Nghiên cứu hệ thống đèn chiếu sáng thông minh và hệ thống cân bằng điện tử trên ô tô đời mới đang lưu hành tại việt nam

LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian học tập dưới mái trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ
Chí Minh, được sự truyền đạt kiến thức và giúp đỡ tận tình của q thầy cơ Giảng viên
trong khoa cơ khí động lực là hành trang quý báu cho sự nhận thức và hiểu biết của chúng
em ngày hôm nay.
Trong suốt q trình học tập và hồn thành đồ án “ Nghiên cứu hệ thống đèn chiếu
sáng thông minh và hệ thống cân bằng điện tử trên ô tô đời mới đang lưu hành tại
Việt Nam”, chúng em đã nhận được sự hướng dẫn giúp đỡ tận tình của các thầy và các
bạn trong lớp. Với lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc chúng em xin được bày tỏ lời
cảm ơn chân thành tới ThS. Nguyễn Quốc Đạt, người thầy kính mến đã hết lịng giúp
đỡ, dạy bảo, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho chúng em trong suốt quá
trình thực hiện đồ án tốt nghiệp.
Dù đã rất cố gắng và nổ lực để thực hiện đề tài này, nhưng do kiến thức, thời gian còn
hạn hẹp nên khơng tránh khỏi những thiếu sót trong cách hiểu, cách trình bày. Vì vậy
chúng em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của q thầy cơ cùng các bạn.
Kính chúc ban giám hiệu, các thầy ln mạnh khỏe và thành công trong cuộc sống.
Luôn là ngọn đuốc soi đường cho thế hệ đàn em chúng em tiến bước thành cơng hơn trên
con đường khoa học, tuy khó khăn và thử thách nhưng đầy thú vị này.
Em xin chân thành cảm ơn.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 01 năm 2021
Sinh viên thực hiện

NGUYỄN THÀNH TRUNG
i


TÓM TẮT
Đề tài nghiên cứu hệ thống đèn chiếu sáng thông minh và hệ thống cân bằng điện
tử trên ô tô đời mới đang lưu hành tại Việt Nam. Mục đích chính của đề tài là tìm hiểu,
nghiên cứu về hệ thống đèn chiếu sáng thông minh và hệ thống cân bằng điện tử trên ô tô

đời mới nhằm nâng cao kiến thức và đóng góp một phần tài liệu cho quá trình học tập của
sinh viên.
Kết quả em đã biên soạn được một tập thuyết minh tổng quát về hai hệ thống có
thể là an tồn bậc nhất trên những chiếc xe ô tô hiện nay là hệ thống chiếu sáng thông
minh và hệ thống cân bằng điện tử. Em đã dựa trên cơ sở lý thuyết và tiếng anh chuyên
ngành đã học được để tìm hiểu và nghiên cứu hệ thống chiếu sáng thông minh và hệ thống
cân bằng điện tử trên xe ơ tơ. Tuy cịn nhiều thiếu sót nhưng em hy vọng sẽ đóng góp
được một ít cơng sức của mình để làm phong phú thêm cho tài liệu học tập tại khoa. Giúp
các bạn sinh viên có thể học hỏi và nghiên cứu các hệ thống mới trên xe ô tô hiện nay và
giúp các bạn sinh viên có các nhìn tổng qt hơn về hệ thống chiếu sáng thông minh và
hệ thống cân bằng điện tử.

ii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................... i
TÓM TẮT ..........................................................................................................................ii
MỤC LỤC ........................................................................................................................ iii
DANH MỤC HÌNH ẢNH ................................................................................................ vi
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ........................................................... x
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................................ 11
1.1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ......................................................................................... 11
1.2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU ................................................................................. 12
1.3. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ............................................................................... 12
1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................................... 12
CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG ĐÈN CHIẾU SÁNG THÔNG MINH .................................. 13
2.1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÈN CHIẾU SÁNG......................................... 13
2.2. HỆ THỐNG TỰ BẬT ĐÈN KHI TRỜI TỐI ........................................................ 14
2.2.1. Công tắc và cảm biến ánh sáng ....................................................................... 14

2.2.2. Chức năng ....................................................................................................... 15
2.2.3. Nguyên lý hoạt động: ...................................................................................... 15
2.3. HỆ THỐNG ĐÈN LIẾC ĐỘNG VÀ ĐÈN CHIẾU GÓC. .................................... 16
2.3.1. Đèn liếc động (Adaptive Front Light System) ................................................ 16
2.3.2. Cấu tạo ............................................................................................................. 16
2.3.3. Nguyên lý hoạt động ....................................................................................... 17
2.4. ĐÈN CHIẾU GÓC (INTELLIGENT CORCERING LIGHT) ............................. 19
2.4.1. Cấu tạo và vị trí ............................................................................................... 19
2.4.2. Tổng quan hệ thống ........................................................................................ 22
2.4.3. Sơ đồ mạch điện .............................................................................................. 25
2.4.4. Hệ thống giao tiếp CAN (Controller Area Network – CAN bus) ................... 27
2.4.5. Đèn chiếu góc động ......................................................................................... 29
2.4.6. Đèn chiếu góc tĩnh. .......................................................................................... 31
2.4.7. Cấu tạo ............................................................................................................. 33
2.4.8. Động cơ motor điều khiển ánh sáng theo góc lái (Động cơ bước) ................. 36
2.4.9. Lỗi hệ thống đèn chiếu góc ............................................................................. 37
iii


2.5. KẾT HỢP HỆ THỐNG ĐÈN LIẾC ĐỘNG VÀ ĐÈN CHIẾU GÓC. .................. 38
2.5.1. Cấu tạo ............................................................................................................. 38
2.5.2. Nguyên lý hoạt động ....................................................................................... 40
2.6. BMW HIGHBEAM ASSISTANT ........................................................................ 41
2.6.1. Tổng quan ........................................................................................................ 41
2.6.2. Sơ đồ hoạt động sơ khai của hệ thống BMW Highbeam Assistant ................ 43
2.6.3. Đối với phương tiện từ phía trước đi tới (di chuyển ngược chiều) ................. 44
2.6.4. Đối với phương tiện đi phía trước (di chuyển cùng chiều) ............................. 45
2.7. AUDI Matrix LED ................................................................................................. 47
2.7.1. Tổng quan ........................................................................................................ 47
2.7.2. Cấu tạo ............................................................................................................. 49

2.7.3. Hoạt động ........................................................................................................ 50
2.8. MERCEDES MULTIBEAM LED ........................................................................ 52
2.8.1. Cấu tạo ............................................................................................................. 52
2.8.2. Nguyên lý hoạt động ....................................................................................... 54
2.8.3. Công nghệ Digital Light. ................................................................................. 57
CHƯƠNG 3. HỆ THỐNG CÂN BẰNG ĐIỆN TỬ ........................................................ 63
3.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG CÂN BẰNG ĐIỆN TỬ.................. 63
3.2. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG CÂN BẰNG ĐIỆN TỬ ....................................... 64
3.3. NGUYÊN TẮC VẬT LÝ ...................................................................................... 68
3.3.1. Lực và Mơmen ................................................................................................ 68
3.4. KIỂM SỐT ĐỘNG LỰC HỌC CỦA XE........................................................... 70
3.5. TỔNG QUAN HỆ THỐNG .................................................................................. 72
3.5.1. Hệ thống và các thành phần ............................................................................ 72
3.6. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG ...................................................... 74
3.6.1. Mạch điều khiển (ta nghiên cứu trên phiên bản MK20) ................................. 74
3.6.2. Bộ điều khiển ABS với EDL/TCS/ ESP J104 ................................................. 76
3.6.3. Cảm biến góc lái G85 ...................................................................................... 78
3.6.4. Cảm biến gia tốc bên G200 ............................................................................. 81
3.6.5. Cảm biến gia tốc ly tâm G202 ......................................................................... 84
3.6.6. Cảm biến gia tốc dọc G251 ............................................................................. 87
3.6.7. Công tắc TCS/ESP E256 ................................................................................. 88
iv


3.6.8. Cảm biến áp suất phanh (1) G201 và cảm biến áp suất phanh (2) G214 ........ 89
3.6.9. Bầu trợ lực phanh chủ động và xy-lanh chính ................................................ 92
3.6.10. Bộ thuỷ lực .................................................................................................... 98
3.7. SƠ ĐỒ CHỨC NĂNG (trên phiên bản MK20) .................................................... 99
3.8. SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN ..........................................................................................101
3.8.1. Sơ đồ mạch điện ............................................................................................101

3.8.2. Nguyên lý hoạt động .....................................................................................104
3.9. TỰ CHẨN ĐOÁN ...............................................................................................105
3.9.1. Đọc mã lỗi .....................................................................................................105
3.9.2. Cảm biến tốc độ bánh xe ...............................................................................106
3.9.3. Các tính năng đặc biệt ...................................................................................106
3.9.4. Đèn cảnh báo và các nút bấm trong quá trình chẩn đoán. .............................107
3.9.5. Sửa chữa và điều chỉnh..................................................................................108
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................. 110
4.1. Kết luận. ...............................................................................................................110
4.2. Hướng phát triển đề tài. .......................................................................................110
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 111

v


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1: Cơng tắc điều khiển hệ thống đèn có tự động bật đèn đầu .............................. 14
Hình 2.2: Một số vị trí của cảm biến ánh sáng đặt trên ơ tơ ............................................ 14
Hình 2.3: Hệ thống đèn đầu tự động ................................................................................ 16
Hình 2.4: Sơ đồ cấu tạo cụm đèn Bi-xenon ..................................................................... 16
Hình 2.5: Cơ cấu điều chỉnh chế độ chiếu sáng của đèn BI-Xenon ................................ 17
Hình 2.6: Cơ cấu dẫn động đèn Bi-Xenon ....................................................................... 17
Hình 2.7: Đèn liếc tự động theo cung đường ................................................................... 18
Hình 2.8: Đèc liếc tự động điều chỉnh góc chiếu sáng khi xe đi đường dốc ................... 19
Hình 2.9: Sơ đồ vị trí các bộ phận của hệ thống đèn chiếu góc ....................................... 21
Hình 2.10: Sơ đồ hệ thống đèn chiếu góc ........................................................................ 22
Hình 2.11: Sơ đồ mạch điện bên phải của hệ thống đèn chiếu góc ................................. 25
Hình 2.12: Mạng CAN giảm đáng kể hệ thống dây điện ................................................. 27
Hình 2.13: Sơ đồ mạng điều khiển CAN ......................................................................... 28
Hình 2.14: Góc chiếu sáng của đèn góc động .................................................................. 29

Hình 2.15: Mơ phỏng ánh sáng của đèn khi vào cua ....................................................... 30
Hình 2.16: Khoảng chiếu sáng của đèn chiếc góc ........................................................... 30
Hình 2.17: Đèn chiếu góc khi vào giao lộ và khi đi lùi ................................................... 31
Hình 2.18: Cấu tạo đèn chiếu góc tĩnh ............................................................................. 32
Hình 2.19: Mơ phỏng khoảng chiếu sáng của đèn chiếu góc tĩnh ................................... 32
Hình 2.20: Đèn halogen cùng gương phản chiếu ánh sáng được bổ xung ...................... 33
Hình 2.21: Đèn chiếu sáng bên trái .................................................................................. 34
Hình 2.22: Mơ-đun cấp điện đầu ra cho đèn pha ............................................................. 34
Hình 2.23: Cấu tạo cụm đèn chiếu góc động ................................................................... 35
Hình 2.24: Bóng đèn xenon trong đèn chiếu góc động .................................................... 35
Hình 2.25: Cấu tạo động cơ bước .................................................................................... 36
Hình 2.26: Tấm phản xạ ánh sáng khi xe vào cua tĩnh .................................................... 37
Hình 2.27: Nắp để tháo bóng đèn chiếu góc tĩnh ............................................................. 37
Hình 2.28: Lỗi hệ thống đèn chiếu góc trên bảng điều khiển .......................................... 37
Hình 2.29: Hình minh họa hệ thống đèn pha thích ứng của BMW từ các xe 5 Series của
hãng. Audi, Mercedes, Toyota và các nhà sản xuất xe hơi khác cũng cung cấp loại đèn 38
Hình 2.30: Cơ cấu điều khiển luồng ánh sáng ................................................................. 39
vi


Hình 2.31: Adaptive headlights HELLA ......................................................................... 39
Hình 2.32: Sơ đồ tổng quan hệ thống VARILIS .............................................................. 40
Hình 2.33: Đèn liếc theo hướng đánh lái của người lái trong trị trấn .............................. 40
Hình 2.37: BMW Adaptive LED ..................................................................................... 41
Hình 2.38: Cơng tắc và đèn báo hiệu đèn pha trên táp-lô của BMW. ............................. 42
Hình 2.39: Hệ thống High Beam Assistant trên BMW.................................................... 42
Hình 2.40: Camera tự động gắn trên kính chắn gió ......................................................... 43
Hình 2.41: Sơ đồ hoạt động của hệ thống Highbeam Assistant ...................................... 43
Hình 2.42: Tính năng chống chói cho các phương tiện đi ngược chiều .......................... 44
Hình 2.43: Đèn pha bên trái tự động chuyển qua đèn chiếu khi xe ngược chiều tới gần 44

Hình 2.44: Hình ảnh thực tế đèn pha điều chỉnh ánh sáng giúp chống chói cho xe đi
ngược chiều ...................................................................................................................... 44
Hình 2.45: Đèn bên trái tự động chuyển từ đèn chiếu xa (đèn pha) sang đèn chiếu gần 45
Hình 2.46: Đèn pha tự động điều chỉnh ánh sáng giúp chống chói cho xe đi phía trước 45
Hình 2.47: Hình ảnh thực tế của đèn pha phân bố ánh sáng để khơng làm chói xe phía
trước ................................................................................................................................. 46
Hình 2.48: Khi xe gặp xe đi cùng chiều và ngược chiều cùng lúc .................................. 46
Hình 2.49: Hình ảnh thực tế khi xe gặp hai trường hợp cùng lúc .................................... 47
Hình 2.50: Đèn chiếu góc được trang bị trên xe BMW ................................................... 47
Hình 2.51: Sơ đồ hoạt động của hệ thống Matrix LED ................................................... 48
Hình 2.52: Mơ hình hệ thống Matrix LED với camera được đặt trên kính chắn gió ...... 48
Hình 2.53: Cấu tạo của cụm đèn Matrix LED ................................................................. 49
Hình 2.54: Cấu tạo của cụm Matrix LED high-beam ...................................................... 49
Hình 2.55: Hệ thống Matrix LED tự động phát hiện xe phía trước ................................. 50
Hình 2.56: Đèn LED tự động điều chỉnh khoảng chiếu sáng .......................................... 50
Hình 2.57: Điều chỉnh khoảng sáng ................................................................................. 50
Hình 2.58: Đèn pha Matrix LED thay đổi độ sáng của dải LED giúp đèn uốn cong theo
góc lái ............................................................................................................................... 51
Hình 2.59: So sánh giữa hệ thống chiếu sáng thông thường với hệ thống Matrix LED .. 51
Hình 2.60: Chức năng đèn cảnh báo của hệ thống Matrix LED ...................................... 52
Hình 2.61: Cụm đèn đầu LED của Mercedes-benz E-class ............................................. 53
Hình 2.62: Cấu tạo đèn Multibeam LED ......................................................................... 53
Hình 2.63: Hình 84 bóng đèn LED được xếp thành ba hàng ........................................... 54
vii


Hình 2.64: Một số đèn LED tắt đi để giúp chống chói cho các phương tiện giao thơng . 55
Hình 2.65: Tính năng chiếu sáng theo đường cua ........................................................... 55
Hình 2.66: Các khoảng chiếu sáng của hệ thống đèn thông minh ................................... 56
Hình 2.67: Hệ thống đèn thơng minh chiếu sáng theo điều kiện thời tiết ....................... 57

Hình 2.69: Cơng nghệ chiếu sáng của đèn LED .............................................................. 57
Hình 2.70: Digital Light hiển thị trên mặt đường khi xe đi vào khu vực thi cơng .......... 59
Hình 2.71: Digital Light hiển thị trên mặt đường khi xe đi vào khu vực hẹp ................. 59
Hình 2.72: Digital Light hiển thị trên mặt đường khi xe phát hiện vật thể phía trước .... 59
Hình 2.73: Digital Light hiển thị trên mặt đường khi bên ngồi có nhiệt độ thấp........... 60
Hình 2.74: Digital Light hiển thị trên mặt đường khi có phương tiện phía sau vượt lên 60
Hình 2.75: Hệ thống Digital Light hiển thị trên mặt đường khi xe đi chệch làn đường .. 60
Hình 2.76: Hệ thống Digital Light hiển thị trên mặt đường báo khoảng cách ................ 61
Hình 2.77: Hệ thống Digital Light hiển thị trên mặt đường báo giữ khoảng cách .......... 61
Hình 2.78: Hệ thống Digital Light hiển thị trên mặt đường báo vượt quá tốc độ ........... 61
Hình 2.79: Hệ thống Digital Light hiển thị trên mặt đường chỉ dẫn hướng đi ................ 62
Hình 3.1: Chiếc xe đầu tiên được trang bị ABS là Felicia của hãng Škoda .................... 65
Hình 3.2: Sự khác nhau cơ bản của hai hệ thống ............................................................. 67
Hình 3.3: Đường trịn thể hiện lực ma sát ........................................................................ 69
Hình 3.4: Sự dẫn động của bánh xích khi vào cua ........................................................... 70
Hình 3.5: Xe bị trượt khi phanh gấp khi khơng có ESP .................................................. 71
Hình 3.6: Giai đoạn khi xe giữ ổn định khi gặp chướng ngại vật .................................... 71
Hình 3.7: Xe lấy lấy độ ổn định khi hệ thống ESP kết thúc ............................................ 72
Hình 3.8: Tổng quan hệ thống ESP .................................................................................. 73
Hình 3.9: Sơ đồ hoạt động của hệ thống ESP .................................................................. 74
Hình 3.10: Sơ đồ làm việc của hệ thống ESP .................................................................. 75
Hình 3.11: Bộ điều khiển thuỷ lực ABS .......................................................................... 77
Hình 3.12: Sơ đồ mạch điện của bộ điều khiển ABS....................................................... 78
Hình 3.13: Cảm biến góc lái G85..................................................................................... 79
Hình 3.14: Sơ đồ mạch điện của cảm biến góc lái ........................................................... 79
Hình 3.15: Cấu tạo cảm biến góc lái G85 ........................................................................ 80
Hình 3.16: Cảm biến gia tốc bên G200 ............................................................................ 81
Hình 3.17: Mạch điện của cảm biến gia tốc bên .............................................................. 82
viii

Hình 3.18: Nguyên lý điện dung ...................................................................................... 83
Hình 3.19: Nguyên lý làm việc của cảm biến gia tốc bên ............................................... 83
Hình 3.20: Cảm biến gia tốc ly tâm G202 ....................................................................... 84
Hình 3.21: Mạch điện của cảm biến gia tốc ly tâm.......................................................... 85
Hình 3.22: Cấu tạo của cảm biến gia tốc ly tâm G202 .................................................... 85
Hình 3.23: Nguyên lý hoạt động của cảm biến gia tốc ly tâm G202 ............................... 86
Hình 3.24: Cảm biến gia tốc dọc G251 ............................................................................ 87
Hình 3.25: Sơ đồ mạch điện của cảm biến gia tốc dọc G251 .......................................... 88
Hình 3.26: Sơ đồ mạch điện của cơng tắc của chức năng ESP/TCS ............................... 89
Hình 3.27: Sơ đồ mạch điện của cảm biến áp suất phanh................................................ 90
Hình 3.28: Cảm biến áp suất phanh là cảm biến điện dung. ............................................ 91
Hình 3.29: Nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suất phanh. ........................................ 91
Hình 3.30: Bầu trợ lực phanh chủ động với xy-lanh chính.............................................. 92
Hình 3.31: Sơ đồ mạch điện của bầu trợ lực phanh chủ động và công tắc nhận diện lực
phanh ................................................................................................................................ 93
Hình 3.32: Sơ đồ cấu tạo bầu trợ phanh chính ................................................................. 93
Hình 3.33: Sơ đồ cấu tạo bộ van điện từ .......................................................................... 94
Hình 3.34: Mơ phỏng nguyên lý làm việc của công tắc phát hiện lực phanh .................. 95
Hình 3.35: Mơ phỏng hoạt động của van điện từ ............................................................. 96
Hình 3.36: Nguyên lý hoạt động của cơng tắc nhận diện lực phanh (F83) ..................... 97
Hình 3.37: Sơ đồ mạch điện của rơ-le triệt tiêu đèn phanh ............................................. 97
Hình 3.38: Bộ điều khiển thuỷ lực ................................................................................... 98
Hình 3.39: Sơ đồ tổng quan các bộ phận của hệ thống thuỷ lực...................................... 99
Hình 3.40: Giai đoạn tăng áp suất phanh ....................................................................... 100
Hình 3.41: Giai đoạn duy trì và giảm áp lực phanh ....................................................... 101
Hình 3.42: Sơ đồ mạch điện của hệ thống cân bằng điện tử (MK20)............................ 102
Hình 3.43: Chẩn đốn các lỗi của hệ thống ESP thơng qua máy chẩn đốn ................. 106
Hình 3.44: Bảng đèn cảnh báo của hệ thống ESP .......................................................... 108

ix


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
ABS

Anti-lock Braking System

ADAS

Advanced Driver Assistance Systems

AFS

Adaptive Frontlight System

AHS

Active Handling System

CAN

Controller Area Network

DSC

Dynamic Stability Control

EBC

Electronic Braking Control

EBD

Electronic Brake-force Distribution

ECU

Electronic Control Unit

EDL

Electronic Differential Lock

ESP

Electronic Stability Programs

HID

High Intensity Discharge

LED

Light Emitting Diode

OBD

On Board Diagnostics

PSM

Porsche Stability Management

STS

StabiliTrack Stability

TCS

Traction Control System

VARILIS

Variable Intelligent Lighting System

VDC

Vehicle Dynamics Control

VSC

Vehical Stability Cont
x


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trong những năm gần đây, nền kinh tế của nước ta phát triển rất nhanh chóng và
mạnh mẽ, để đạt được kết quả này thì có sự đóng góp rất lớn của các ngành cơng nghiệp,

một trong số đó là ngành cơng nghệ kỹ thuật ô tô. Những chiếc ô tô hiện đại đang dần trở
nên thông minh hơn bao giờ hết. Chúng khơng chỉ được hồn thiện về kiểu dáng mà cịn
được trang bị những tính năng rất hiện đại giúp chiếc xe trở nên an toàn và mang lại những
cảm giác trải nghiệm cực kì thú vị cho khơng chỉ người lái mà còn mang đến trải nghiệm
cho người ngồi băng ghế sau.
Ơ tơ ngày càng thơng minh hơn - nhiều hệ thống camera và cảm biến tích hợp khác
nhau hiện có thể giúp bạn lùi xe an tồn, đỗ xe, tránh va chạm, đi đúng làn đường của
mình, cảnh báo bạn có xe ở điểm mù và bổ sung tầm nhìn vào ban đêm, trong số các tính
năng khác. Hệ thống Hỗ trợ Người lái Nâng cao (ADAS) có các khả năng này thường sử
dụng công nghệ dựa trên tầm nhìn nhúng, RADAR và / hoặc LiDAR để liên tục giám sát
mơi trường bên ngồi xe.
Từ những tính năng an tồn bị động như túi khí đến những tính năng an tồn chủ
động như hệ thống chống bó cứng phanh ABS, hệ thống phanh tự động khẩn cấp, hệ thống
phân phối lực phanh EBD. Tất cả các tính năng an tồn nói trên đều phục vụ một mục
đích là để đảm bảo an toàn cho người ngồi trong xe, giảm thiểu tối đa khả năng tai nạn.
Điều này cho thấy một chiếc xe càng thơng minh thì càng an toàn.
Việt Nam đang càng ngày càng phát triển đồng nghĩa với việc số lượng xe ô tô lưu
thông trên đường ngày một nhiều, do đó khả năng gây tai nạn càng ngày càng lớn, đó là
chưa kể Việt Nam là đất nước tiêu thụ rượu bia thuộc top đầu thế giới.
Theo thống kê của Bộ GTVT thì số lượng xe lưu thông vào ban ngày nhiều gấp 3 lần
số lượng xe lưu thông vào ban đêm, nhưng số vụ tai nạn giao thông vào ban đêm lại cao
gấp 3 lần số vụ tai nạn giao thơng vào ban ngày. Có thể do nhiều nguyên nhân nhưng 2
trong những nguyên nhân chính đó là hệ thống chiếu sáng và hệ thống cân bằng điện tử
11


giúp xe bám đường và không bị trượt khi phanh gấp. Điều này đã khiến các hãng sản xuất
ô tô lớn trên thế giới không ngừng phát triển các hệ thống giúp xe an tồn hơn.
Do đó em được định hướng và quyết định chọn đề tài về 2 hệ thống an tồn và hiện
đại bậc nhất trên ơ tơ, đó là đề tài “Nghiên cứu hệ thống đèn chiếu sáng thông minh và

hệ thống cân bằng điện tử trên ô tô đời mới đang lưu hành tại Việt Nam”. Từ đó
nhóm em chắt lọc tài liệu giúp các bạn sinh viên có thể tiếp cận trực tiếp với những cơng
nghệ mới thay vì tài liệu tràn lan trên internet.
1.2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu về hệ thống đèn chiếu sáng thông minh trên ô tô
- Nghiên cứu về hệ thống cân bằng điện tử trên ô tô đời mới đang lưu hành tại Việt Nam
- Cung cấp tài liệu về cơ sở lý thuyết, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống đèn
chiếu sáng thông minh và hệ thống cân bằng điện tử trên xe ô tơ.
1.3. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Nhóm tìm hiểu và nghiên cứu về:
- Hệ thống đèn chiếu sáng thông minh
- Hệ thống cân bằng điện tử
1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Phương pháp nghiên cứu chủ yếu là phương pháp nghiên cứu lý thuyết, tìm tịi tài liệu
để tổng hợp kiến thức
- Vận dụng kiến thức kiếm được để có thể tìm ra hướng phát triển thêm cho hệ thống đèn
chiếu sáng thông minh và hệ thống cân bằng điện tử

12


CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG ĐÈN CHIẾU SÁNG THÔNG MINH
2.1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÈN CHIẾU SÁNG
Hệ thống đèn xe là một trong những bộ phận cực kỳ quan trọng trên xe, là con mắt
thứ 2 của người lái. Đèn xe khơng những hỗ trợ tầm nhìn cho người lái và cịn là dấu hiệu
để các phương tiện lưu thơng khác nhận dạng chiếc xe, từ đó có thể đảm bảo tính an tồn
cho người lái.
Hiện nay trên ơ tơ gồm có các loại đèn sau:
+ Đèn chiếu xa (

): Được gắn phía trước đầu xe. Cho phép người lái có tầm nhìn xa

hơn, đèn có thể chiếu sáng ở tầm cao nhất định để nhìn biển báo giao thơng giúp người
lái chủ động xử lý các vấn đề trên đường. Vì ánh sáng phát ra từ đèn pha cao nên khi di
chuyển trong trung tâm thành phố hay khu đơ thị có đơng phương tiện giao thơng người lái
cần sử dụng đèn chiếu gần để khơng lóa mắt đến phương tiện phía trước.
+ Đèn chiếu gần (

): Được gắn phía trước đầu xe. Ánh sáng chiếu ở tầm gần xe và

rộng ra hai bên, ánh sáng rọi xuống mặt đường giúp lái xe quan sát mặt đường dễ dàng
tránh những vật cản phía trước. Khi đi trên đường cao tốc do di chuyển với tốc độ cao nên
cần tầm nhìn xa, chúng ta nên chuyển sang chế độ pha để di chuyển an tồn hơn.
+ Đèn xi-nhan (đèn tín hiệu

): Được gắn phía trước và sau xe. Người lái sử dụng

để báo hiệu hướng đi của xe cho các phương tiện xung quanh nhận biết. Ngoài ra đèn xinhan còn được dùng để cảnh báo va chạm nguy hiểm khi bật công tắc Hazard (Xe gặp sự
cố và bắt buộc phải đỗ trên đường, xe đang di chuyển trong trường hợp khẩn cấp,…).
+ Đèn sương mù (

): Được gắn phía trước đầu xe (bên dưới cụm đèn đầu). Có công

dụng tăng khả năng nhận biết cho các phương tiện giao thơng ở phía trước trong điều kiện
thời tiết xấu (sương mù, nhiều bụi, khói làm giảm khả năng quan sát của người lái xe).
+ Đèn kích thước: Được gắn phía sau xe. Có chức năng cảnh báo cho các phương tiện
phía sau như báo vị trí khoảng cách của xe, xe phanh, xe rẽ hướng, xe đi lùi.
+ Trên xe cịn có một số đèn khác như đèn biển số, đèn nội thất…
13

2.2. HỆ THỐNG TỰ BẬT ĐÈN KHI TRỜI TỐI
2.2.1. Công tắc và cảm biến ánh sáng
Khi trời bắt đầu tối hay khi xe bắt đầu chạy vào vùng có ánh sáng yếu hoặc khơng
có ánh sáng như là đi qua hầm thì một cảm biến được gắn trên đầu bảng điều khiển, gần
chân kính chắn gió (đối với hãng xe Toyota ) sẽ xác định thời điểm đèn được bật tự động
và tắt đi khi xe đi vào vùng có ánh sáng đầy đủ, điều quan trọng là phải đảm bảo rẳng cảm
biến ánh sáng không bị che khuất, nếu nó bị che bởi một mảnh giấy hoặc bằng tài liệu tài
xế để trên táp-lơ, nó sẽ cảm nhận được điều kiện ánh sáng yếu và đèn vẫn sẽ bật dù xe
chạy trong điều kiện ánh sáng đầy đủ.

Hình 2.1: Cơng tắc điều khiển hệ thống đèn có tự động bật đèn đầu
Một số vị trí có thể tìm thấy cảm biến ánh sáng trên xe ô tô:

- Gắn trên kính chắn gió bên cạnh cảm biến mưa
- Gắn sau gương chiếu hậu
- Trên táp-lo dưới chân kính chắn gió

Hình 2.2: Một số vị trí của cảm biến ánh sáng đặt trên ô tô
14


2.2.2. Chức năng
Nguyên nhân: khi đi trên đường cao tốc, đường vắng hay đoạn đường thiếu sáng
người lái thường bật đèn pha để tăng khả năng quan sát phía trước. Nhưng khi đi vào trong
thành phố hay khu dân cư người lái thường quên chuyển sang đèn chiếu gần làm cho
người điều khiển phương tiện phía trước chói mắt, giảm khả năng quan sát của người lái
từ đó gây ra những tai nạn đáng tiếc.
Giải pháp: dùng cảm biến ánh sáng để nhận biết có xe đi ngược chiều, từ đó cảm biến
gửi tín hiệu về mạch điều khiển để điều khiển đèn pha thành đèn cốt

Kết quả: giảm thao tác đối với người lái từ đó giúp người lái tập trung quan sát hoạt
động trên đường, giảm các tai nạn xảy ra khơng đáng có.
Hệ thống đèn đầu tự động gồm 2 chức năng:
- Đèn đầu sẽ tự động được bật khi môi trường ánh sáng xung quanh xe không đảm bảo
điều kiện lái xe.
- Hệ thống tự động chuyển pha-cốt
2.2.3. Nguyên lý hoạt động:
Cảm biến ánh sáng sẽ tự động xác định độ mạnh yếu ánh sáng xung quanh xe khi
xe đang hoạt động, (thường thì trong khoảng 0,0001 lux đến 40 lux), từ đó cảm biến sẽ
phát ra một tín hiệu xung. Tín hiệu được gửi về bộ điều khiển ECU, khi nhận thấy không
đảm bảo điều kiện ánh sáng quan sát của xe, ECU kích hoạt Relay để bật đèn đầu sáng
lên và sẽ tắt đi khi có đủ ánh sáng. Ở chế độ Auto xe di chuyển ở tốc độ cao ECU tự động
bật đèn pha, nhưng khi xe đối diện chiếu ánh sáng vào cảm biến quang được đặt sau kính
chắn gió, tín hiệu cảm biến được gửi về ECU, ECU ngưng cấp nguồn đến Relay đèn pha
khi đó đèn pha tắt.
Ưu điểm:
- Khi đi vào hầm tối giúp tránh đi việc người lái quên bật đèn đầu.
- Giảm tiêu hao điện năng của bình ắc quy khi người lái quên tắt đèn đầu.
15


- Tự động bật tắt đèn pha giúp giảm thao tác cho người lái và tránh chói mắt người lái
đối diện.

Hình 2.3: Hệ thống đèn đầu tự động
2.3. HỆ THỐNG ĐÈN LIẾC ĐỘNG VÀ ĐÈN CHIẾU GÓC.
2.3.1. Đèn liếc động (Adaptive Front Light System)
Một trong nhiều nguyên nhân gây ra các tai nạn ở các cung đường đèo khúc khủy
hay đường thôn quê ngõ ngách với hàng cây rậm rạp 2 bên đó chính là thiếu ánh sáng vào
khu vực cần quan sát vì xe chỉ có thể chiếu ánh sáng thẳng mà không thể chiếu sáng theo

cung đường cua để người lái có thể phản ứng khi có những trường hợp bất ngờ xảy ra.
Hiện nay đã có rất nhiều phương pháp được đưa ra để giải quyết vấn đề này, dùng phụ
kiện trợ sáng để mở rộng vùng chiếu sáng hay điều chỉnh ánh sáng động theo vòng cua
của xe. Để tiết kiệm chi phí và khơng chiếm diện tích phần đầu xe ơ tơ, phương pháp tối
ưu đó chính là điều chỉnh ánh sáng theo vơ lăng người lái.
2.3.2. Cấu tạo

Hình 2.4: Sơ đồ cấu tạo cụm đèn Bi-xenon
16


- Hệ thống đèn bi-xenon: Gương cầu, bộ chuyển đổi pha-cốt, cơ cấu dẫn động, bóng
xenon, đế đèn.
- Cảm biến góc lái: Có cơng dụng ghi lại góc xoay của vơ lăng và gửi tín hiệu về ECU
để hệ thống biết người lái đang di chuyển về phía nào.
- Cảm biến tốc độ xe: Để nhận biết tốc độ thực tế mà xe đang chạy.
- Cảm biến gia tốc: Được dùng để đo lực dọc, ngang, thẳng đứng theo 3 trục x, y, z của
ô tô, sự thay đổi chiều cao thân xe được gửi về hệ thống ECU để điều chỉnh khu vực chiếu
sáng thân xe.

Hình 2.5: Cơ cấu điều chỉnh chế độ chiếu sáng của đèn BI-Xenon

Hình 2.6: Cơ cấu dẫn động đèn Bi-Xenon
2.3.3. Nguyên lý hoạt động
Các cảm biến thu thập dữ liệu được gửi đến bộ ECU từ đó bộ điều khiển điện tử
có thể tính toán để điều chỉnh đèn pha một cách hợp lý theo điều kiện đường mà xe đang
di chuyển. Khi nhận được tín hiệu xe thay đổi hướng đi, cơ cấu điều khiển sẽ nhờ động
17

cơ servo để điều khiển vùng chiếu sáng theo hướng đi lên đến 150 so với vị trí ban đầu
của mỗi bóng đèn. Xe có trang bị hệ thống tự cân bằng (self-leveling system), khi xe
không trang bị hệ thống tự cân bằng (self-leveling system) leo lên đá hay dốc ánh sáng
đèn đầu sẽ chiếu lên trời gây chói cho phương tiện phía trước, nhưng nếu xe trang bị SLS
(cảm biến gia tốc gửi tín hiệu về ECU) sẽ điều chỉnh cụm đèn đầu hướng xuống giúp an
toàn cho người lái xung quanh.
Ưu điểm:
- Chiếu sáng linh hoạt khi xe vào các khúc cua.
- Phù hợp với mọi điều kiện đường xá.
Hạn chế:
- Không thể chiếu sáng khi xe rẽ ngang hay khúc cua lớn.

Hình 2.7: Đèn liếc tự động theo cung đường

18


Hình 2.8: Đèc liếc tự động điều chỉnh góc chiếu sáng khi xe đi đường dốc
2.4. ĐÈN CHIẾU GÓC (INTELLIGENT CORCERING LIGHT)
2.4.1. Cấu tạo và vị trí
Sơ đồ cho thấy vị trí của các bộ phận điều khiển và các bộ phận tạo nên hệ thống
đèn khi vào cua trên xe. Các vị trí gần như giống nhau ở tất cả các loại xe.

19


20


Hình 2.9: Sơ đồ vị trí các bộ phận của hệ thống đèn chiếu góc

Hệ thống đèn chiếu góc gồm có:
- Bộ phận điều khiển ánh sáng của đèn pha khi vào cua J745
- Đèn pha bên phải với mô-đun đầu ra cho đèn pha bên phải J668
- Đèn pha bên trái với mô-đun đầu ra cho đèn pha bên trái J667
- Bộ điều khiển ABS J004, gắn trong khoang động cơ J104
- Cảm biến góc lái G85, tích hợp trong cột lái
21


- Bộ điều khiển trung tâm được tích hợp trong ECU tổng của xe J519, được gắn
phía sau hộp cầu chì
2.4.2. Tổng quan hệ thống

Hình 2.10: Sơ đồ hệ thống đèn chiếu góc
Bộ phận thu thập thơng tin (cảm biến):
G474 – cảm biến vị trí mơ-đun xoay trái (tuỳ loại phụ thuộc vào nhà sản xuất)
G67 – cảm biến đòn bẩy của bánh sau bên trái*
G77 – cảm biến đòn bẩy của bánh sau bên phải*
22


G78 – cảm biến đòn bẩy của bánh trước bên trái*
G289 – cảm biến đòn bẩy của bánh trước bên phải*
G475 – cảm biến vị trí mơ-đun xoay phải (tuỳ loại phụ thuộc vào nhà sản xuất)
G85 – cảm biến góc lái vơ-lăng
G44 – cảm biến tốc độ bánh sau phải
G45 – cảm biến tốc độ bánh trước trái
G46 – cảm biến tốc độ bánh sau phải
G47 – cảm biến tốc độ bánh trước trái
J285 – bộ điều khiển với màn hình hiển thị

E1 – cơng tắc đèn
F4 – cơng tắc đèn đảo chiều
Bộ phận tiếp nhận thông tin và xử lý:
J745 – bộ phận điều khiển dải đèn pha và đèn chiếu sáng khi vào cua
J104 – bộ điều khiển hệ thống chống bó cứng (ABS)
J533 – kênh giao diện chẩn đốn dữ liệu CAN
J667 – mơ-đun cấp điện đầu ra cho đèn pha bên trái
J668 – mô-đun cấp điện đầu ra cho đèn pha bên phải
J197 – bộ điều khiển hệ thống treo thích ứng**
J220 – bộ điều khiển cơ điện tử
J527 – bộ điều khiển điện tử cột lái (trục tay lái)
J519 – bộ điều khiển cung cấp nguồn được tích hợp trong ECU tổng
Bộ phận chấp hành (phần tử điều khiển, mô-tơ, đèn):

23


L148 – bóng đèn chiếu sáng góc trái
V48 – động cơ mô-tơ điều khiển dải đèn pha bên trái
V318 – động cơ mô-tơ điều khiển ánh sáng khi vào cua bên trái
L149 – bóng đèn chiếu sáng góc phải
V49 – động cơ mô-tơ điều khiển dải đèn pha bên phải
V319 – động cơ mô-tơ điều khiển ánh sáng khi vào cua bên phải
N395 – van điện tử (solenoid) điều chỉnh màn chắn ở đèn pha bên trái
N396 – van điện tử (solenoid) điều chỉnh màn chắn ở đèn pha bên phải
J343 – bộ điều khiển đèn xenon (xả khí) bên trái
L13 – bóng đèn xenon (đèn xả khí HID) bên trái
J344 – bộ điều khiển đèn xenon (xả khí) bên phải
L14 – bóng đèn xenon (đèn xả khí HID) bên phải
M5 – đèn tín hiệu phía trước bên trái

M7 – đèn tín hiệu phía sau bên phải
*chỉ những xe khơng có hệ thống treo khí nén
**chỉ những xe có hệ thống treo khí nén
Giải thích thêm về bóng đèn xenon (đèn xả khí HID): Đèn xenon, cịn được gọi là
đèn pha xả khí HID. Nó thay thế dây vonfram truyền thống bằng khí heli áp suất cao được
bọc trong ống thạch anh để cung cấp nhiệt độ màu cao hơn và chiếu sáng tập trung hơn.
Nguyên lý phát quang được lấp đầy trong một ống thủy tinh thạch anh chống tia UV với
nhiều loại khí hóa học, hầu hết là Xenon và iodide, sau đó 12volt thơng qua bộ tăng áp
(Ballast). Điện áp một chiều được tăng tức thời lên điện áp 23.000volt và các electron
helium trong ống thạch anh bị kích thích bởi biên độ điện áp cao để tạo ra nguồn sáng
giữa hai điện cực. Điều này được gọi là xả khí. Ánh sáng hồ quang siêu mạnh màu trắng
24


do helium tạo ra có thể làm tăng giá trị nhiệt độ màu của ánh sáng, tương tự như ánh sáng
trắng trong ngày. Dòng điện cần thiết cho hoạt động HID chỉ là 3,5A và độ sáng gấp ba
lần so với bóng đèn halogen truyền thống. Tuổi thọ dài hơn so với đèn halogen gấp 10
lần.
Chú ý: Nếu xe có hệ thống treo khí nén, thơng tin về sự lên xuống của xe (cảm
biến đòn bẩy) được gởi trực tiếp từ bộ điều khiển hệ thống treo thích ứng (J197) đến bộ
chẩn đốn dữ liệu CAN (J533), ở đó nó có thể truy cập bằng bộ điều khiển ánh sáng khi
vào cua và đèn pha. Trên xe khơng có hệ thống treo khí nén, bộ phận điều khiển nhận
thơng tin từ cảm biến đòn bẩy.
2.4.3. Sơ đồ mạch điện
*chỉ những xe khơng có hệ thống treo khí nén
**chỉ những xe có hệ thống treo khí nén

Hình 2.11: Sơ đồ mạch điện bên phải của hệ thống đèn chiếu góc
N396 – van điện tử (solenoid) điều chỉnh màn chắn ở đèn pha bên phải
25