TỔNG QUAN
Lý do chọn đề tài
Ngày nay, công nghệ ô tô phát triển mạnh mẽ và nhanh chóng, với các hệ thống hiện đại được áp dụng rộng rãi trên các dòng xe mới Do đó, việc tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của những công nghệ này là vô cùng cần thiết.
Mục đích đề tài
Khám phá các hệ thống điện hiện đại trên xe Toyota Camry 2015, bao gồm nhiệm vụ, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của chúng Bài viết cũng nghiên cứu các hệ thống điện thân xe, cùng với hệ thống an toàn và tiện nghi, nhằm cung cấp cái nhìn tổng quan về công nghệ tiên tiến trên mẫu xe này.
Đối tượng nghiên cứu
Xe ô tô 5 chỗ Toyota Camry 2015.
Phạm vi nghiêm cứu
Nghiên cứu về các hệ thống điện hiện đại trên xe bao gồm: hệ thống điều khiển động cơ D4-S, hệ thống van biến thiên thông minh VVT-iW cho van nạp, hệ thống tín hiệu phanh khẩn cấp EBS, mạng thông tin đa chiều MPX, hệ thống hỗ trợ đỗ xe Toyota Parking và hệ thống đèn pha tự điều chỉnh.
Các hệ thống điện thân xe và hệ thống an toàn, hệ thống tiện nghi.
Những vấn đề còn tồn tại
Hiện nay, chưa có nhiều tài liệu và hình ảnh về các hệ thống điện hiện đại, đặc biệt là dòng xe Camry 2015 của Toyota, khiến việc nghiên cứu trở nên khó khăn Do đây là mẫu xe khá mới, tài liệu chuyên sâu về nó rất hạn chế Hơn nữa, vấn đề bảo mật thông tin của hãng cũng làm cho việc thu thập tài liệu và tìm kiếm trên mạng gặp nhiều trở ngại Bên cạnh đó, một số hệ thống điện trong thân xe vẫn chưa được khảo sát đầy đủ.
Những vấn đề cần tập trung nghiên cứu giải quyết
Hiểu được nhiệm vụ của hệ thống, các bộ phận của hệ thống đó Nguyên lý hoạt động cũng như sơ đồ mạch điện.
KHẢO SÁT CÁC HỆ THỐNG ĐIỆN HIỆN ĐẠI TRÊN TOYOTA
Hệ thống đèn ngoại thất
2.1.1 Hệ thống đèn pha tự động điều chỉnh
Hệ thống điều khiển đèn pha tự động duy trì chùm tia sáng của đèn ở mức không đổi
Hình 2.1 – Hệ thống tự động điều chỉnh đèn pha
1 – Cảm biến điều khiển chiều cao phía sau; 2 – Rờ le H-LP; 3 – Mô tơ điều khiển đèn phải; 4 – Mô tơ điều khiển đèn trái; 5 – Hộp rờ le
Hình 2.2 – Hệ thống tự động điều chỉnh đèn pha
1 – Bảng đồng hồ công tơ mét; 2 – ECU thân xe chính; 3 – DLC3; 4 – ECU điều khiển đèn; 5 – Cầu chì H-LP LVL và rờ le IG1 NO 1
Hình 2.3 – Cảm biến điều khiển chiều cao xe
Hình 2.4 – Cấu tạo bên trong cảm biến điều khiển chiều cao xe
Cảm biến điều khiển chiều cao xe sử dụng điện trở trượt, bao gồm một chổi than gắn với trục và trượt trên bề mặt dải điện trở Giá trị điện trở giữa chổi than và các cực của điện trở thay đổi tỷ lệ với góc quay của trục.
Cấu tạo mô tơ điều khiển đèn
Mỗi mô tơ điều khiển đèn sử dụng một mô tơ bước để điều chỉnh chính xác góc của cụm đèn
Hình 2.5 – Cấu tạo mô tơ điều khiển đèn
ECU điều khiển đèn có khả năng phát hiện sự thay đổi chuyển động của xe thông qua cảm biến điều khiển độ cao phía sau và tín hiệu tốc độ xe, từ đó xuất tín hiệu điều khiển đến các mô tơ đèn dựa trên giá trị đã được phát hiện.
Công tắc điều khiển đèn có chức năng xuất một tín hiệu điều khiển đèn và truyền nó đến ECU thân xe chính
Mô tơ đèn pha hoạt động dựa trên tín hiệu từ ECU điều khiển đèn, giúp điều chỉnh cụm đèn để thay đổi góc chiếu ánh sáng.
ECU thân xe chính có chức năng nhận tín hiệu điều khiển đèn và truyền nó tới ECU
Hình 2.6 – Cấu tạo dải điện trở trượt và chổi than
Khi một điện áp được cung cấp cho điện trở, sự thay đổi của góc quay sẽ được phát hiện qua sự biến đổi của điện áp.
Cảm biến đèn báo pha trên bảng đồng hồ công tơ mét có chức năng nhấp nháy để thông báo cho người lái khi ECU phát hiện sự cố trong hệ thống.
Sơ đồ mạch điều khiển đèn trên xe Toyota Camry
2.1.2 Hệ thống tín hiệu phanh khẩn cấp EBS
2.1.2.1 Nhiệm vụ Đèn báo nguy hiểm sẽ bật và nháy liên tục trong trường hợp người lái đạp phanh khẩn cấp để cảnh báo cho người lái xe phía sau, giúp giảm tai nạn từ phía sau
Hệ thống tín hiệu phanh khẩn cấp bao gồm các thành phần chính như ECU kiểm soát trượt, cảm biến tốc độ, cảm biến túi khí, công tắc đèn phanh, công tắc đèn hazard và bảng đồng hồ công tơ mét.
Khi người lái đạp mạnh và giữ chân phanh ở tốc độ trên 55km/h, cảm biến tốc độ gửi tín hiệu đến bộ chấp hành phanh ECU nhận thấy gia tốc xe giảm và kích hoạt hệ thống đèn phanh khẩn cấp.
Phanh khẩn cấp ngừng hoạt động khi:
Người lái nhả chân phanh
Xe không còn sự giảm tốc nữa
Người lái nhấn công tắc Hazard
Cảm biến tốc độ có chức năng phát hiện tốc độ tại mỗi bánh xe và gửi về ECU điều khiển chống trượt
Cảm biến túi khí có chức năng xuất các thông tin về gia tốc của xe
Công tắt đèn phanh phát hiện sự nén, giữ của phanh
Công tắc đèn báo nguy hiểm Hazard truyền tín hiệu cảnh báo nguy hiểm đến cụm công tơ mét
Cụm đồng hồ công tơ mét nhận tín hiệu phanh khẩn cấp và điều khiển đèn cảnh báo nguy hiểm.
Hệ thống điều khiển động cơ
2.2.1.1 Nhiệm vụ hệ thống phun xăng D4-S
The D4-S SFI (Direct Injection 4-stroke Gasoline Engine Superior Version Sequential Multiport Fuel Injection) system optimizes fuel injection based on engine operating conditions, enhancing fuel efficiency and performance while minimizing emissions.
Hệ thống phun xăng D4-S tích hợp nhiều công nghệ tiên tiến như hệ thống đánh lửa sớm ESA, hệ thống điều khiển bướm ga điện tử thông minh ETCS-i và hệ thống điều phối van biến thiên thông minh VVI-iW, nhằm tối ưu hóa hiệu suất vận hành của động cơ.
2.2.1.2 Cấu tạo hệ thống phun xăng D4-S
Hệ thống phun xăng D4-S được trang bị hai kim phun nhiên liệu cho mỗi xy lanh, bao gồm một kim phun phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt và một kim phun khác hoạt động trên đường ống nạp.
Hình 2.10 – Cấu tạo hệ thống D4-S
2.2.1.3 Nguyên lý hoạt động hệ thống D4-S
Hệ thống D-4S là hệ thống phun nhiên liệu kết hợp giữa phun nhiên liệu trực tiếp và phun nhiên liệu trên đường ống nạp
Bộ đo khối lượng không khí phát hiện lượng không khí nạp để điều khiển lượng nhiên liệu phun
Dựa vào tín hiệu từ các cảm biến, ECM điều chỉnh lượng và thời gian phun nhiên liệu cho từng kim phun (bao gồm kim phun trực tiếp và kim phun trên đường ống nạp) nhằm tối ưu hóa điều kiện đốt cháy, phù hợp với tải trọng và tốc độ của động cơ.
Hệ thống phun nhiên liệu sử dụng hỗn hợp hòa khí phân tầng để thúc đẩy sự ấm lên của chất xúc tác sau khi động cơ nguội khởi động Việc này tạo ra vùng hòa khí giàu xung quanh bugi, cho phép tăng thời gian đánh lửa và nâng cao nhiệt độ khí thải Nhiệt độ khí thải tăng lên sẽ giúp làm nóng nhanh chóng các chất xúc tác, từ đó giảm đáng kể lượng khí thải phát sinh.
Khi động cơ đạt nhiệt độ hoạt động và ở chế độ cầm chừng, kim phun nhiên liệu sẽ hoạt động để phun nhiên liệu vào ống nạp, giúp đảm bảo sự êm ái cho động cơ.
Khi động cơ hoạt động ở tốc độ thấp đến trung bình với tải nhẹ, cả kim phun nhiên liệu trên đường ống nạp và kim phun nhiên liệu trực tiếp đều hoạt động đồng thời Điều này giúp duy trì tỉ lệ hòa khí ổn định, từ đó cải thiện công suất, tiết kiệm nhiên liệu và giảm lượng khí thải phát ra.
Khi động cơ ở tốc độ cao và động cơ có tải cao, chỉ có kim phun trực tiếp vận hành
Để đạt được sự đốt cháy phân tầng, nhiên liệu được phun vào đường ống nạp từ kim phun nhiên liệu ngay sau khi động cơ nguội khởi động, và quá trình này diễn ra trong suốt kỳ xả.
Nhiên liệu được phun trực tiếp từ kim phun gần cuối kỳ nén, gây ra hiện tượng phân tầng trong hỗn hợp hòa khí, với khu vực gần bugi có nồng độ hòa khí cao hơn Hệ quả là thời điểm đánh lửa bị chậm lại, dẫn đến tăng nhiệt độ khí thải.
Nhiệt độ khí thải tăng lên sẽ thúc đẩy sự nóng lên nhanh chóng của chất xúc tác và cải thiện đáng kể hiệu suất khí thải
Nhiên liệu được phun vào đường ống nạp từ kim phun (phun trên đường ống nạp) trước khi supap nạp mở
Hình 2.12 – Phun nhiên liệu trước khi supap nạp mở
Supap nạp mở và một hỗn hợp hòa khí đồng nhất được kéo vào buồng đốt
Nhiên liệu được phun vào buồng đốt từ kim phun nhiên liệu (phun nhiên liệu trực tiếp) gần cuối kỳ nén
Hình 2.14 – Phun nhiên liệu ở kỳ nén
Nhiên liệu được phun theo chiều dọc viền piston, hướng tới khu vực gần bugi, tạo ra một vùng hỗn hợp giàu dễ cháy, giúp quá trình đánh lửa diễn ra thuận lợi Điều này cũng cho phép đốt cháy hiệu quả hỗn hợp nghèo.
Hình 2.15 – Đánh lửa ở kỳ cháy
Để tối ưu hóa điều kiện đốt cháy đồng nhất, ECM điều khiển lượng và thời gian phun nhiên liệu qua kim phun trên đường ống nạp trong các kỳ giãn nở, xả và nạp Ngoài ra, ECM cũng kiểm soát phun xăng trực tiếp trong nửa đầu kỳ nạp Việc kết hợp hai loại kim phun giúp tạo ra hỗn hợp hòa khí đồng nhất, tận dụng nhiệt độ bốc hơi của nhiên liệu để làm mát không khí nén, từ đó nâng cao hiệu suất nạp và công suất đầu ra.
Nhiên liệu được phun vào đường ống nạp từ kim phun điện tử (phun trên đường ống nạp) trước khi supap nạp mở
Hình 2.16 – Phun nhiên liệu trong kỳ giãn nở, kỳ xả và kỳ nạp
Supap nạp mở ra cho phép hỗn hợp hòa khí đồng nhất đi vào buồng đốt, trong khi nhiên liệu được phun trực tiếp từ kim phun vào buồng đốt trong nửa đầu kỳ nạp.
Hình 2.17 – Phun nhiên liệu nửa đầy kỳ nạp
Nhiên liệu và không khí được phun vào đều được trộn bằng lực không khí của kỳ nạp
Hỗn hợp hòa khí đồng nhất được nén lại
Bugi đốt cháy hỗn hợp hòa khí đồng nhất
Hình 2.19 – Đánh lửa kỳ cháy
Điều khiển tỉ lệ hòa khí:
Thể tích nhiên liệu phun được xác định dựa trên tốc độ động cơ và thể tích khí nạp, trong khi điều khiển phản hồi cho tỷ lệ hòa khí sau khi khởi động động cơ được thực hiện dựa trên tín hiệu từ cảm biến tỷ lệ hòa khí.
Bảng 2.1 Điều khiển tỷ lệ hòa khí Điều khiển Trạng thái đốt cháy
Thời điểm phun* Điều kiện tiên quyết Điều khiển tỉ lệ hòa khí nghèo
Sự đốt cháy phân tầng
1 Kỳ nén Ngay sau khi động cơ nguội khởi động Điều khiển tỉ lệ hòa khí phức hợp
Sự đốt cháy đồng nhất
1 Kỳ nạp Chế độ tải từ thấp đến trung bình
Cấm điều khiển phản hồi tỉ lệ hòa khí
Sự đốt cháy đồng nhất - Kỳ nạp Chế độ tải cao Động cơ nguội
*: Trong kim phun nhiên liệu (phun nhiên liệu trực tiếp)
Kim phun nhiên liệu trên đường ống nạp đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh lượng nhiên liệu bơm vào động cơ, đảm bảo sự phù hợp với điều kiện vận hành của động cơ trong từng kỳ nổ.
Nhiên liệu sẽ ngưng cấp để tránh tình trạng quá tải của động cơ khi tốc độ của động cơ vượt quá 6800 vòng/phút hoặc hơn
Hình 2.20 – Sơ đồ mạch điều khiển phun xăng
2.2.1.4 Ưu điểm của hệ thống D4-S
Đạt được hiệu suất cao
Tiết kiệm nhiên liệu tối ưu
Giảm phát thải khí xả
2.2.2 Hệ thống điều phối van biến thiên thông minh mở rộng cho van nạp VVT-iW 2.2.2.1 Nhiệm vụ
Hệ thống VVT-iW điều khiển trục cam nạp trong khoảng 80° của góc lệch trục khuỷu, giúp tối ưu thời điểm mở van theo điều kiện vận hành của động cơ Nhờ đó, hệ thống này cải thiện mô-men xoắn ở mọi dải tốc độ, đồng thời tăng cường tiết kiệm nhiên liệu và giảm lượng khí thải.
Hệ thống an toàn
2.3.1 Hệ thống hỗ trợ đỗ xe TOYOTA PARKING
Hệ thống cảm biến hỗ trợ đậu xe sử dụng cảm biến siêu âm để phát hiện các chướng ngại vật ở các góc hoặc phía sau của xe
Hệ thống cảm biến hỗ trợ đậu xe sử dụng công nghệ siêu âm để thông báo cho người lái về khoảng cách ước tính giữa các cảm biến và các vật cản Thông tin này được hiển thị rõ ràng trên màn hình đa điểm, giúp người lái dễ dàng nhận biết và điều chỉnh khi đậu xe.
Hình 2.31 – Vị trí các cảm biến
A – kiểu 4 cảm biến; B – kiểu 2 cảm biến; 1,2,5,6,7,8 – cảm biến sóng siêu âm; 3 –
ECM; 4 – Công tắc vị trí P/N
Hình 2.32 – Các bộ phận của hệ thống
A: kiểu 4 cảm biến B: các mô hình với hệ thống đa phương tiện
Bảng đồng hồ taplo là một phần quan trọng trong xe, bao gồm màn hình đa điểm và bộ điều hòa không khí, giúp người lái dễ dàng theo dõi thông tin Hệ thống ECU cảnh báo khoảng cách an toàn kết hợp với còi cảnh báo khoảng cách an toàn và công tắc hỗ trợ đỗ xe, đảm bảo an toàn khi di chuyển Ngoài ra, Main Body ECU (Multiplex Network Body ECU) và đèn cảnh báo chính cùng hiển thị đa thông tin cũng đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp thông tin cần thiết cho người lái.
ECU cảnh báo khoảng cách an toàn có chức năng:
Ước tính khoảng cách giữa xe và trở ngại dựa trên tín hiệu từ các cảm biến siêu âm
Tiếng còi cảnh báo khoảng cách an toàn
Cảm biến sóng siêu âm giúp phát hiện khoảng cách giữa xe và các vật cản, trong khi còi cảnh báo khoảng cách an toàn sẽ thông báo cho người lái xe về mức độ gần gũi với trở ngại.
Công tắc hỗ trợ đỗ xe cho phép người dùng kích hoạt hoặc tắt hệ thống cảm biến giúp đậu xe một cách dễ dàng.
Công tắc vị trí P/N gửi tín hiệu vị trí cần số đến ECU cảnh báo khoảng cách
ECU cảnh báo khoảng cách an toàn có chức năng:
Cảm biến sóng siêu âm phát hiện khoảng cách giữa xe và trở ngại
Còi cảnh báo khoảng cách an toàn thông báo cho người lái xe khoảng cách đến trở ngại
Màn hình đa điểm có chức năng:
Hiển thị vị trí của chướng ngại vật và khoảng cách giữa xe và trở ngại
Hiển thị dấu hiệu sự cố của cảm biến siêu âm để thông báo cho người lái Màn hình Radio:
Âm lượng âm thanh có thể được chọn trên màn hình cài đặt cho hệ thống cảm biến trợ giúp đậu xe
Truyền tín hiệu thiết lập cho hệ thống cảm biến trợ giúp đậu xe tới ECU cảnh báo khoảng cách an toàn
Công tắc hỗ trợ đỗ xe vận hành công tắc này cho phép kích hoạt hoặc vô hiệu hoạt động của hệ thống cảm biến trợ giúp đậu xe
ECU điều hòa không khí truyền tải thông tin về nhiệt độ bên ngoài đến ECU cảnh báo, giúp xác định khoảng cách an toàn và điều chỉnh khoảng cách cho các cảm biến siêu âm.
ECU thân xe chính truyền đạt thông tin về điểm đến của mô hình, cho biết thị trường mà chiếc xe được sản xuất, tới ECU cảnh báo khoảng cách an toàn Đồng thời, công tắc vị trí P/N cũng gửi tín hiệu về vị trí cần số đến ECM.
ECM gửi tín hiệu vị trí cần số tới ECU cảnh báo khoảng cách an toàn
2.3.1.3 Nguyên lí hoạt động hệ thống parking assist
Các khu vực phát hiện của cảm biến siêu âm được thể hiện trong hình minh họa dưới đây Những khu vực này chỉ có hiệu lực khi đường kính tối thiểu được thiết lập.
Hình 2.33 – Phạm vi góc của cảm biến a: Khoảng 650 mm b: Khoảng 790 mm c: Khoảng 500 mm d: Khoảng 600 mm e: Khoảng 380 mm f: Khoảng 410 mm g: Khoảng 100 mm
Phạm vi trung tâm phía sau (Kiểu 2 cảm biến)
Hình 2.34 – Phạm vi góc của cảm biến a: Khoảng 1750 mm b: Khoảng 100 mm c: Khoảng 1030 mm d: Khoảng 510 mm
Các điều kiện hoạt động của mỗi cảm biến khác nhau theo vị trí lắp đặt của nó như sau:
Công tắc động cơ đã bật (IG)
Hệ thống được kích hoạt
Công tắc động cơ đã bật (IG)
Hệ thống được kích hoạt
Vị trí của chướng ngại vật và khoảng cách giữa xe và chướng ngại được hiển thị rõ ràng trên màn hình đa thông tin Số dòng hiển thị sẽ thay đổi theo khoảng cách thực tế, và màn hình sẽ nhấp nháy khi khoảng cách trở nên ngắn.
Hình 2.35 mô tả hiển thị trên màn hình đa thông tin với các góc nhìn khác nhau: góc trước trái (a), góc trước phải (b), góc sau trái (c), và góc sau phải (d) Bên cạnh đó, các thông số như khoảng cách (e), độ dài (f), độ trung bình (g), độ ngắn (h), và trạng thái nhấp nháy (i) cũng được thể hiện Lưu ý rằng hình minh họa chỉ mang tính chất minh họa (j).
Màn hình hiển thị đa thông tin cung cấp các thông báo cảnh báo về sự cố của bộ cảm biến siêu âm, chẳng hạn như tình trạng bị đóng băng hoặc bẩn.
Hình 2.36 – Hiển thị trên màn hình đa thông tin a – Hư hỏng; b – Đông cứng / bẩn
Hình 2.37 – Sơ đồ mạch hệ thống hỗ trợ đỗ xe
Chức năng phát hiện của hệ thống cảm biến trợ giúp đậu xe có thể không hoạt động đúng cách trong các điều kiện sau:
Khi các chất lạ như băng, tuyết hoặc bùn được bám vào cảm biến siêu âm Nếu cảm biến được làm sạch, hệ thống sẽ trở lại bình thường
Khi một cảm biến siêu âm bị đông cứng Nếu nhiệt độ cảm biến siêu âm đó tăng, hệ thống sẽ trở lại bình thường
Khi một cảm biến siêu âm được che phủ bằng một cái gì đó Nếu được loại bỏ vật che phủ, hệ thống sẽ trở lại bình thường
Trong thời tiết lạnh, có thể xảy ra cảnh báo sự cố từ bộ cảm biến siêu âm do hiện tượng đông cứng Khi nhận được cảnh báo này, cần kiểm tra các cảm biến siêu âm để xác định nguyên nhân Nếu không thấy bùn hoặc tuyết bám trên cảm biến, có khả năng cảm biến đã bị hỏng.
Hệ thống có thể phát hiện các trở ngại không đúng trong các điều kiện sau:
Khi xe đi trên đường gồ ghề, đường sỏi, hoặc trên cỏ
Khi sóng siêu âm bị nhiễu từ còi, máy định vị của xe khác, động cơ xe máy hoặc phanh không khí của xe lớn, hiệu suất hoạt động của hệ thống có thể bị ảnh hưởng.
Khi có trận mưa rào, hoặc nước đang bắn tung tóe trên xe
Khi xe nghiêng đáng kể
Khi gắn ăng ten cho máy phát không dây trên xe
Khi các cảm biến siêu âm bị bao phủ bởi các chất lạ như băng, tuyết hoặc bùn
Khi xe di chuyển dọc theo lề đường cao
Khi các phương tiện khác lắp máy định vị ở gần
Khi một móc nối kéo được gắn trên xe
Khi bội thu bị hỏng
Có những trường hợp không thể dò các vật thể được liệt kê dưới đây:
Vật mỏng như dây điện hoặc dây thừng
Các vật thể có bề mặt quá nhỏ để phản xạ sóng siêu âm như dây gai hoặc hàng rào
Vật hấp thụ sóng siêu âm như bông hoặc tuyết
Các vật có cạnh sắc
Các vật nặng cao và nhô ra phía trước xe phía trên phạm vi phát hiện của cảm
Các cảm biến siêu âm không thể phát hiện những vật thể nằm trực tiếp bên dưới các cản Một số vật thể có vị trí thấp hơn cảm biến hoặc những vật mỏng có thể không được nhận diện khi phương tiện tiến gần.
Một vật thể có thể không được phát hiện nếu chiếc xe quá gần
Các cảm biến siêu âm có thể gặp khó khăn trong việc phát hiện chướng ngại vật nếu chúng bị tác động bởi cú va mạnh, chẳng hạn như khi bị va chạm hoặc rơi.
2.3.2 Hệ thống hỗ trợ khởi hành ngang dốc HAC
Hệ thống hỗ trợ khởi hành ngang dốc giúp duy trì áp suất dầu phanh cho cả 4 bánh xe, ngăn chặn xe bị lùi xuống dốc.
Hệ thống mạng thông tin MPX
Mạng CAN, LIN và AVC-LAN là các hệ thống riêng biệt không tương thích, dẫn đến việc chúng không thể giao tiếp trực tiếp với nhau Để khắc phục điều này, một số ECU hoạt động như cổng truyền dữ liệu, cho phép kết nối và giao tiếp giữa các mạng CAN và LIN.
MPX sử dụng dữ liệu truyền thông để trao đổi thông tin giữa các ECU khác nhau Điều này cho phép giảm số lượng dây điện trên xe
MPX sử dụng một chuỗi dữ liệu truyền thông bao gồm các bit và cấu trúc để trao đổi thông tin giữa các ECU khác nhau, giúp giảm thiểu số lượng dây điện trên xe Một "bit" là đơn vị cơ bản trong truyền thông, đại diện cho thông tin với các giá trị nhị phân "0" hoặc "1" Trong mạng CAN, các mức điện áp khác nhau được sử dụng để biểu thị các giá trị nhị phân này.
"1" "Sự điều khiển điện áp khác nhau" làm giảm tác động của nhiễu điện
2.4.2 Hệ thống mạng giao tiếp LIN
LIN được sử dụng cho hệ thống điều khiển cửa sổ điện, hệ thống khởi động thông minh và hệ thống điều hòa không khí
Tốc độ mạng giao tiếp từ 9.6 kbps đến 20 kbps
Dây giao tiếp mạng là loại dây AV đơn Có chiều dài dữ liệu 2,4,8 byte
Mạng LIN trong hệ thống điều khiển cửa sổ điện
Hình 2.40 – Sơ đồ hệ thống mạng LIN
Hình 2.41 – Cấu tạo mạng LIN của hệ thống nâng hạ kính
1 – Mô tơ cửa sổ điện trước trái; 2 – Mô tơ cửa sổ điện trước phải; 3 – Mô tơ cửa sổ điện sau trái; 4 – Mô tơ cửa sổ điện sau phải
Mạng LIN trong hệ thống khởi động và chìa khóa thông minh
Hình 2.42 – Mạng LIN hệ thống khởi động và chìa khóa thông minh
Mạng LIN trong hệ thống điều hòa không khí
Hình 2.43 – Mạng LIN trong hệ thống điều hòa không khí
Hình 2.44 – Các bộ phận trong hệ thống mạng LIN điều hòa không khí
ECU là một phần quan trọng trong hệ thống điện của xe, bao gồm nhiều loại như ECU chứng nhận (ECU chìa khóa thông minh), ECU trung tâm (Multiplex Network Body ECU), và ECU khóa tay lái (Bộ chấp hành khóa lái) Ngoài ra, ECU còn bao gồm bộ điều khiển hệ thống điều hòa và A/C ECU, cùng với các công tắc điều khiển cửa sổ (người lái) và công tắc điều khiển lạnh Những thành phần này đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo sự hoạt động hiệu quả và an toàn của xe.
2.4.3 Hệ thống mạng giao tiếp CAN
Mạng CAN (Controller Area Network) được phân thành hai loại theo tốc độ truyền thông
CAN V bus là một HS-CAN (High Speed CAN) bus hoạt động với tốc độ 500 kbps Được sử dụng cho các hệ thống truyền động, khung gầm và các hệ thống điện thân xe
CAN sub bus 1 là một MS-CAN (Middle Speed CAN) bus hoạt động với tốc độ 250 kbps Được sử dụng cho hệ thống điện thân xe
ECU trung tâm có một cổng chức năng và được sử dụng để truyền dữ liệu giữa CAN
V bus và CAN sub bus 1 Dây giao tiếp mạng là dây đôi Có chiều dài dữ liệu từ 1 đến 8 byte
2.4.3.2 Cấu tạo hệ thống mạng
Cấu tạo hệ thống mạng CAN V Bus
Hình 2.45 – Sơ đồ hệ thống mạng CAN V Bus
Hình 2.46 – Cấu tạo hệ thống mạng CAN V Bus
1 – ECU điều khiển trượt; 2 – ECM; 3 – ECU chứng nhận ( ECU chìa khóa thông minh);
Bảng đồng hồ công tơ mét, ECU trợ lực lái điện, radio và bộ hiển thị thông tin, A/C ECU, ECU trung tâm, cảm biến lái, DLC3, cảm biến túi khí, và ECU phát hiện khoảng cách là những thành phần quan trọng trong hệ thống điện tử của xe.
Cấu tạo hệ thống mạng CAN Sub Bus 1
Hình 2.47 – Sơ đồ hệ thống mạng CAN Sub Bus 1
ECU điều khiển gương chiếu hậu bên trái và bên phải, cùng với ECU trung tâm, đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh các chức năng của xe Ngoài ra, ECU nghiêng và trượt vô lăng cùng với ST-Plug cũng góp phần nâng cao trải nghiệm lái xe Cuối cùng, ECU điều khiển vị trí và công tắc ghế lái giúp tối ưu hóa sự thoải mái cho người lái.
Hình 2.49 – Sơ đồ hệ thống mạng CAN
KHẢO SÁT CÁC HỆ THỐNG ĐIỆN KHÁC TRÊN XE
Hệ thống cung cấp điện
Hệ thống nạp có vai trò quan trọng trong việc cung cấp điện khi động cơ hoạt động, đảm bảo năng lượng cho tất cả các thiết bị điện và sạc lại ắc quy.
3.1.1.2 Cấu tạo máy phát điện
Hình 3.1 – Cấu tạo hệ thống nạp
1 – Chổi than; 2 – Cuộn dây; 3 – Ổ bi phía trước; 4 – Nắp pu li; 5 – Pu livới ly hợp; 6 – Nắp che; 7 – Rô to; 8 –Miếng cách điện; 9 – Ổ bi nắp ; 10 – Khung máy phát phía trước;
Hình 3.2 – sơ đồ hệ thống nạp
Hệ thống đèn chiếu sáng và tín hiệu
3.2.1 Hệ thống đèn pha chiếu sáng
Hệ thống đèn pha đóng vai trò quan trọng trong việc chiếu sáng vào ban đêm và tại những khu vực tối như cầu và hầm, giúp người lái dễ dàng quan sát Nhờ đó, đèn pha góp phần nâng cao sự an toàn cho người tham gia giao thông.
Cấu tạo phần đèn phía trước xe
Hình 3.4 – Cấu tạo cụm đèn phía trước
1 Đèn báo rẽ phải trên gương; 2 Đèn báo rẽ trái trên gương; 3 Cụm đèn pha bên phải; 4 Đèn xương mù bên phải; 5 Đèn xương mù bên trái; 6 Cụm đèn pha bên trái; 7 Đèn chiếu xa; 8 Đèn LED chạy ban ngày; 9 Đèn chiếu gần; 10 Đèn tín hiệu báo rẽ
Cấu tạo bên trong xe
Hình 3.5 – Cấu tạo hệ thống đèn
Hình 3.6 – Sơ đồ mạch điện đèn pha
3.2.2 Hệ thống đèn tín hiệu
3.2.2.1 Hệ thống đèn báo rẽ và đèn báo nguy hiểm
Hình 3.7 – Sơ đồ mạch điện đèn tín hiệu
Khi bật công tắc đèn xi nhan báo rẽ trái, nguồn điện sẽ được cấp cho các đèn phía bên trái, cho phép dòng điện trong mạch hoạt động hiệu quả.
Accu (+) → Mạch nháy → Chân LL → Bóng đèn trước trái, bóng đèn sau trái và đèn trên gương chiếu hậu trái → Mass
Khi bật công tắc đèn xi nhan báo rẽ phải, nguồn điện sẽ được cung cấp cho các đèn bên phải Dòng điện trong mạch sẽ chạy theo hướng đã định.
Accu (+) → Mạch nháy → Chân LR → Bóng đèn trước phải, bóng đèn sau phải và đèn trên gương chiếu hậu phải → Mass
3.2.3 Hệ thống đèn chiếu sáng nội thất
3.2.3.1 Nhiệm vụ và chức năng: Đèn nội thất đảm bảo sự tiện nghi và thoải mái Hệ thống chiếu sáng bật và tắt đèn kết hợp với việc mở và đóng cửa, hoặc khóa và mở khóa cửa, đảm bảo khả năng sử dụng vào ban đêm
3.2.3.2 Cấu tạo và vị trí:
Hình 3.8 – Cấu tạo hệ thống đèn nội thất
Trong nội thất xe, có nhiều loại đèn chiếu sáng quan trọng, bao gồm đèn phía trên cho 2 ghế trước, hộp điều khiển đèn trên trần (đèn cá nhân), đèn dành cho hành khách phía sau, đèn khoang hành lý, và đèn tay cầm phía bên Những yếu tố này không chỉ tạo sự tiện nghi mà còn đảm bảo an toàn cho người sử dụng.
Hình 3.9 – Cấu tạo hệ thống đèn nội thất
*1: công tắt khởi động động cơ; *2,5,6,8: đèn chiếu sáng dưới chân; *3: đèn trong hộp đựng đồ, ngăn chứa găng tay; *4: Main Body ECU (Multiplex Network Body ECU);
*7: Rờ le tắt đèn; *9: Certification ECU (Smart Key ECU Assembly)
Khi một chìa khóa đã được đăng ký vào khu vực kích hoạt xung quanh cửa, các đèn như đèn công tắc động cơ, đèn cá nhân và đèn hành khách phía sau sẽ tự động bật lên và ngược lại.
Khi bất kỳ cửa nào được mở khóa, đèn sẽ tự động bật lên, bao gồm đèn công tắc động cơ, đèn cá nhân, đèn hành khách phía sau, đèn tay cầm và đèn chiếu sáng dưới chân Ngược lại, khi tất cả các cửa đều bị khóa, các đèn sẽ tắt.
Khi bất kỳ cửa nào được mở, hệ thống đèn sẽ tự động bật, bao gồm đèn công tắc động cơ, đèn cá nhân, đèn hành khách phía sau, đèn tay cầm và đèn chiếu sáng dưới chân Ngược lại, khi tất cả các cửa đều đóng, các đèn sẽ tắt.
Công tắt khởi động động cơ khi công tắc động cơ được thay đổi từ OFF sang ACC hoặc
Khi công tắc động cơ được chuyển từ IG xuống OFF, các đèn như đèn công tắc động cơ, đèn cá nhân và đèn hành khách phía sau sẽ tự động tắt.
Vị trí cần số khi công tắc động cơ bật (IG) và cần số ở vị trí P, đèn hoạt động mờ (đèn tay cầm, đèn chiếu sáng dưới chân)
Khi khoảng 15 giây trôi qua sau khi đáp ứng các điều kiện sau, đèn sẽ tắt(đèn công tắc động cơ, đèn cá nhân, đèn hành khách phía sau):
Chức năng liên kết vùng khởi động được sử dụng
Chức năng mở khóa cửa được kích hoạt
Bất kỳ cửa nào được mở ra và tất cả các cửa đều đóng lại khi tắt công tắc khởi động
Khi công tắc động cơ được bật từ ACC hoặc IG xuống OFF thì đèn vẫn sáng và sau 20 phút sẽ tắt
Chế độ tiết kiệm năng lượng sẽ bị hủy khi người dùng thực hiện bất kỳ thao tác nào trước khi đèn tắt Sau khi thao tác được thực hiện, đèn sẽ vẫn sáng trong 20 phút trước khi tự động tắt.
- Công tắc động cơ được bật sang ACC hoặc IG
- Bất kỳ cửa nào được mở
- Cửa khoang hành lý được mở ra
- Bất kỳ cửa nào được mở khóa
- Chìa khóa được đưa vào ở bất kỳ vùng hoạt động nào ở bên ngoài.
Hệ thống nâng hạ kính
Hệ thống nâng hạ kính sử dụng mô tơ điện cho việc nâng hạ kính, giúp cho người lái
Hình 3.10 – Cấu tạo hệ thống nâng hạ kính
Mô tơ điện điều chỉnh cửa sổ là một phần quan trọng trong hệ thống cửa sổ của xe, bao gồm mô tơ cho cửa sổ người lái, cửa sổ hành khách phía trước, và cửa sổ hành khách phía sau bên trái và bên phải Các công tắc đèn cửa phía trước-trái và phía trước-phải cùng với công tắc điều chỉnh cửa sổ điện cho phía sau bên trái và bên phải cũng đóng vai trò thiết yếu Hệ thống còn có khóa cửa trước và mô tơ trái, bộ nhận kiểm soát cửa, công tắc mạng chính, và ECU để đảm bảo hoạt động hiệu quả Cổng DLC3 và ECU chứng nhận (ECU khóa thông minh) là những thành phần hỗ trợ trong việc kiểm soát và điều chỉnh cửa sổ điện cho hành khách phía trước.
Chức năng chỉnh điện của cửa sổ cho phép mở hoặc đóng tất cả các cửa chỉ bằng cách kéo hoặc đẩy cụm công tắc chính Cửa sổ sẽ tự động dừng lại ngay khi người dùng thả công tắc.
Chức năng một lần nhấn lên/xuống (tất cả các cửa) cho phép cửa sổ đóng hết hoặc mở hết khi bấm công tắc chính một lần
Chức năng chống kẹt trên tất cả các cửa sổ sẽ tự động dừng và hạ cửa sổ xuống khi phát hiện vật thể lạ bị kẹt, đặc biệt khi đang sử dụng chế độ tự động lên/xuống.
Chức năng chống kẹt hoạt động như sau:
Bảng 3.1 Chức năng chống kẹt
Vị trí cửa kính từ lúc đóng hết Hoạt động
200 mm hoặc nhiều hơn Cửa kính chuyển động xuống cho đến khi đạt được
200 mm hoặc thấp hơn Cửa kính chuyển động xuống cho đến khi đạt
Nam châm và IC Hall trong mô tơ cửa sổ được sử dụng để kích hoạt bảo vệ chống kẹt cửa sổ
Để điều khiển chức năng chống kẹt, ECU phân tích chuyển động và mức độ kẹt của cửa kính thông qua tín hiệu xung A từ IC Hall Đồng thời, ECU cũng xác định phương hướng chuyển động của cửa kính dựa trên sự khác biệt giữa các tín hiệu xung của IC Hall A và B.
Hình 3.12 – Xung của IC Hall
Nguyên lý hoạt động hệ thống nâng hạ kính người lái
Hình 3.13 – Sơ đồ mạch điện nâng hạ kính
Khi người lái điều chỉnh kính lên hoặc xuống, IC sẽ nhận tín hiệu từ công tắc và điều khiển mô tơ nâng hạ kính Dòng điện trong mạch sẽ hoạt động theo cách nhất định để thực hiện chức năng này.
Dòng điện trong mạch sẽ chạy như sau:
Công tắc → Control Curcuit → LIN2 → IC → Mô tơ
Ngoài ra người lái có thể điều khiển nâng/hạ kính ở các cửa hành khách còn lại thông qua mạng LIN1
Nguyên lý hoạt động hệ thống nâng hạ kính hành khách phía trước
Hình 3.14 – sơ đồ mạch điện nâng hạ kính hành khách phía trước
Khi hành khách nhấn nút nâng hoặc hạ kính, IC sẽ nhận tín hiệu từ công tắc và điều khiển mô tơ nâng/hạ kính Dòng điện trong mạch sẽ được điều chỉnh tương ứng để thực hiện chức năng này.
IC → Công tắc UP/DOWN → Mass Ăcquy (+) → IC → Mass
Khi hành khách nhấn nút để nâng hoặc hạ kính tự động, IC sẽ nhận tín hiệu từ công tắc và điều khiển mô tơ thực hiện việc nâng/hạ kính Dòng điện trong mạch sẽ hoạt động theo quy trình nhất định.
IC → Công tắc UP/DOWN → Mass
IC → AUTO → Mass Ăcquy (+) → IC → Mass
Nguyên lý hoạt động hệ thống nâng hạ kính hành khách phía sau (Bên trái)
Hình 3.15 – Sơ đồ nâng hạ kính phía sau trái
Khi hành khách nhấn nút nâng/hạ kính IC nhận tín hiệu từ công tắc và điều khiển mô tơ nâng/hạ kính Dòng điện chạy như sau:
IC → Công tắc UP/DOWN → Mass Ăcquy (+) → IC → Mass
Khi hành khách nhấn nút để nâng hoặc hạ kính tự động, IC sẽ nhận tín hiệu từ công tắc và điều khiển mô tơ kính Dòng điện trong mạch sẽ hoạt động theo cách nhất định để thực hiện chức năng này.
IC → Công tắc UP/DOWN → Mass
IC → AUTO → Mass Ăcquy (+) → IC → Mass
Nguyên lý hoạt động hệ thống nâng hạ kính hành khách phía sau (Bên phải)
IC → Công tắc UP/DOWN → Mass Ăcquy (+) → IC → Mass
Khi hành khách nhấn nút để nâng hoặc hạ kính tự động, IC sẽ nhận tín hiệu từ công tắc và điều khiển mô tơ để thực hiện thao tác này Dòng điện trong mạch sẽ chạy theo quy trình đã được thiết lập.
IC → Công tắc UP/DOWN → Mass
IC → AUTO → Mass Ăcquy (+) → IC → Mass
Hệ thống khóa cửa
Hệ thống khóa cửa giúp bảo vệ xe khỏi mất cắp và bảo vệ tài sản bên trong bằng cách khóa tất cả các cửa khi đậu xe Ngoài ra, hệ thống này cũng đảm bảo an toàn cho hành khách bằng cách khóa tất cả các cửa khi xe di chuyển ở tốc độ cao.
Hình 3.17 – Sơ đồ cấu tạo hệ thống khóa cửa
Mô tơ khóa cửa xe bao gồm: mô tơ khóa cửa phía trước bên trái, mô tơ khóa cửa phía trước bên phải, mô tơ khóa cửa sau bên trái và mô tơ khóa cửa sau bên phải Các công tắc đèn cửa xe gồm có công tắc đèn cửa phía trước bên trái, công tắc đèn cửa phía trước bên phải, công tắc đèn cửa phía sau bên trái và công tắc đèn cửa phía sau bên phải Ngoài ra, còn có công tắc khóa cửa, ECU thân xe chính (ECU thân xe mạng truyền thông), cổng DLC3 và công tắc mạng truyền thông chính.
Chìa khóa liên kết khóa cửa cho phép người dùng khóa tất cả các cửa một cách dễ dàng khi thao tác với ổ khóa Chức năng này giúp tăng cường an ninh và tiện lợi trong việc quản lý các cửa ra vào.
Mở khóa hai bước là tính năng cho phép mở khóa cửa lái xe bằng cách xoay chìa khóa cơ khí trong ổ khóa một lần để mở khóa, và xoay lần thứ hai để mở khóa các cửa khác.
Chức năng ngăn không cho mở khóa bằng tay đảm bảo an toàn cho xe, khi tất cả các cửa được đóng và khóa bằng chìa khóa liên kết hoặc chìa khóa không dây, việc mở khóa xe thông qua công tắc cửa sẽ bị ngăn chặn.
Khi chìa khóa điện nằm bên trong xe và cửa người lái đang mở, việc khóa cửa sẽ không ảnh hưởng đến các cửa khác, khiến tất cả vẫn mở khóa.
Liên kết cần số khóa cửa tự động là một tính năng quan trọng, giúp tất cả các cửa tự động khóa khi các điều kiện nhất định được đáp ứng.
- Công tắc máy từ vị trí OFF hoặc ON (ACC) đến ON (IG)
- Tất cả các cửa đã đóng
- Cần số di chuyển từ P về R,N,D hoặc S
- Bất kỳ một cửa nào đó ở trạng thái mở khóa
Chức năng tự động khóa cửa khi xe chạy sẽ kích hoạt tất cả các cửa xe tự động khóa khi tất cả các điều kiện cần thiết được đáp ứng.
- Tốc độ xe cao hơn khoảng 20km/h
- Tất cả các cửa đã khóa
- Bất kỳ một cửa nào đó ở trạng thái mở khóa
Liên kết cần số tự động mở khóa:
- Với công tắc máy đang ở vị trí ON (IG), khi cần số chuyển sang vị trí P, tất cả các cửa sẽ tự động mở khóa
Khi cửa người lái được mở, tất cả các cửa sẽ tự động mở khóa trong vòng 10 giây sau khi công tắc động cơ chuyển từ vị trí tắt sang bật.
ON (IG) sang ON (ACC) hoặc OFF (khóa)
Hình 3.18 – Sơ đồ hệ thống khóa cửa
Hệ thống lái
3.5.1 Hệ thống lái trợ lực điện
Hệ thống này sử dụng mô tơ điện kết hợp với bộ phận giảm tốc gắn trên cột lái để tạo ra mô men hỗ trợ, nhằm giúp người lái xe điều khiển dễ dàng hơn.
Một bộ phận kiểm soát tải điện được sử dụng Điều khiển này sẽ tránh được việc giảm mô-men trợ lực lái khi điện áp ắc quy giảm
Hệ thống lái trợ lực điện có các đặc tính sau:
Hệ thống EPS chỉ kích hoạt mô tơ trợ lực khi người lái điều khiển tay lái, giúp giảm tiêu thụ năng lượng khi xe di chuyển thẳng, từ đó tiết kiệm nhiên liệu hiệu quả.
Cấu tạo hệ thống lái trợ lực điện:
Hình 3.19 – Cấu tạo hệ thống lái trợ lực điện
Mô hình chỉnh điện (A) và mô hình chỉnh tay (B) bao gồm các thành phần quan trọng như bộ chấp hành phanh với ECU điều khiển chống trượt (1), ECM (2), bánh răng lái (3), và cột lái (4) Hệ thống lái trợ lực điện được trang bị mô tơ lái trợ lực điện cùng cảm biến góc quay (5) và cột lái trợ lực điện (6), được điều khiển bởi ECU lái trợ lực điện (7) Bảng đồng hồ công tơ mét (8) và DLC3 (9) cũng là những phần không thể thiếu trong hệ thống Cuối cùng, cụm điều hòa và điều khiển âm thanh (10) có đèn báo EPS (a) để thông báo tình trạng hoạt động của hệ thống.
Hình 3.20 – Cấu tạo cột lái
A – Model chỉnh tay; B – Model chỉnh điện; 1 – Cột lái; 2 – Cột lái trợ lực điện; 3 –
Mô tơ lái trợ lực điện; 4 – ECU lái trợ lực; 5 – Cảm biến mô men xoắn; 6 – Cơ cấu giảm
Cấu tạo mô tơ trợ lực lái:
Hình 3.21 – Cấu tạo mô tơ trợ lực
1 – Lò xo; 2 – Vòng bi; 3 – Trục vít; 4 – Cảm biến góc quay; 5 – Rotor; 6 – Trục cột lái;
7 – Bánh vít; 8 – Trục mô tơ; 9 – Stator
Cấu tạo cảm biến mô men xoắn
Hình 3.22 – Cấu tạo cảm biến mô men xoắn
1 – Trục đầu vào; 2 – Trục thẳng; 3 – Trục đầu ra; – IC Hall 2; 5 – IC Hall 1; 6– Nam châm đa cực; 6 – Cảm biến mô men xoắn; 7 – Ách
ECU lái trợ lực điện có nhiệm vụ cung cấp điện cho mô tơ trợ lực, hoạt động dựa trên tín hiệu từ các cảm biến và ECU.
Mô tơ điện có chức năng tạo ra mô men xoắn hỗ trợ lái dựa theo tín hiệu nhận được từ ECU trợ lực lái
Cơ cấu giảm tốc đóng vai trò quan trọng trong việc giảm tốc độ của mô tơ trợ lực lái, nhờ vào việc sử dụng trục vít và báng bít để truyền động đến trục cột lái.
ECU chống trượt có chức năng xuất tín hiệu tốc độ xe đến ECU trợ lực lái
Bảng đồng hồ công tơ mét trang bị đèn cảnh báo EPS sẽ sáng lên khi ECU trợ lực lái phát hiện sự cố trong hệ thống trợ lực lái Khi phát hiện điện áp ắc quy yếu, ECU sẽ kích hoạt đèn cảnh báo EPS để cảnh báo người lái.
Chuông báo gắn ở bảng đồng hồ công tơ mét có chức năng phát ra âm thanh để cảnh
Cảm biến góc quay là thiết bị quan trọng giúp xuất ra góc quay của mô tơ trợ lực lái đến ECU, đảm bảo điều khiển hệ thống EPS một cách hiệu quả Với bộ cảm biến có độ bền cao và độ tin cậy tốt, cảm biến góc quay đóng vai trò then chốt trong việc nâng cao hiệu suất của hệ thống lái.
Cảm biến mô men xoắn có nhiệm vụ phát hiện sự xoắn của trục thẳng, tạo ra tín hiệu điện dựa trên mô men xoắn áp dụng và gửi đến ECU trợ lực lái Được lắp đặt tại cột lái, cảm biến này bao gồm một nam châm đa cực gắn vào trục đầu vào và một cái ách ở trục đầu ra, nối với nhau bằng trục thẳng Hệ thống sử dụng hai IC Hall đối diện để phát hiện hướng lái qua đường sức từ, đồng thời xác định mô men xoắn dựa trên sự dịch chuyển của nam châm và ách ECU lái trợ lực điện theo dõi tín hiệu từ cảm biến để phát hiện sự cố.
Sơ đồ mạch điện của hệ thống lái trợ lực điện
Hình 3.23 – Sơ đồ hệ thống lái EPS
3.5.2 Hệ thống điều chỉnh vô lăng
Hệ thống điều chỉnh điện vô lăng giúp cho người lái điều chỉnh vô lăng bằng nút nhấn, sao cho thoải mái nhất khi lái xe
Hình 3.24 – Cấu tạo hệ thống điều chỉnh điện vô lăng
Hệ thống điều chỉnh điện của xe bao gồm các thành phần quan trọng như ECU điều chỉnh gương chiếu hậu, công tắc điều chỉnh điện vô lăng, cột lái, mô tơ điều chỉnh độ nghiêng vô lăng, ECU điều chỉnh điện vô lăng và mô tơ điều chỉnh vào ra của vô lăng Những bộ phận này phối hợp chặt chẽ để nâng cao trải nghiệm lái xe và đảm bảo sự thoải mái cho người điều khiển.
Hình 3.25 – Cấu tạo hệ thống điều chỉnh điện vô lăng
1 – ECU thân xe chính; 2 – Công tắc nhớ vị trí
Một cơ chế hấp thụ năng lượng được sử dụng để giúp làm giảm tác động lên người lái trong trường hợp va chạm xảy ra
Hình 3.26 – Điều chỉnh vô lăng a – Điều chỉnh nghiêng; b – Điều chỉnh vào ra; c – 3.24°; d – 2.38°; e – 20 mm;f – 25 mm
Hệ thống điều chỉnh điện vô lăng có thể điều chỉnh lên xuống được 5.62° và điều chỉnh vào ra được 45 mm
Mô tơ nghiêng có chức năng điều chỉnh nghiêng cột lái lên và xuống
Mô tơ vào ra có chức năng điều chỉnh cột lái vào ra
Công tắc điều chỉnh có chức năng gửi tín hiệu đến ECU điều chỉnh điện vô lăng dựa trên sự vận hành công tắc của người lái
ECU thân xe chính có chức năng gửi một lệnh tự động đi hoặc tự động trả lại tới ECU điều chỉnh điện vô lăng
Vị trí của vô lăng có thể được điều chỉnh bằng cách sử dụng công tắc điều chỉnh điện vô lăng
Chức năng điều chỉnh tự động:
Khi nguồn điện được thay đổi từ ON (ACC) hoặc ON (IG) về OFF, vô lăng tự động hạ xuống và thu về
Khi nguồn điện thay đổi từ OFF đến ON (ACC) hoặc ON (IG), vô lăng tự động quay về vị trí đã được đặt trước khi nguồn điện tắt
Hệ thống nhớ cho phép lưu trữ vị trí ghế lái và vô lăng, với khả năng lưu tối đa hai vị trí trong bộ nhớ Hai vị trí này được lưu trữ trong ECU thân xe chính (multiplex network body ECU).
Chức năng nhớ cho hệ thống điều chỉnh vô lăng hoạt động đồng thời với ghế lái chỉnh điện và gương chiếu hậu chỉnh điện bên ngoài
Sơ đồ hệ thống điều chỉnh vô lăng bằng điện
Hình 3.27 – sơ đồ hệ thống chỉnh điện vô lăng
HỆ THỐNG AN TOÀN VÀ TIỆN NGHI
Hệ thống an toàn
Hình 4.1 – Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh
1-Cảm biến vị trí bướm ga và motor điều khiển bướm ga; 2-Bộ chấp hành phanh;3-ECM;
4-Cảm biến tốc độ bánh trước; 5-Cảm biến tốc độ bánh sau
Hình 4.2 – Sơ đồ vị trí chi tiết
Bảng điều khiển xe bao gồm nhiều thành phần quan trọng như ECU thân xe chính, cảm biến lái, cảm biến túi khí, và các công tắc như VSC, phanh tay, cảm biến tải bàn đạp phanh và đèn dừng xe Các đèn cảnh báo trên bảng điều khiển, bao gồm đèn cảnh báo chính, đèn chỉ số trượt, đèn cảnh báo phanh ABS, đèn báo VSC, cùng với hiển thị thông tin và đèn báo hệ thống phanh, đóng vai trò quan trọng trong việc thông báo tình trạng hoạt động của xe và đảm bảo an toàn khi lái.
Hệ thống ABS giúp ngăn không cho bánh xe bị bó cứng khi phanh gấp hay phanh trên đường trơn trượt
4.1.1.3 Nguyên lí hoạt động Điều khiển áp suất dầu lên các xi lanh bánh xe giúp cung cấp lực phanh thích hợp cho điều kiện bề mặt đường, do đó đảm bảo sự ổn định của xe và hiệu suất phanh tối ưu
Hình 4.3 – Sự khác nhau giữa xe có ABS và không có ABS
Sử dụng hệ thống ABS giúp phân bố lực phanh hợp lý giữa bánh trước và bánh sau, tùy thuộc vào điều kiện lái xe Hơn nữa, khi phanh trong khi vào cua, ABS còn điều chỉnh lực phanh giữa các bánh xe trái và phải, góp phần duy trì sự ổn định cho xe.
Chức năng này điều chỉnh lực phanh trên bánh sau, đồng thời thích ứng với các điều kiện của xe như tải trọng và giảm tốc, nhằm đảm bảo hiệu suất phanh tối ưu.
Trong quá trình phanh, hệ thống điều khiển lực phanh trên bánh xe trái và phải sẽ điều chỉnh phù hợp với điều kiện của xe tại thời điểm đó, đảm bảo sự ổn định và tối ưu hóa hiệu suất phanh.
Cung cấp thêm lực phanh để giúp người lái tạo ra một lực phanh lớn hơn khi phanh khẩn cấp
Hệ thống trợ lực phanh BA sử dụng tín hiệu từ cảm biến áp suất xi lanh chính để xác định tình huống phanh khẩn cấp Khi ECU kiểm soát trượt phát hiện người lái đang cố gắng phanh khẩn cấp, chức năng hỗ trợ phanh khẩn cấp sẽ kích hoạt bộ chấp hành phanh, tăng áp lực và lực phanh, giúp cải thiện hiệu suất phanh trong những tình huống nguy hiểm.
Hình 4.5 – Nguyên lý hệ thống phanhBA
Hình 4.6 – Đường đặc tính lực phanh theo thời gian
Giúp kiềm hãm sự trượt bánh xe nếu người lái đạp bàn đạp ga quá mức khi đang khởi động hoặc tăng tốc trên một bề mặt trơn trượt
ECU không chỉ điều khiển dầu đến bánh xe mà còn yêu cầu ECM kiểm soát đầu ra động cơ để tạo ra lực đẩy phù hợp với điều kiện lái xe, đảm bảo tốc độ khởi hành thích hợp.
Hình 4.7 – Nguyên lý làm việc hệ thống TRC
1-Động cơ; 2-ECM; 3-ECU kiểm soát trượt
Bề mặt trơn trượt có thể gây ra tình trạng bánh xe bị trượt do lực đẩy quá mức Để kiểm soát đầu ra động cơ, cần điều chỉnh độ mở bướm ga Trong trường hợp không có TRC, việc này trở nên quan trọng hơn, trong khi với TRC, khả năng kiểm soát sẽ tốt hơn.
Giúp hạn chế sự trượt trượt ngang của xe trong xu hướng quay trượt của bánh trước
Khi ECU kiểm soát trượt phát hiện xu hướng quay trượt lớn ở bánh trước, nó sẽ thực hiện các biện pháp đối phó tương ứng ECU này điều chỉnh đầu ra của động cơ và áp dụng phanh cho cả bánh trước và bánh sau, nhằm tạo ra mômen hướng vào bên trong, giúp hạn chế tình trạng quay trượt của bánh trước.
Khi ECU phát hiện xu hướng quay trượt lớn ở bánh sau, nó sẽ điều chỉnh đầu ra của động cơ và áp dụng phanh cho cả bánh trước và bánh sau Điều này tạo ra mômen hướng ra bên ngoài, giúp hạn chế xu hướng quay trượt, đồng thời giảm tốc độ xe nhờ vào lực phanh, đảm bảo sự ổn định tối ưu cho xe.
Hình 4.8 – Nguyên lý hoạt động hệ thống phanh VSC
Xe gặp sự cố quay trượt của bánh trước khi có sự khác biệt giữa góc đánh lái và góc quay của thân xe, với ECU kiểm soát trượt xác định xu hướng quay trượt lớn khi góc quay của thân xe nhỏ hơn góc đánh lái Tương tự, sự cố quay trượt của bánh sau được xác định bởi giá trị góc trượt và vận tốc góc của xe; khi cả hai giá trị này lớn, ECU cũng nhận diện khuynh hướng quay trượt lớn ở bánh sau.
Hình 4.9 – Nguyên lý hoạt động hệ thống phanh VSC
4.1.6 Hệ thống túi khí SRS
Hệ thống túi khí SRS cho người lái và hành khách phía trước, kết hợp với dây an toàn, giúp giảm thiểu chấn thương cho đầu và ngực trong trường hợp va chạm phía trước.
SRS phía trước được sử dụng trong trường hợp va chạm phía trước để giúp giảm sốc cho ngực của người lái xe hoặc hành khách phía trước
Hệ thống túi khí SRS bên được thiết kế để bảo vệ người lái và hành khách trong trường hợp xảy ra va chạm từ bên hoặc phía sau, giúp giảm thiểu chấn thương và sốc cho tất cả hành khách trong xe.
Hình 4.10 – Cấu tạo hệ thống túi khí
Các loại túi khí an toàn trong xe bao gồm: A – Model túi khí bên, B – Model túi khí màng bên hông, C – Model túi khí đầu gối người lái Ngoài ra, còn có các túi khí khác như: 1 – Túi khí phía trước người lái, 2 – Túi khí hành khách ngồi phía trước, 3 – Túi khí bên hông người lái, 4 – Túi khí bên hông hành khách ngồi phía trước, 5 – Túi khí màng bảo vệ bên hông, và 6 – Túi khí đầu gối người lái.
Hình 4.11 – Cấu tạo hệ thống túi khí
Các mẫu xe được trang bị túi khí có hai loại chính: A – Mẫu có túi khí màng và B – Mẫu có túi khí bên hông Hệ thống an toàn bao gồm các cảm biến túi khí, trong đó có 1 – Cảm biến túi khí phía trước bên phải, 2 – Cảm biến túi khí phía trước bên trái, và 3 – ECM (Bộ điều khiển điện tử).
Hệ thống tiện nghi
4.2.1 Hệ thống điều hòa không khí
Hình 4.18 – Cấu tạo hệ thống điều hòa không khí
1 – Cảm biến áp suất máy lạnh; 2 – Van áp suất cao; 3 – Van áp suất thấp;
4 – Máy nén; 5 – Giàn nóng; 6 – Cảm biến nhiệt độ bên ngoài; 7 – ECM; 8 –
Hình 4.19 – Cấu tạo hệ thống điều hòa không khí
A – Model điều khiển 3 vùng; 1 – Bảng đồng hồ công tơ mét; 2 – Cảm biến mặt trời (cảm biến điều khiển đèn tự động); 3 – ECU thân xe chính; 4 – DLC3;
5 – Nhiệt điện trở ( Cảm biến nhiệt độ phòng); 6 – ECU điều hòa không khí; 7
– Điều khiển điều hòa nhiệt độ; 8 – Công tắc điều khiển lạnh
Hình 4.20 – Cấu tạo hệ thống điều hòa không khí
Giàn lạnh là một phần quan trọng trong hệ thống điều hòa không khí, bao gồm các thành phần như mô tơ trộn khí cho người lái số 1, cảm biến nhiệt độ giàn lạnh và giàn sưởi Hệ thống này cũng có mô tơ trộn khí hành khách số 1, quạt giàn lạnh và lọc khí để đảm bảo không khí trong xe luôn trong lành Bên cạnh đó, mô tơ trộn khí số 2 và mô tơ lấy gió trong/ngoài giúp điều chỉnh luồng khí, trong khi van giàn lạnh và mô tơ trộn khí số 3 cho hành khách phía sau đóng vai trò quan trọng trong việc phân phối nhiệt độ đồng đều trong xe.
Cấu tạo bảng điều khiển điều hòa không khí
Hình 4.21 – Cấu tạo bảng điều khiển hệ thống điều hòa không khí
A – Model điều khiển 3 vùng;B – Model không có điều khiển 3 vùng;
Cấu tạo thành phần điều hòa không khí
Cấu tạo mô tơ servo
Động cơ servo kiểu xung bao gồm một bảng mạch in và một động cơ servo, trong đó bảng mạch in có ba điểm tiếp xúc Bảng mạch này có khả năng truyền hai tín hiệu on-off đến bộ khuếch đại điều hòa không khí dựa trên sự khác biệt của các pha xung.
Cấu tạo cảm biến ánh sáng mặt trời
Hình 4.23 – Cấu tạo cảm biến ánh sáng mặt trời
Máy nén này là loại máy nén có khả năng điều chỉnh dung tích một cách liên tục, giúp tối ưu hóa hiệu suất làm mát của hệ thống điều hòa không khí tùy theo tải lạnh.
Bộ tách dầu bao gồm một buồng tách dầu và một xilanh tách dầu
Hình 4.24 – Cấu tạo máy nén
Trong hệ thống máy nén, các thành phần quan trọng bao gồm pu li, tấm cam, buồng trục khuỷu, đội, tấm tạo sóng, pít tông, xy lanh, và van điện từ với van CS được gắn vào Ngoài ra, trục và cảm biến lưu lượng điều hòa cũng đóng vai trò thiết yếu Bộ tách dầu, buồng tách dầu và xy lanh bộ tách dầu giúp đảm bảo hiệu suất hoạt động của máy nén.
Pu li được trang bị cơ chế giảm chấn giúp hấp thụ dao động mômen của động cơ, đồng thời có cấu trúc giới hạn bảo vệ dây đai truyền động khi máy nén bị khóa Khi máy nén gặp sự cố, bộ giới hạn tích hợp trong ròng rọc sẽ tự động ngắt kết nối với máy nén Để giảm trọng lượng, phần bánh xe của pu li được chế tạo từ nhựa, nhằm tối ưu hóa khối lượng tổng thể.
Hình 4.25 – Cấu tạo pu li
1 – Pu li; 2 – Trục; 3 – Giảm chấn; 4 – Bộ giới hạn
Nguyên lý làm lạnh cơ bản
Hình 4.26 – Nguyên lý làm lạnh cơ bản
Môi chất trong hệ thống điều hòa không khí trải qua nhiều giai đoạn chuyển đổi trạng thái Khi ra khỏi máy nén, môi chất ở dạng hơi với nhiệt độ và áp suất cao Sau đó, nó đi qua giàn nóng và vẫn giữ trạng thái lỏng, nhưng vẫn có nhiệt độ và áp suất cao Tiếp theo, khi đi qua van tiết lưu, môi chất chuyển sang dạng giọt với nhiệt độ thấp và áp suất thấp Cuối cùng, khi ra khỏi giàn lạnh, môi chất trở lại dạng hơi với nhiệt độ và áp suất thấp.
Chế độ vị trí và vận hành các cửa
Hình 4.27 – Vị trí vận hành các cửa gió
Bảng 4.1 Vận hành của cửa gió Điều khiển cánh gió Vị trí vận hành Vị trí cửa Vận hành Điều khiển cánh gió vào
Lấy gió ngoài (FRESH) A Cho không khí bên ngoài vào bên trong Tuần hoàn
(RECIRCULATION) B Cho không khí bên trong tuần hoàn Điều khiển trộn khí Điều chỉnh nhiệt độ từ MAX COLD đến MAX HOT
Thay đổi tỷ lệ hỗn hợp giữa không khí ấm và không khí lạnh giúp điều chỉnh nhiệt độ một cách liên tục, từ nóng đến lạnh Việc điều khiển cánh gió, vị trí vận hành và vị trí cửa cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình này.
Chế độ điều khiển cánh gió
Không khí thổi ra từ cửa gió trung tâm phía trước, cửa gió trung tâm phía sau và cửa gió bên hông
Mặt và chân (BI-LEVEL)
Không khí thổi ra từ cửa gió trung tâm phía trước, cửa gió trung tâm phía sau, cửa gió bên hông và cửa gió phần chân trước sau
Không khí thổi ra từ cửa gió chân phía trước và cửa gió chân phía sau, cửa gió bên hông
Ngoài ra, không khí thổi nhẹ từ cửa gió trung tâm và cửa gió bên hông
Làm tan băng kính chắn gió bằng cách sử dụng cửa gió trung tâm, bên hông trước và sau, trong khi không khí cũng được thổi ra từ cửa gió chân trước và sau.
Làm tan băng kính chắn gió thông qua cửa gió trung tâm, bên hông
Hình 4.28 – sơ đồ mạch điện hệ thống điều hòa
Có khả năng thực hiện kiểm soát phức tạp, công nghệ này mô phỏng các phương pháp xử lý thông tin của hệ thần kinh sinh vật sống, nhằm thiết lập mối quan hệ đầu vào - đầu ra tương tự như bộ não con người.
Mạng điều khiển mạng thần kinh là một kỹ thuật tiên tiến giúp tăng cường khả năng kiểm soát trong hệ thống điều hòa không khí tự động Kỹ thuật này cho phép lưu trữ dữ liệu thu thập từ nhiều điều kiện môi trường khác nhau trong bộ khuếch đại điều hòa không khí Nhờ đó, bộ khuếch đại có khả năng điều chỉnh hoạt động của hệ thống để mang lại sự thoải mái tối ưu cho người sử dụng.
Việc điều khiển mạng Neural bao gồm các lớp nơ-ron đầu vào, trung gian và đầu ra Lớp đầu vào xử lý dữ liệu từ nhiệt độ bên ngoài, ánh sáng mặt trời và nhiệt độ phòng dựa trên thông tin từ công tắc và cảm biến, sau đó truyền đến lớp trung gian Lớp trung gian điều chỉnh cường độ liên kết giữa các nơ-ron dựa trên dữ liệu đã nhận Kết quả cuối cùng được tính toán bởi lớp đầu ra dưới dạng nhiệt độ yêu cầu, hiệu chỉnh năng lượng mặt trời, khối lượng luồng khí mục tiêu và khối lượng kiểm soát lối ra Bộ khuếch đại điều hòa không khí sau đó điều khiển động cơ servo và quạt giàn lạnh dựa trên khối lượng điều khiển đã được tính toán qua mạng nơ-ron.
Hình 4.29 – Mạng điều khiển điều hòa không khí neural
Điều khiển nhiệt độ không khí ngoài
Dựa trên nhiệt độ cài đặt từ công tắc điều khiển, mạng điều khiển Neural tính toán nhiệt độ bên ngoài thông qua các tín hiệu đầu vào từ nhiều cảm biến khác nhau.
Điều khiển độc lập trái và phải
Hệ thống điều hòa không khí trong xe cho phép cài đặt nhiệt độ độc lập cho cả lái xe và hành khách phía trước, mang lại sự thoải mái tối ưu với nhiệt độ riêng biệt cho bên trái và bên phải của xe Điều này giúp đáp ứng sở thích khác nhau của từng người trong xe.
Hệ thống điều hòa không khí trong xe cho phép cài đặt nhiệt độ độc lập cho tài xế, hành khách phía trước và hành khách phía sau, tạo ra ba khu vực nhiệt độ khác nhau Điều này giúp đáp ứng sở thích cá nhân của từng người, mang lại sự thoải mái tối ưu cho tất cả hành khách.
Điều khiển quạt gió được thực hiện dựa trên thể tích luồng không khí đã được tính toán, sử dụng mạng điều khiển Neural và các tín hiệu đầu vào từ nhiều cảm biến khác nhau.
Điều khiển đầu ra không khí