ĐỒ án cơ điện tử THIẾT kế TÍNH TOÁN hệ THỐNG điều KHIỂN KHOÁ cửa và CHỐNG TRỘM TRÊN Ô TÔ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ
NĂM HỌC 2019 – 2020

TÊN ĐỀ TÀI: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU
KHIỂN ĐIỆN TỬ KHĨA CỬA VÀ CHỐNG TRỘM
Giáo viên hướng dẫn:
Sinh viên thực hiện:
Lớp:
Mã sinh viên:

HÀ NỘI - 2020


ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD:

MỞ ĐẦU........................................................................................................................... 1
CHƯƠNG I....................................................................................................................... 2
TỔNG QUAN VỀ CƠ ĐIỆN TỬ TRÊN ÔTÔ...............................................................2
1.1.Khái niệm cơ điện tử..................................................................................................2
1.1.1.Định nghĩa................................................................................................................ 2
1.1.2.Các thành phần của hệ thống cơ điện tử trên ô tô................................................3
1.2.Hệ thống cơ điện tử trên ô tô.....................................................................................5
1.2.1.Các hệ thống điều khiển động cơ...........................................................................5
1.2.2.Các hệ thống điều khiển thân xe............................................................................9
1.2.3.Các hệ thống điều khiển gầm ô tô........................................................................13
CHƯƠNG II................................................................................................................... 15

TÍNH TỐN THIẾT KẾ MƠ PHỎNG HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ TRÊN ÔTÔ....15
2.1.Lựa chọn phương án thiết kế..................................................................................15
2.1.1.Giới thiệu xe Mazda 3 2016..................................................................................15
2.1.1.1.Hệ thống điều khiển điện tử khóa cửa và chống trộm.....................................22
2.1.2.Nguyên lý hoạt động..............................................................................................27
2.1.2.1.Chức năng điều khiển khóa (mở khóa) bằng cơng tắc....................................27
2.1.2.2.Chức năng khóa (mở khóa) cửa bằng chìa.......................................................30
2.1.2.3.Chức năng mở khóa 2 bước (cửa của người lái)..............................................31
2.1.2.4.Chức năng qn chìa..........................................................................................32
2.1.2.5.Hệ thống điều khiển khóa cửa bằng ECU........................................................34
2.1.3.Hệ thống điều khiển khóa cửa từ xa....................................................................36
2.1.3.1.Khái quát............................................................................................................36
2.1.3.2.Cấu tạo…………………………………………………………………………..40
2.1.3.3.Nguyên lý hoạt động...........................................................................................42
SVTH:

LỚP:


ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD:

2.1.4.Hệ thống mã hóa chìa khóa và chống trộm.........................................................47
2.1.4.1.Khái quát............................................................................................................47
2.1.4.2.Chức năng...........................................................................................................48
2.1.5.Phân tích và thiết kế hệ thống khóa cửa điện tử và chống trộm trên ơ tơ........50
2.1.5.1.Đặt vấn đề...........................................................................................................50
2.1.6.Ý tưởng thiết kế.....................................................................................................52
2.1.7.u cầu thiết kế.....................................................................................................52

2.2.Tính tốn các số thông số cơ bản............................................................................52
2.3.Mô phỏng hệ thống cơ điện tử trên ô tô cơ sở........................................................56
2.3.3.Giới thiệu về Arduino............................................................................................56
2.3.4.Màn hình hiển thị LCD.........................................................................................59
2.3.5.Cảm biến tốc độ.....................................................................................................59
2.3.6.Động cơ DC 5V......................................................................................................61
2.3.7.Phần code lập trình và chương trình mơ phỏng.................................................62
CHƯƠNG III.................................................................................................................. 65
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ........................................................................................65
KẾT LUẬN..................................................................................................................... 65
KIẾN NGHỊ.................................................................................................................... 65

SVTH:

LỚP:


ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD:

DANH MỤC CÁC HÌ
Hình 1.1 Các thành phần của cơ điện tử............................................................................3
Hình 1.2 Các thành phần của hệ thống cơ điện tử.............................................................4
Hình 1.3 Hệ thống cơ điện tử trên ơ tơ...............................................................................5
Hình 1.4 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển động cơ........................................................7
Hình 1.5 Hệ thống phun xăng điện tử EFI.........................................................................7
Hình 1.6 Hệ thống đánh lửa sớm ESA................................................................................8
Hình 1.7 Hệ thống điều khiển tốc độ khơng tải ISC...........................................................9
Hình 1.8 Sơ đồ hệ thống ABS...........................................................................................10

Hình 1.9 Hệ thống TCS....................................................................................................11
Hình 1.10 Hệ thống cân bằng điện tử ESP.......................................................................12
Hình 1.11 Hộp số tự động ETC........................................................................................14
YHình 2.1 Xe mazda 3......................................................................................................15

Hình 2.2 Mazda 3 2016....................................................................................................16
Hình 2.3 Hệ thống khóa cửa............................................................................................23
Hình 2.4 Chức năng mở khóa bằng cơng tắc và bằng chìa..............................................23
Hình 2.5 Chức năng mở khóa 2 bước...............................................................................24
Hình 2.6 Các bộ phận của hệ thống khóa cửa.................................................................25
Hình 2.7 Cụm khóa cửa...................................................................................................26
Hình 2.8 Motor điều khiển khóa cửa................................................................................26
Hình 2.9 Cơng tắc vị trí khóa cửa....................................................................................27
Hình 2.10 Cơng tắc hoạt động nhờ chìa khóa..................................................................27
Hình 2.11 Sơ đồ mạch điện của hệ thống khóa cửa..........................................................28
Hình 2.12 Điều khiển khóa cửa bằng cơng tắc................................................................29
Hình 2.13 Điều khiển mở khóa bằng cơng tắc.................................................................29
Hình 2.14 Điều khiển mở khóa bằng chìa........................................................................30
Hình 2.15 Điều khiển mở khóa bằng chìa........................................................................31
Hình 2.16 Mở khóa bằng chìa bước 1..............................................................................32
Hình 2.17 Mở khóa bằng chìa bước 2..............................................................................32
Hình 2.18 Mạch khóa cửa ở vị trí mở khóa......................................................................33
Hình 2.19 Mạch khóa cửa ở vị trí khóa............................................................................33

SVTH:

LỚP:


ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD:

Hình 2.20 Các bộ phận của hệ thống điều khiển khóa cửa bằng ECU............................34
Hình 2.21 Các bộ phận trong hệ thống điều khiển từ xa..................................................36
Hình 2.22 Chức năng khóa tất cả các cửa và mở khóa 2 bước.......................................37
Hình 2.23 Chức năng mở cửa khoang hành lý, điều khiển cửa sổ điện và báo động.......38
Hình 2.24 Chức năng bật đèn trong xe............................................................................39
Hình 2.25 Vị trí của các bộ phận trong hệ thống điều khiển khóa cửa từ xa....................41
Hình 2.26 Bộ điều khiển từ xa..........................................................................................41
Hình 2.27 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển từ xa.........................................43
Hình 2.28 Hoạt động khóa của bộ điều khiển từ xa.........................................................44
Hình 2.29 Hoạt động mở khóa của bộ điều khiển từ xa...................................................44
Hình 2.30 Hoạt động mở cửa người lái...........................................................................45
Hình 2.31 Hoạt động mở cửa người lái và hành khách....................................................45
Hình 2.32 Thay thế pin bộ điều khiển từ xa loại liền........................................................46
Hình 2.33 Thay thế pin bộ điều khiển từ xa loại rời.........................................................47
Hình 2.34 Hệ thống mã chìa khóa và chống trộm............................................................48
Hình 2.35 Chức năng hệ thống mã chìa khóa và chống trộm..........................................48
Hình 2.36 Đăng kí mã chìa khóa lần đầu.........................................................................49
Hình 2.37 Đăng kí mã chìa khóa bổ sung........................................................................50
Hình 2.38 Thơng số trục vít..............................................................................................53
Hình 2.39 Thơng số tiêu chuẩn........................................................................................53
Hình 2.40 Bánh vít...........................................................................................................54
Hình 2.41 Đăng kí mã chìa khóa bổ sung........................................................................57
Hình 2.42 Màn hình LCD.................................................................................................59
Hình 2.43 Cảm biến tốc độ encoder.................................................................................60
Hình 2.44 sơ đồ kết nối encoder.......................................................................................61
Hình 2.45 Động cơ DC 5V...............................................................................................61
Hình 2.46 Hình ảnh mô phỏng trên proteus.....................................................................62

SVTH:

LỚP:


ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD:

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1 Thông số kích thước xe Mazda..........................................................................17
Bảng 2.2 Thơng số động cơ xe Mazda.............................................................................18
Bảng 2.3 Thông số ngoại thât xe Mazda..........................................................................19
Bảng 2.4 Thông số nội thất xe Mazda..............................................................................20
Bảng 2.5 Thông số an tồn Mazda...................................................................................21
Bảng 2.6 Thơng số của arduino.......................................................................................58

SVTH:

LỚP:


ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD:

MỞ ĐẦU

Ngành ô tô thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng đang phát triển mạnh mẽ với

việc ứng dụng ngày càng nhiều những thành tựu công nghệ thông tin vào sản xuất và lắp
đặt các linh kiện ơ tơ. Hiện nay thì vấn đề trang bị trên ơ tơ là tiêu chí chính để đánh giá
một chiếc xe hơi cao cấp. Hệ thống khóa cửa và chống trộm của ô tô là một bộ phận
không thể thiếu khi xe vận hành trên đường, nhằm đảm bảo tính an tồn cho người và
phương tiện khi tham gia giao thơng.
Xuất phát từ tình hình thực tế trên thế giới, bộ điều khiển khóa cửa tự động đã được
nghiên cứu và phát triển khá thành công ở nước ngoài, và được trang bị trên một số hãng
xe lớn như BMW, Mercedes… Tuy nhiên căn cứ vào tình hình trong nước thì đa số người
dân có thu nhập trung bình nên phần lớn người dân chưa có cơ hội sở hữu cho mình
những chiếc xe cao cấp được trang bị hệ thống khóa cửa và chống trộm tự động mà các
hệ thống khóa cửa đa số vẫn làm việc theo cơ khí. Điều này đơi lúc gây bất lợi cho người
lái xe. Xuất phát từ những lý do trên em đã lựa chọn đề tài: Thiết kế hệ thống điều
khiển điện tử khóa cửa và chống trộm để tìm hiểu, nghiên cứu và định hướng phát
triển ứng dụng trong tương lai.
Em xin trân thành cảm ơn thầy cùng các thầy cô trong khoa và các bạn sinh viên
cùng khóa đã giúp tơi hồn thành tốt đề tài theo yêu cầu và đúng thời hạn được giao.
Do thời gian nghiên cứu có hạn nên khơng thể tránh khỏi những sai sót, em rất mong
nhận được sự góp ý, chỉ dẫn thêm của thầy cơ cũng như ý kiến đóng góp của các bạn sinh
viên để đề tài của chúng em hoàn thiện hơn, đáp ứng đầy đủ các mục tiêu đã đặt ra.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
Tuấn
Trương văn tuấn

SVTH:

1

LỚP:

ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD:

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ CƠ ĐIỆN TỬ TRÊN ÔTÔ
1.1

Khái niệm cơ điện tử.

1.1.1 Định nghĩa.
Cơ điện tử ( Mechatronics) ra đời như là kết quả tất yếu của sự phát triển công
nghệ hiện đại. Cơ điện tử hình thành trên một nền cơng nghệ cao, thơng minh, linh hoạt.
Những xu hướng mới đang tạo ra ra cơ hội và thách thức cho cơ điện tử như hệ cơ sinh
học tích hợp, máy tính lượng tử, hệ thống pico và nano, và những công nghệ khác đang
triển khai. Tương lai của cơ điện tử đầy tiềm năng .
Cơ điện tử là sự “liên kết cộng năng của nhiều lĩnh vực để tạo ra những sản phẩm
mới có những tính năng vượt trội”. Sự liên kết cộng năng này mang lại nhiều cơ hội và
khơng ít thách thức cho sự phát triển của chính cơ điện tử. Hay có thể hiểu một cách giản
đơn: Cơ điện tử về cơ bản là sự kết hợp phức hợp của các ngành cơ khí, điện tử, và tin
học. Sản phẩm cơ điện tử có những đặc trưng riêng và ưu thế so với các hệ thống công
nghệ độc lập khác.
Cơ điện tử là lĩnh vực khoa học, tông hợp của các lĩnh vực:
*
*
*
*
*
*

*

SVTH:

Cơ khí chính xác (Mechanical Engineering)
Kỹ thuật điện tử (Electronics Engineering)
Kỹ thuật điện (Electrical Engineering)
Kỹ thuật máy tính (Computer Engineering)
Kỹ thuật viễn thông (Telecommunication Engineering)
Kỹ thuật hệ thống (Systems Engineering)
Kỹ thuật điều khiển (Control Engineering)

2

LỚP:


ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD:

Hình 1.1 Các thành phần của cơ điện tử.
Sản phẩm cơ điện tử là các sản phẩm cho người sử dụng cuối cùng như các đồ
dùng, thiết bị gia dụng được chế tạo hàng loạt, hoặc các sản phẩm chất lượng cao như
điện thoại thông minh, ôtô, máy bay, tên lửa, tàu vũ trụ, thiết bị y tế, các bộ phận cơ thể
nhân tạo thay thế cho con người. Các sản phẩm này được thiết kế và chế tạo một cách
tiện ích nhất, phù hợp với các yêu cầu riêng cho người sử dụng và người sử dụng không
quan tâm đến các công nghệ được dùng trong nó mà họ mua và dùng các sản phẩm này vì
nó tốt hơn, kinh tế hơn, tiện dụng hơn phù hợp với những yêu cầu riêng của mình.
Cơ điện tử là một lĩnh vực khoa học và công nghệ được hình thành từ sự cộng

năng của nhiều ngành khoa học cơng nghệ nhằm hồn thiện, thơng minh hố tạo nên linh
hồn và cảm xúc cho các sản phẩm và công cụ phục vụ cho con người.
1.1.2 Các thành phần của hệ thống cơ điện tử trên ô tô.

SVTH:

3

LỚP:


ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD:

Hình 1.2 Các thành phần của hệ thống cơ điện tử.
a) Thiết bị công nghệ cơ khí:
Đây chính là cơ cấu máy cơng tác, thực hiện các thao tác của q trình cơng nghệ.
b) Cảm biến ( sensor )
Là thiết bị chuyển đổi năng lượng từ dạng này qua dạng khác được dùng để xác
định giá trị các đại lượng vật lý. Ví dụ như cảm biến vận tốc, cảm biến áp suất, cảm
biến lưu lượng...
c) Cơ cấu chấp hành ( actuator)
Đây là thiết bị nhận nguồn năng lượng từ bên ngoài và tác động vào thiết bị cơng
nghệ trên cơ sở tín hiệu điều khiển từ bộ điều khiển. Trong hệ thống cơ điện tử thường
gặp 3 loại cơ cấu chấp hành là công tắc, động cơ ( điện ) tịnh tiến và động cơ ( điện )
quay.
d) Bộ vi xử lý ( microprocessor)
Dùng làm lõ cho bộ điều khiển. Cấu trúc của nó gồm 4 thành phần chính: bộ tính
tốn số học và logic, bộ điều khiển, các thanh ghi và các bus truyền thông.

e) Phần mềm điều khiển
Phần mềm điều khiển thể hiện thuật tốn điều khiển có tác dụng chỉ ra các cách
thức hệ thống hoạt động.

SVTH:

4

LỚP:


ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ

1.2

GVHD:

Hệ thống cơ điện tử trên ô tô.

Hình 1.3 Hệ thống cơ điện tử trên ô tô.
Hệ thống cơ điện tử là hệ thống thực hiện các việc điều khiển toàn bộ động cơ, hệ
thống truyền lực, hệ thống phanh và các hệ thống khác với độ chính xác cao bằng ECU
( bộ xử lý). Đây là hệ thống điều khiển tôrng hợp các hệ thống điều khiển bởi các ECU
khác nhau đảm bảo tính năng cơ bản của ơ tơ.
Trong đó:
EFI

:Hệ thống phun xăng điện tử.

ESA

:Hệ thống đánh lửa sớm điện tử.

ISC

:Hệ thống điều khiển tốc độ không tải.

ECT

:Hộp số tự động điều khiển điện tử.

ABS

:Hệ thống phanh chống bó cứng.

TEMS :Hệ thống treo điều khiển điện tử.
TRC

:Hệ thống chống trượt bánh xe.

A/C

:Hệ thống điều hịa khơng khí.

1.2.1 Các hệ thống điều khiển động cơ.
Khái quát về hệ thống điều khiển động cơ:

SVTH:

5

LỚP:


ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD:

Động cơ xăng sinh công qua chu trình giãn nở của hỗn hợp xăng và khơng khí. Ba
yếu tố chủ yếu của động cơ xăng để sinh cơng là: hỗn hợp hịa khí (hịa khí) tốt, nén tốt,
đánh lửa tốt.
Để đạt được 3 yếu tố này trong cùng một lúc, điều quan trọng là sự điều khiển chính
xác để tạo được hỗn hợp hịa khí và thời điểm đánh lửa. Trước năm 1981, chỉ có hệ thống
điều khiển động cơ là EFI (Phun nhiên liệu bằng điện tử), sử dụng máy tính để điều khiển
lượng phun nhiên liệu. Ngồi EFI này, ngày nay, cịn có các hệ thống khác được điều
khiển bằng máy tính, bao gồm ESA (Đánh lửa sớm bằng điện tử), ISC (Điều khiển tốc độ
chạy khơng tải), các hệ thống chẩn đốn, v.v...
Để máy tính làm việc được thích hợp, cần có một hệ thống toàn diện bao gồm các
thiết bị đầu vào và đầu ra. Trên một ô tô, các cảm biến như cảm biến nhiệt độ nước hoặc
cảm biến lưu lượng khí nạp tương ứng với thiết bị đầu vào. Và các bộ chấp hành như các
kim phun hoặc các IC đánh lửa tương ứng với thiết bị đầu ra. Máy tính điều khiển động
cơ được gọi là ECU động cơ (hoặc ECM: Môđun điều khiển động cơ). Các cảm biến, các
bộ chấp hành và ECU động cơ gắn liền với các dây dẫn điện. Chỉ sau khi ECU động cơ
xử lý các tín hiệu vào từ các cảm biến và truyền các tín hiệu điều khiển đến các bộ chấp
hành mới có thể điều khiển được tồn bộ hệ thống như là một hệ thống điều khiển bằng
máy tính.

SVTH:

6

LỚP:


ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD:

Hình 1.4 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển động cơ
a. Hệ thống phun xăng điện tử EFI.

Hình 1.5 Hệ thống phun xăng điện tử EFI.

SVTH:

7

LỚP:


ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD:

Một bơm nhiên liệu cung cấp đủ nhiên liệu dưới áp suất không đổi đến các vòi
phun. Các vòi phun sẽ phun 1 lượng nhiên liệu định trước vào đường ống nạp theo các tín
hiệu từ ECU động cơ. ECU nhận các tín hiệu từ nhiều cảm biến thông báo về sự thay đổi
các chế độ hoạt động như sau:
Áp suất đường ống nạp hay khí nạp. Góc quay trục khuỷu G, tốc độ động cơ NE,
tăng tốc/ giảm tốc VTA, nhiệt độ nước làm mát THW, nhiệt độ khí nạp.

ECU sử dụng casc tín hiệu này để xác định khoảng thời gian phun cần thiết nhằm
đạt được hịa khí với tỉ lệ tối ưu phù hợp từng điều kiện hoạt động của động cơ.
b. Đánh lửa sớm điện tử ESA.

Hình 1.6 Hệ thống đánh lửa sớm ESA.
ECU được lập trình với số liệu đảm bảo thời điểm đánh lửa tối ưu của mọi chế độ
hoạt động của động cơ. Dựa vào các số liệu do các các biến theo dõi hoạt động của động
cơ gửi về, ECU sẽ gửi tín hiệu điều khiển IGT( thời điểm đánh lửa ) đến IC đánh lửa để
đánh lửa tại thời điểm chính xác.
Các tín hiệu như sau: tốc độ động cơ NE, góc quay trục khuỷu G, áp suất đường
ống nạp PIM, lưu lượng khí nạp ( VS, KS và VG). Nhiệt độ nước làm mát THW.
c. Điều khiển tốc độ không tải ISC.

SVTH:

8

LỚP:


ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD:

Hình 1.7 Hệ thống điều khiển tốc độ khơng tải ISC.
ECU được lập trình với các giá trị tốc độ động cơ tiêu chuẩn tương ứng với các
điều kiện sau: nhiệt độ nước làm mát THW, điều hịa khơng bật hay tắt A/C. Các cảm
biến truyền dẫn tín hiệu đến ECU, nó sẽ điều khiển dịng khí bằng van ISC, qua đường
khí phụ điều chỉnh tốc độ khơng tải đến tiêu chuẩn.
d. Hệ thống chuẩn đốn.

ECU động cơ có một hệ thống chẩn đốn. ECU ln ln giám sát các tín hiệu
đang được chuyển vào từ các cảm biến khác nhau. Nếu nó phát hiện một sự cố với một
tín hiệu vào, ECU sẽ ghi sự cố đó dưới dạng của những DTC (Mã chẩn đốn hư hỏng) và
làm sáng MIL (Đèn báo hư hỏng). Nếu cần ECU có thể truyền tín hiệu của các DTC này
bằng cách nhấp nháy đèn MIL hoặc hiển thị các DTC hoặc các dữ liệu khác trên màn
hình của máy chẩn đoán cầm tay. Các chức năng chẩn đoán phát ra các DTC và các dữ
liệu về một sự cố trên một máy chẩn đốn có dạng tiên tiến và hoàn chỉnh cao của hệ
thống điện tử.
1.2.2 Các hệ thống điều khiển thân xe.
a. Hệ thống ABS.

SVTH:

9

LỚP:


ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD:

Hình 1.8 Sơ đồ hệ thống ABS.
 Thành phần chính đó là cảm biến tốc độ, cảm biến hồi chuyển.
Bộ điều khiển (ECU) là bộ điều khiển bằng điện tử, bộ não của ABS. Nhiệm vụ
chính là tiếp nhận, phân tích, so sánh những thơng tin mà bộ phận cảm biến gửi về.
Trường hợp nhận thấy xe rơi vào trạng thái an toàn, ECU sẽ ra lệnh cho các bộ phận khác
kích hoạt.
Bơm thủy lực và các van điều chỉnh: bơm thủy lực cũng như bất cứ một hệ thống
phanh nữa nào khác với xilanh hay piston thì đều có tác dụng điều chỉnh lực đẩy lượng

dầu tác động lên má phanh. Khi lực bóp phanh quá lớn với mức an toàn sẽ cần đến van
điều chỉnh trợ giúp.
Khi khả năng trượt bánh khơng cịn thì các van sẽ di chuyển đến vị trí khác giúp
phục hồi tác động mạnh nhất giúp xe dừng một cách nhanh. Quá trình này chỉ trong 1
phần nhỏ của một giây và được lặp đi lặp lại cho đến khi xe đạt trạng thái cân bằng ổn
định nhất.
* Nguyên lý hoạt động của phanh ABS:
Nếu như đường bình thường thì sự có mặt của phanh ABS sẽ rất khó nhận diện chỉ
khi xe khó phanh, đường trơn, ướt và cần phanh bất ngờ thì khi đó phanh ABS mới phát
huy tác dụng của nó.

SVTH:

10

LỚP:


ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD:

Phanh ABS sẽ đảm nhiệm vai trị phát hiện ra tình huống phanh xấu và hệ thống sẽ
duy trì mức độ trượt và tốc độ quay bánh ở một giới hạn cho phép.
Khi trượt bánh thì hầu hết tay lái đều mất kiểm soát nên ABS sẽ hỗ trợ việc bópnhả liên tục nhằm hạn chế lực tác động vào đĩa phanh khi người lái bóp hoặc đạp phanh
quá nhanh, lực lớn và bánh xe quay. Sau đó hệ thống sẽ tự áp dụng lực phanh lớn nhất để
dừng phanh hoặc phát hiện ra mối nguy khóa bánh mới.
Trong q trình phân tích những dữ liệu mà bộ cảm biến ở các bánh xe cung cấp
thì nếu như bộ điều khiển ABS cảm thấy một chiếc bánh nào đó sẽ bị khóa cứng thì lúc
này ABS đóng Valve để ngăn khơng cho dầu đổ xuống nữa và mở Valve khi cần thiết để

dầu thắng lưu thông bình thường trở lại nhằm đảm bảo cho bánh xe lăn đều khi giảm tốc
hoặc tránh được tình trạng bị khóa cứng.
Từ vận tốc 20km/h trở đi thì ABS sẽ tự động vận hành một cách nhanh chóng và
chúng ta sẽ nghe thấy tiếng click ở bên trong máy. Khi xe di chuyển với vận tốc dưới
20km/h thì lúc này ABS sẽ ngừng hoạt động.
b. Hệ thông chống trượt quay TCS.

Hình 1.9 Hệ thống TCS.

SVTH:

11

LỚP:


ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD:

Hệ thống điều khiển chống trượt quay TCS (traction control system) được phát
triển trên ô tô vào giữa những năm 1990. Các cảm biến xác định sự trượt quay của các
bánh xe trong quá trình tăng tốc và bộ điều khiển (vi xử lý) điều khiển giảm công suất
của động cơ truyền đến bánh xe và phanh bánh xe bị trượt quay.
TCS giúp ơ tơ có duy trì khả năng điều khiển hướng của ơ tơ khi tăng tốc và giúp
tăng khả năng động lực học vì duy trì được độ trượt trong phạm vi tốt nhất (đặc biết là
với những loại xe có tính năng động lực học cao như xe đua) và có tác dụng như bộ vi sai
hạn chế trượt.
c. Hệ thống ESP.

Hình 1.10 Hệ thống cân bằng điện tử ESP.
ESP (Electronic Stability Program) rất quan trọng là vì điều này bạn sẽ cảm nhận
thấy thực sự rất cần thiết như thế nào khi bạn đánh lái xe vào những khúc cua gấp ở tốc
độ cao. Như bạn đã biết, khi bạn đang đi xe ở tốc độ cao, vì một lý do nào đó lái xe
phanh gấp khi đánh tay lái trên khúc cua tay áo hệ quả xe của bạn có thể bị lật xảy ra rất
lớn (do đánh lái thiếu hoặc thừa). Ngồi lý do của lực qn tính, độ ma sát, tính chất
đường, một trong những nguyên nhân chính từ yếu tố kỹ thuật của xe ô tô là bộ truyền
động vi sai sẽ không thể giữ chiếc xe của bạn vững được trong tình huống này do mất cân
bằng hai bên thân xe khi lái vào đường vòng cua .
SVTH:

12

LỚP:


ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD:

Nguyên lý hoạt động của hệ thống cân bằng điện tử ESP đó là tín hiệu từ các cảm
biến gia tốc, cảm biến tốc độ các bánh xe… tất cả sẽ được thu thập để xác định trạng thái
chuyển động thực tế. Bộ điều khiển CPU sẽ so sánh kết quả này với góc quay vơ-lăng từ
đó đưa ra các lệnh điều khiển góc xoay và tốc độ của từng bánh xe qua hệ thống
phanh hoặc thậm chí giảm cơng suất động cơ để rút bớt lực tác động vào bánh xe làm cho
chiếc xe của bạn nhanh chóng được đưa về trạng thái cân bằng theo đúng mong muốn
của người lái mà trong hành vi điều khiển con người thì ln có sự sai sót nhất định, ESP
sẽ làm điều này hệ thống cân bằng điện tử sẽ điều chỉnh lại hành vi lái xe của bạn cho
đúng.
1.2.3 Các hệ thống điều khiển gầm ô tô.

Hệ thống gầm trên ô tô hiện nay không chỉ là những hệ thống cơ khí thuần túy mà
thay vào đó là những hệ thống cơ điện tử (Hệ thống truyền lực tự động A-T, hệ thống treo
khí, hệ thống lái điện tử,…) được điều khiển trực tiếp từ hộp đen (ECU động cơ). Chính
vì vậy mà q trình tìm hiểu nghiên cứu chuyên sâu về từng hệ thống đang trở nên cấp
thiết.
Hiên nay vấn đề điều khiển gầm ô tô tập trung vào việc nghiên cứu một số hệ
thống chính sau : hệ thống số tự động, lái điện tử treo điện tử,…
a. Hộp số tự động.
Với các xe có hộp số tự động thì người lái khơng cân suy tính khi nào lên số hoặc
xuống số. Các bánh răng tự động chuyển số phụ thuộc vào tốc độ xe và mức đạp bàn đạp
ga
Một hộp số mà việc chuyển số bánh răng điều khiển bằng 1 ECU được gọi là ETC
hộp số điều khiển điện tử và 1 hộp số không sử dụng ECU gọi là hộp số tự động thuần
thủy lực. Chính vì thế các xe hiện nay đều sử dụng hệ thống ETC

SVTH:

13

LỚP:


ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD:

Hình 1.11 Hộp số tự động ETC.
b. Hệ thống treo tự động.
Hệ thống treo nhằm cải thiện độ êm và tính năng vận hành xe.
EMS hệ thống treo điều biến điện tử là hệ thống treo khí điều khiển lực giảm trấn

của các bộ giảm trấn và lị xo khí bằng thiết bị điện tử nhằm nâng cao độ êm và tính năng
vận hành xe.
c. Hệ thống lái điện tử.
Hệ thống trợ lực lái điều khiển bằng điện tử dùng moto điện hoặc dẫn động bơm
bằng trợ lực lái hoặc liên kết trực tiếp với cơ cấu cơ khí trong hệ thống lái .

SVTH:

14

LỚP:


ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD:

CHƯƠNG II
TÍNH TỐN THIẾT KẾ MƠ PHỎNG HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ TRÊN ÔTÔ

2.1

Lựa chọn phương án thiết kế

Tính tốn, thiết kế hệ thống điều khiển điện tử khóa cửa và chống trộm trên xe
Mazda 3 2016
2.1.1 Giới thiệu xe Mazda 3 2016.
Không phải thế hệ mới cũng không phải bản nâng cấp, Mazda 3 2016 đơn giản là
có vài thay đổi để tạo sự mới mẻ. Mẫu xe cỡ nhỏ vẫn giữ nguyên thiết kế như hiện nay.
Cả 2 phiên bản 2016 của Mazda 3 đều có 2 tùy chọn động cơ tiêu chuẩn 2.0L và 2,5L đều

tiết kiệm nhiên liệu mà vẫn đủ mạnh mẽ để giúp Mazda 3 lọt top “những chiếc xe nhanh
nhất phân khúc”. Bên cạnh đó, Mazda 3 cũng thật sự nổi bật về mức độ rộng rãi, các tính
năng tiêu chuẩn và thiết kế nội thất.

Hình 2.1 Xe mazda 3
Về tổng thể, phải nói rằng Mazda 3 2016 là một chiếc xe vô cùng thể thao, kiểu
dáng hiện đại, trẻ trung, quyến rũ, tuy nhiên nó cũng khơng q khác biệt so với bản
2015. Vẫn mang trên mình ngơn ngữ thiết kế Kodo, Mazda 3 mới đẹp hoàn hảo từ lưới
tản nhiệt mạ chrom sáng bóng tới hệ thống đèn pha, đèn sương mù, xi-nhan cá tính.

SVTH:

15

LỚP:


ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD:

Hình 2.2 Mazda 3 2016.
Hốc gió lõm vào trong bao lấy đèn gầm và đèn phanh. Hệ thống đèn phía dưới này
vẫn chưa có thêm dải đèn LED như một số chiếc xe cùng phân khúc. Nắp ca pơ có hai
đường gân dập đều 2 bên chìm xuống vát tới mũi tản nhiệt vơ cùng khỏe khoắn và chạy
dọc xe là sự xuất hiện của những đường cong khi mềm mại, khi sắc nét.
Thơng số kích thước xe Mazda 3
Sở hữu kích thước tổng thể lần lượt là 4580 x 1795 x 1455 mm, Mazda 3 2016
(Sedan 4 cửa) có dáng dấp khá nhỏ gọn và linh hoạt, khiến chiếc xe có thể di chuyển dễ
dàng trên đường phố Việt Nam.

Bảng 2.1 Thơng số kích thước xe Mazda
SVTH:

16

LỚP:


ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD:

2.0
1.5
1.5
Thơng số kích thước
Signature
DELUXE LUXURY PREMIUM LUXURY
1.5

Kích thước tổng thể

4660 x 1795 x 1440

(DxRxC) (mm)
Chiều dài cơ sở (mm)

2725

Khoảng sáng gầm xe

145

(mm)
Bán kính quay vịng

5.3

(m)
Trọng lượng khơng
tải (kg)
Trọng lượng tồn tải
(kg)

2.0 Signature
PREMIUM

1330

1380

1780

1830

Dung tích thùng

51

nhiên liệu (L)
Số chỗ ngồi

5

Thể tích khoang hành

450

lý

Thơng số động cơ xe Mazda 3 2016.
Ở phiên bản này, Mazda 3 vẫn có 2 sự lựa chọn cho động cơ loại dung tích 1.5 L
và 2.0 L, 4 xi lanh thẳng hàng, cam kép DOHC.
Bảng 2.2 Thông số động cơ xe Mazda
SVTH:

17

LỚP:


ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ

Thơng số kích thước

GVHD:

1.5

1.5

2.0

1.5

DELUXE LUXURY PREMIUM

Kiểu động cơ

Signature
LUXURY

Skyactive G 1.5L

Loại động cơ

2.0 Signature
PREMIUM

Skyactive G 2.0L

Phun xăng trực tiếp

Dung tích xy lanh (cc)

1496

1998

Cơng suất tối đa

110 Hp/ 6000rpm

153 Hp/ 6000rpm

Mô men xoắn tối đa

144 Nm/ 4000 rpm

200 Nm/ 4000 rpm

Hệ thống dừng/ khởi
động thơng minh

Khơng

Có

Hộp số

Tự động 6 cấp

Hệ thống treo

Kiểu McPherson/ Trục xoắn

trước/Sau
Phanh trước/ Sau

Đĩa

Lốp xe

205/60R16

Dẫn động

Cầu trước

215/45/R18
Cầu trước

Chế độ lái thể thao

Cầu trước

Có

Hệ thống kiểm sốt

Có

gia tốc cao

Thơng số ngoại thất xe Mazda 3 2016.
Thiết kế tổng thể ngoại thất của Mazda 3 tuân thủ nghiêm ngặt theo ngôn ngữ thiết
kế KODO, tương đồng với đàn anh Mazda 6.
Tổng thể, phong cách thiết kế của Mazda 3 khá phù hợp với những khách hàng có
tuổi đời tương đối trẻ, năng động và hiện đại.

Bảng 2.3 Thơng số ngoại thât xe Mazda
Thơng số kích thước

1.5

1.5

1.5

2.0

DELUXE LUXURY PREMIUM Signature
SVTH:

18

2.0 Signature
PREMIUM
LỚP:


ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD:

LUXURY
Đèn pha/ Cos

LED

Tự động điều chỉnh góc

Có

chiếu
Đèn ban ngày
Tự động mở rộng góc
chiếu

Có

LED

Khơng

Có

Tự động bật tắt

Có

Gương chiếu hậu chỉnh/

Có

gập điện tự động
Gạt mưa tự động

Khơng

Có

Chống chói tự động

Khơng

Có

Thơng số nội thất xe Mazd 3 2016
Mazda 3 2016 sở hữu không gian nội thất rộng rãi, nội thất bọc da cùng việc bố trí
các chi tiết một cách khoa học nâng tầm mọi giác quan cho người sử dụng. Thiết kế hàng
ghế trước vững chắc và thanh thốt, ơm trọn lưng người ngồi, ghế da chỉnh điện và hỗ trợ
thắt lưng tiện nghi, kết hợp với tầm nhìn do điểm “Điểm hội tụ” mang lại, Mazda3 đem
đến một cảm giác chủ động và thích thú mỗi khi ngồi sau tay lái.
Bảng 2.4 Thông số nội thất xe Mazda

Thơng số xe

1.5

1.5

2.0

1.5

DELUXE LUXURY PREMIUM

Signature
LUXURY

Ghế bọc da

Khơng

Có

Ghế nhớ vị trí

Khơng

Có

Tay lái bọc da tích hợp
điều khiển âm thanh

Khơng

Có

Tay lái điều chỉnh 4
Control Cruiser

SVTH:

PREMIUM

Có

Có

hướng
Màn Hình HUD

Có

2.0 Signature

Có
Khơng

Khơng

Có
19

LỚP: