng nghệ chiếu sáng tiếp tục được phát triển xa hơn bằng giải pháp thay đổihình dạng của đèn pha và gương phản xạ. Đầu những năm 1960, các đèn phahình chữ nhật bắt đầu xuất hiện trên đường phố. Năm 1983, đèn pha đánh dấusự phát triển mang tính quyết định nhờ cách thức chiếu ánh sáng lên trên mặtđường theo nguyên lý của các đèn slide. Sự khác nhau mang tính quyết địnhnằm ở gương phản xạ. Nó khơng phải là một gương parabol mà là gươngellipsoid với ba trục chuyển động nên tạo ra nhiều ánh sáng hơn.

Đèn pha chiếu tạo ra một chùm ánh sáng dạng nón với một điểm hội tụ xácđịnh rất gần với bề mặt phản xạ. Các thấu kính thơng thường sẽ được thay thếbằng các thấu kính hội tụ với một vùng chỉ vài cm<small>2 </small>tập trung chùm sáng.

Các nhà thiết kế xe hơi rất ngạc nhiên với công nghệ đèn pha mới. Ngay lậptức họ thiết kế các đèn pha cực kỳ gọn nhẹ và cực mỏng với các kính hội tụ đặtnghiêng.

Hình 2.2 Đèn Halogen

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

<b>2.5 Đèn xenon ra đời và được sử dụng phổ biến trên xe hơi (thời kỳ nay)</b>

Năm 1991 đèn pha Xenon ra đời. Nguồn sáng của đèn này gồm khí Xenon vàmột lượng nhỏ muối kim loại. Bằng cách sử dụng bộ tăng áp (Ballast) tạo ranhững xung ngắn với điện áp lên đến 28.000 Volt, các quầng plasma sẽ xuấthiện giữa các cực của đèn. Đèn Xenon được sử dụng từ năm 1995 và bắt đầuthay thế các bóng đèn sợi đốt thông thường. Ưu điểm lớn nhất của Xenon làchúng chỉ tiêu thụ 35W nhưng lại có cường độ ánh sáng gấp 2 lần so với nhữngchiếc đèn halogen công suất 55W.

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

Vào năm 1998 bóng đèn Xenon 2 chế độ Pha – cốt xuất hiện, cũng tương tựnhư bóng đèn 2 tim, đèn Xenon 2 chế độ pha cốt bố trí 2 bóng đèn Xenon sátnhau nhưng 2 tim đèn được bố trí lệch nhau, nên ánh sáng phát ra từ tim đènnày qua phản xạ của gương cầu cho những luồng sáng có góc chiếu khác nhau. Một kiểu Xenon 2 chế độ Pha – cốt khác là sử dụng một bóng đèn Xenon,nhưng vị trí tim đèn của bóng đèn Xenon có thể thay đổi dịch chuyển được,dịch ra ở vị trí ngay tiêu cự cho chế độ pha, và thụt vào ở vị trí sau tiêu cự chochế độ cốt, vì vậy nó được gọi thơng dụng là đèn Xenon thụt thò.

Dưới đây là hình minh họa của một loại đèn Xenon “thụt thò” như vậy

Sự ra đời của đèn Xenon, Bi – Xenon đánh dấu một bước ngoặt mới của lịch sửphát triển đèn xe, gắn với sự ra đời của đèn Xenon, thời kì này các nhà sản xuấtđưa ra nhiều phát minh để tăng tính tiện ích, an tồn và hiệu quả chiếu sáng củađèn xe.

Hình 2.5 Vị trí tim đèn Xenon thay đổi ở các chế độ pha - cốt khác nhau

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

 <b>Công nghệ đèn pha với tiêu điểm biến đổi :</b>

Một trong những điểm mới trong công nghệ xe hơi xuất hiện năm 1995 với cặpđèn pha đôi. Đèn pha đôi được thiết kế riêng lẻ hai chức năng pha và cốt cho phépcác gương phản xạ có thể định dạng một cách tối ưu nhất theo từng nhiệm vụ cụthể của chúng.

Máy tính giúp các gương có thể định dạng với trường chiếu sáng lớn nhất và sựphân bố ánh sáng tối ưu. Máy tính chia bề mặt của gương phản xạ thành hàngnghìn phần tử gương nhỏ xíu, gương sẽ chuyển động xung quanh và định hình lạicho đến khi nào có thể được một vị trí tối ưu nhất. Điều này tạo ra nguồn sáng tốt

hơn và chiếu sáng xa hơn.

<b>2.6 Đèn pha công nghệ Đi-ốt phát quang Led</b>

Trong những năm gần đây công nghệ đèn pha ô tô ra đời loại đèn pha sử dụng công nghệ đi-ốt phát quang LED.

Hình 2.6 Bộ đèn Bi - Xenon của xe Audi Avant

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

Tuổi thọ lên tới 100 nghìn giờ, có thể sử dụng nguồn điện công suất nhỏ,hoạt động tốt trong mọi điều kiện thời tiết, tiết kiệm điện năng là những ưuđiểm của đèn LED.

Đèn LED an tồn hơn khi sử dụng do có điện thế thấp (đèn LED chỉ 3 Volt),hiệu quả tiết kiệm năng lượng cao hơn tính tốn cùng một thời gian sử dụngmức tiêu thụ điện ít hơn gần 10 lần so với đèn thường, thân hiện hơn đối vớimôi trường trong quá trình phát sáng lượng nhiệt tỏa ra rất thấp.

Đèn LED (Light emitting diodes – đèn đi-ốt phát quang) đang trở nên phổbiến dưới vai trò đèn pha hoặc đèn hậu.

Ưu điểm của nó là khối lượng nhẹ, tuổi thọ cao, cường độ ánh sáng lớn vàrất thời trang. Ánh sáng của LED khá lạnh (mang ít nhiệt) nên những chiếc xethiết kế dựa vào LED thường mang dáng vẻ trừu tượng, viễn tưởng và huyền bí.

 <b>Đèn pha thông minh sử dụng công nghệ Đi-ốt phát quang</b>

Hệ thống chiếu sáng chủ động AFS (Adaptive Front Lighting System), cókhả năng điều khiển chùm sáng đèn pha theo góc lái, đã được biết tới côngnghệ đèn thông minh chiếu sáng chủ động trên đèn pha Bi – Xenon tự xoay.

Hình 2.7 Đèn pha sử dụng LED

Hình 2.8 Đèn pha (trái) và đèn hậu (phải) dạng mành của Hella tạiFrankfurt

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

Tuy nhiên, hầu hết các hệ thống AFS hiện thời sử dụng một nguồn sáng nênkhi vào cua, phần ngược với hướng rẽ khơng được chiếu sáng và đó là mộttrong những nhược điểm quan trọng nhất.

Hệ thống AFS mới với công nghệ đèn Led nhờ sự nhỏ gọn của nhữngbóng đèn Led dễ dàng bố trí đã tích hợp hai nguồn sáng độc lập. Một bóngđèn halogen cơng suất cao có chức năng sinh chùm sáng chính giống nhưtrên các dịng xe thơng dụng và đèn này khơng thay đổi theo góc cua. Nguồnsáng thứ hai là hàng đèn đi-ốt phát quang LED, chịu trách nhiệm chiếu sángtức thời, nghĩa là chỉ biết khi xe chuẩn bị vào cua. Dàn đèn LED hoạt độngtheo nguyên lý của công nghệ AFS và hướng các chùm sáng đều nhau tớimặt đường.

Hình 2.9 Cơng nghệ đèn LED thông minh trên chiếc Volkswagen Golf V

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

<b>CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN THÂNXE ĐIỀU KHIỂN BẰNG BCM</b>

Trên một chiếc ô tô hiện đại, phần điện chiếm một phần đáng kể và can thiệnvào gần như tất cả các hệ thống trên một chiếc xe, càng hiện đại thì hệ thốngđiện càng phức tạp.

Hình 3.1 Hệ thống điện thân xe

Các bộ phận của điện thân xe là một tập hợp các trang thiết bị, bộ phận điệnđược gắn vào thân xe để phục vụ cho q trình hoạt động của ơ tơ và được điềukhiển bằng BCM.

<i><b> 3.1.1 Giới thiệu tổng quan về hệ thống điện thân xe</b></i>

Công nghệ và kỹ thuật ô tô ngày càng phát triển, các hãng xe chạy theo vànhanh chóng hồn thiện các thiết bị đi kèm trên xe với mức độ tự động hóa,hiện đại hóa ngày càng cao. Yêu cầu về mặt tiện nghi, an toàn dần trở thànhmột trong những điều thiết yếu để một chiếc xe có thể lăn bánh, chúng dầnđược cải thiện và trang bị để trở nên phức tạp hơn nhưng tiện lợi hơn cho ngườisử dụng.

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

Hệ thống điện thân xe là một tập hợp các trang thiết bị, hệ thống phục vụ choquá trình hoạt động của ô tô, bao gồm các hệ thống và trang thiết bị sau:

<b>-</b> Hệ thống thông tin (Instrumentation and warning systems): Là các đèn chỉ báovà đồng hồ trên bảng taplo (đồng hồ tốc độ động cơ, đồng hồ tốc độ xe, đènbáo nhiên liệu, đèn báo nhiệt độ làm mát, đèn báo tín hiệu rẽ, đèn báo độngcơ).

<b>-</b> Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu (Lighting and signaling systems): Gồm cácđèn chiếu sáng, đèn tín hiệu, cịi, các công tắc và các relay.

<b>-</b> Các hệ thống phụ: Hệ thống gạt nước và rửa kính ( Wiper and washersystems), hệ thống khóa cửa và chống trộm (Power door locks & Anti-theft),hệ thống nâng hạ kính, hệ thống nâng hạ ghế,…

<small> </small>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 dướicác bộ phận hay các cụm tương đối độc lập về chức năng như trước mà chúngđược kết hợp lại thành các vi mạch tích hợp, được xử lý và điều khiển thốngnhất bởi một bộ xử lý trung tâm, làm việc theo các chương trình đã được thiếtkế sẵn. Và nó được gọi là BCM (Body Control Module) bộ điều khiển hệ thốngđiện thân xe trên ô tô.

<i><b> 3.1.2 Các thành phần cơ bản trong mạch điện hệ thống điện thân xe</b></i>

<i> 3.1.2.1 Các thuật ngữ và ký hiệu</i>

Hình 3.2 Ký hiệu các thành phần điện và điện tử trên mạch của mạch điện thânxe

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

Hình 3.3 Dây điện trên xe

Dây điện là thành phần khơng thể thiếu trong sơ đồ mạch điện có chức năngnối các bộ phận điện của ô tô với nhau. Vì hệ thống dây dẫn trên ơ tơ cực kỳphức tạp, để thuận tiện cho quá trình kiểm tra sửa chữa ta sử dụng dây dẫn cócác màu khác nhau. Theo quy ước chung, chữ cái đầu tiên thể hiện màu nền củadây, chữ cái thứ 2 thể hiện màu sọc của dây. Ví dụ trên sơ đồ ký hiệu màu dâylà WHT – BLK có nghĩa là màu trắng sọc đen.

Dây điện được chia thành các nhóm: dây điện và cáp, các chi tiết nối

 Dây điện và cáp:

Có 3 loại dây điện và cáp chính được sử dụng trên xe ơ tơ.

<b>-</b> Dây điện áp thấp (dây bình thường): Loại dây điện này được sử dụng rộng rãitrên xe ơ tơ, nó bao gồm lõi dây dẫn điện và bọc cách điện.

<b>-</b> Cáp bọc: Loại cáp này được thiết kế để bảo vệ nó khỏi những nhiễu điện bênngồi, nó được sử dụng ở những khu vực sau: Cáp ăng ten của radio, tường tínhiệu cảm biến oxy,…

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

<b>-</b> Dây cao áp: Loại dây cáp được sử dụng làm một bộ phận của hệ thống đánhlửa của động cơ xăng. Cáp này bao gồm một lõi dẫn điện có bọc một lớp caosu cách điện dày để ngăn không cho điện cao áp bị rò rỉ.

<b>-</b> Các chi tiết cách điện : Các chi tiết cách điện bọc hay phủ lấy dây điện và cáp,hay gắn chắc chúng với các chi tiết khác nhằm bảo vệ dây điện khơng bị hưhỏng.

Hình 3.4 Cấu tạo của dây điện và cáp

 Các chi tiết nối:

Để hỗ trợ việc nối các chi tiết, dây điện được tập trung tại một số phần trênxe ô tô

 Hộp nối (J/P):

Hộp nối là một chi tiết mà ở đó các giắc nối của mạch điện được nhóm lạivới nhau. Thơng thường, nó bao gồm các chi tiết sau: bảng mạch in, cầu chì,relay và các thiết bị khác.

 Hộp rơ le (R/B):

Mặc dù rất giống với hộp nối, hộp rơ le khơng có các bảng mạch in cũng nhưkhơng có chức năng trung tâm kết nối.

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

Hình 3.5 Vị trí hộp nối, hộp relay trên xe

 Giắc nối dây

<b>-</b> Chức năng của giắc đấu là nối các cực của cùng một nhóm

<b>-</b> Khi đấu dây vào giắc nối, cần lưu ý vị trí các chân của giắc. Giắc cái có thứ tựchân được tính từ trái sang phải, từ trên xuống dưới. Giắc đực được đọc chântừ phải sang trái, từ trên xuống dưới.

Hình 3.6 Cách xác định chân giắc nối

Các bulong nối mát được sử dụng cho việc nối mát dây điện và các bộ phậnđiện với thân xe. Không giống như các bulong thông thường, bề mặt của cácbulong này được sơn màu xanh lá cây để tránh oxy hóa.

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

Hình 3.7 Cấu tạo các giắc nối – nối dây, bulong nối mát

 Cầu chì:

Cầu chì được lắp giữa cầu chì dịng cao và các thiết bị điện. Khi dòng điệnvượt quá một cường độ nhất định chạy qua mạch điện của một thiết bị nào đó,cầu chì sẽ nóng chảy để bảo vệ mạch điện. Có hai loại cầu chì được sử dụng:Cầu chì dẹp và cầu chì hộp.

Hình 3.8 Các loại cầu chì

 Cầu chì dịng cao (thanh cầu chì):

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

Một cầu chì dịng cao được lắp trong đường dây giữa nguồn điện và thiết bịđiện, dịng điện có cường độ lớn sẽ chạy qua cầu chì này. Nếu dịng lớn chạyqua gây nên dây điện bị chập vào thân xe, thanh cầu chì sẽ chảy ra để bảo vệdây điện. Có hai loại thanh cầu chì được sử dụng: loại hộp và loại thanh nối.

Hình 3.9 Cấu tạo của cầu chì và cầu chì dịng cao

<b>-</b> Một số loại cơng tắc vận hành bằng tay:

Hình 3.10 Loại cơng tắc xoay: khóa điện

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

Hình 3.11 Loại cơng tắc ấn: cơng tắc cảnh báo nguy hiểm

Hình 3.12 Loại cơng tắc bấp bênh: cơng tắc khóa cửa

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

Hình 3.13 Loại cơng tắc cần: cơng tắc tổng hợp

Công tắc vận hành bằng cách thay đổi nhiệt độ hay cường độ dịng điện

Hình 3.14 Cơng tắc phát hiện nhiệt độ

Hình 3.15 Cơng tắc phát hiện dịng điện

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

Hình 3.16 Cơng tắc vận hành bằng sự thay đổi mức dầu

Relay cho phép bật và tắt một dòng điện lớn bằng cách sử dụng dịng điệnnhỏ hơn. Tác dụng chính của relay trên xe điều khiển dòng lớn đi qua thiết bịđiện bằng các dòng điện nhỏ. Tùy theo nhu cầu sử dụng trên các thiết bị, ta có 3loại relay chính: Loại thường đóng, loại thường mở, loại tiếp điểm.

Hình 3.17 Relay điện tử

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

Hình 3.18 Relay bật tắt loại bản lề

<i><b> 3.1.3 Các yêu cầu kỹ thuật với hệ thống điện</b></i>

Nhiệt độ trong môi trường hoạt động: Tùy theo vùng khí hậu, thiết bị điệntrên ơ tơ được chia ra nhiều loại: Vùng lạnh và cực lạnh như ở Nga, Canada,Vùng ô đới như Nhật Bản, Mỹ, châu Âu, Nhiệt đới (Việt Nam, các nước ĐôngNam Á, châu Phi,…). Loại đặc biệt thường dùng cho các xe quân sự (sử dụngcho tất cả mọi vùng). Ngoài ra, nhiệt độ làm việc cũng liên quan đến vị trí lắpđặt của các bộ phận điện, điện tử trên xe. Vùng khoang động cơ có nhiệt độ khácao trong khi nhiệt độ tương đối ơn hịa bên trong xe.

Sự rung xóc: Các bộ phận điện trên ơ tơ phải chịu sự rung xóc với tần số từ50 – 250Hz, chịu được lực với gia tốc 150m/s<small>2</small>

Điện áp: Các thiết bị trên ô tô phải chịu được xung điện áp cao với biên độlên đến vài trăm voltage, xuất phát từ các cuộn dây khi có sự chuyển mạch. Độ ẩm: Các thiết bị điện phải chịu được độ ẩm cao thường có ở các nướcnhiệt đới. Độ ẩm cao kết hợp với khơng khí ơ nhiễm sẽ tạo ra hỗn hợp axitloãng, gây chập mạch hoặc hư hỏng chân các linh kiện và làm tăng điện trở tiếpxúc giữa các giắc nối.

Độ bền: Tất cả các hệ thống điện trên ô tô phải hoạt động tốt trong khoảng0.9 – 1.25 U định mức (Uđm = 14 V hoặc 28V) ít nhất trong thời gian bảo hànhcủa xe.

</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">

Nhiễu điện từ: Các thiết bị điện và điện tử chịu được nhiễu điện từ xuất pháttừ hệ thống đánh lửa và các nguồn khác.

Tĩnh điện: Các hạt mang điện tích (âm và dương) sẽ hình thành trong quátrình ma sát (giữa lốp xe với mặt đường, giữa quần áo với vỏ bọc ghế ngồi…).Các điện tích trái dấu sẽ tạo ra một điện tích khá lớn, khi phóng qua các chi tiếtsẽ gây hư hỏng.

<b>3.2 Hệ thống cung cấp điện</b>

Xe được trang bị rất nhiều thiết bị điện để người lái được an toàn và thuậntiện. Hoạt động tiêu thụ điện của các phụ tải không chỉ khi xe đang chạy mà cảkhi dừng hoạt động. Vì vậy, xe có trang bị thêm ắc quy để nguồn điện và hệthống nạp để tạo ra nguồn cung cấp điện khi động cơ đang hoạt động. Hệ thốngsạc cung cấp điện cho tất cả các thiết bị điện và cung cấp điện cho ắc quy. Hệ thống cung cấp điện trên xe ô tô gồm các thiết bị chính sau: Ắc quy, máyphát điện, bộ chỉnh lưu (được đặt trong máy phát điện), bộ chỉnh điện (được đặttrong máy phát điện), đèn báo sạc, cơng tắc máy.

Hình 3.19 Sơ đồ tổng qt hệ thống cung cấp điện

</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">

Khi động cơ không làm việc, ắc quy được dùng để cung cấp điện cho các phụtải điện trên xe hoạt động. Khi xe vận hành, ắc quy có chức năng dữ trữ nguồnđiện được sinh ra trong quá trình động cơ làm việc.

Ắc quy là một nguồn điện hóa học một chiều, cấu tạo bên trong ắc quy là quytrình hóa năng biến thành điện năng. Hiện nay, trên xe ô tô sử dụng phổ biếnhai loại ắc quy là ắc quy khô và ắc quy nước. Ắc quy nước có nhược điểm làphải thêm axit sau một thời gian vì axit bị bốc hơi, nhưng khi so sánh hai ắcquy cùng dung lượng thì ắc quy nước có thời gian sử dụng và tuổi thọ cao hơn.Theo tính chất dung dịch điện phân, ắc quy nước được chia ra các loại:

 Ắc quy axit: dung dịch điện phân là axit H<small>2 </small>SO<small>4 </small>.

 Ắc quy kiềm: dung dịch điện phân là KOH (Kali hidroxit) hoặc NaOH (Natrihidroxit).

Nếu so sánh hai hoặc ắc quy axit và kiềm thì ắc quy axit có suất điện độngmỗi ngăn cao hơn (~2V), điện trở trong nhỏ hơn, nên khi phóng với dịng lớnđộ sụt áp ít, chất lượng dành cho việc khởi động tốt hơn. Ắc quy kiềm có suấtđiện động mỗi ngăn khoảng 1.38V và giá thành cao hơn (2-3 lần) do sử dụngcác loại vật liệu quý hiếm như bạc, niken, cadimi, điện trở trong lớn hơn. Tuyvậy, ắc quy kiềm có độ bền cơ học cao và tuổi thọ cao hơn (4-5 lần), độ tin cậycao hơn khi sử dụng.

Hình 3.20 Cấu tạo ắc quy

</div>