PGS TS Ñoã Vaên Duõng Heä thoáng ñieän vaø ñieän töû treân oâtoâ hieän ñaïi HEÄ THOÁNG ÑIEÄN ÑOÄNG CÔ ÑH SPKT TP HCM Heä thoáng ñieän vaø ñieän töû treân oâtoâ hieän ñaïi Heä thoáng ñieän ñoäng cô PGS[.]
PGS-TS Đỗ Văn Dũng Hệ thống điện điện tử ôtô đại HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ ĐH SPKT TP HCM Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Heä thống điện điện tử ôtô đại - Hệ thống điện độn g Chương :KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN TỬ ÔTÔ Trên ôtô trang bị nhiều chủng loại thiết bị điện điện tử khác Từng nhóm thiế t bị điện có cấu tạo tính riê ng, phục vụ số mục đích định tạo thàn h hệ thống điện riêng biệt mạch điện ôtô 1.1 Tổng t mạng điện hệ thống điện ô tô Hệ thống khở i động (Starting system): Bao gồm accu, máy khởi động điện (starting motor), relay điều khiển relay bảo vệ khởi độ ng Đối với động diesel có trang bị thêm hệ thống xông máy (Glow system) Hệ thống cung cấp điện (Charging system): Gồm accu, máy phát điệ n (Alternators), tiết chế điện (Voltage regulator), relay đèn báo nạp M HC P T t m phận chính: Hệ thống đánh lửa (Ignition system): Bao uagồ y th K accu, khóa điện (Ignition switch), pchia amđiện (Distributor), biến áp đánh u h S H Dhộp điều khiển đánh lửa (Igniter), bugi lửa hay bôbin (Ignition coils), uong r T n© (Spark plugs) quye n a B Hệ thống chiếu ánh sáng tín hiệu (Lighting and Signal system): Gồm đèn chiếu sáng, đèn tín hiệu, còi, công tắc relay Hệ thống đo đạc kiểm tra (Gauging system): Chủ yếu đồng hồ báo tableau đèn báo gồm có: đồng hồ tốc độ động (Tachometer), đồng hồ đo tốc độ xe (Speedometer), đồng hồ đo nhiên liệu nhiệt độ nước Hệ thống điều khiển động (Engine control system): Bao gồm hệ thống điều khiển xăng, lửa, góc phối cam, ga tự động (cruise control) Ngoài ra, động diesel ngày thường sử dụng hệ thống điều khiển nhiê n liệu điện tử (EDC – electronic diesel control unit pump in line) Hệ thống điều khiển ôtô: Hệ thống điều khiể n phanh chống hãmABS (Antilock brake system), hộp số tự động, tay lái, gố i (SRS), lực kéo (Traction control) Hệ thống điều hòa nhiệt độ (Air conditioning system): Bao gồm máy nén (Compressor), giàn nóng (condenser), lọc ga (dryer), van tiết lưu (expansion valve), giàn lạnh (Evaporator) chi tiết điều khiển relay, thermostat, hộp điề u khiển, công tắc A/C… PGS.TS Đỗ Văn Dũng Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Trang : u DH S g n ruo ©T yen u q an B K pham y th P HC uat T Đèn pha; 2.Relay còi; Máy phát điện; Bộ điều chỉnh điện; Motor lao cửa kính; Biến áp đánh lửa; Bộ chia điện; Motor quạt; Đồng hồ; 10 15 Công tắc đèn trần tự động; 11 Cộng tắc đèn trần; 12 Đèn trần; 13 16 Bó dây chính; 14 Đèn hậu; 17 Máy khởi động điện; 18 c quy; 19 Đèn đờ mi; 20 Còi PGS.TS Đỗ Văn Dũng Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn M Hình 1.1: Sơ đồ bố trí thiết bị điện ôtô (M21 – Vonga) Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Hệ thống điện điện tử ôtô đại - Hệ thống điện độn g Trang : Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Hệ thống điện điện tử ôtô đại - Hệ thống điện độn g Nếu hệ thống điều khiển máy tính có tên gọi hệ thống tự động điều hòa khí hậu (Automatic climate control) Các hệ thống phụ: Hệ thống gạt nước, xịt nước (Wiper and washer system) Hệ thống điều khiển cửa (Door lock control system) Hệ thống điều khiển kính (Power window system) Hệ thống điều khiển kính chiếu hậu 1.2 Các yêu cầu kỹ thuật hệ thống điện - Nhiệt độ làm việc: Tuỳ theo vùng khí hậu, thiết bị điện ô tô chia làm nhiều loại: Ở vùng lạnh cực lạnh (-40oC) Nga, Canada Ôn đới (20oC) Nhật Bản, Mỹ, châu Âu T…P HCM huat Kyngt Nam Á , châu Phi…) Nhiệt đớ i (Việt nam, nướacmĐô h Su p H Loại đặc biệt thườ nnggDdù ng cho xe quân (Sử dụ ng cho tất o u r ©T vù uyenng khí hậu) Ban q -Sự rung xóc: Các phận điện ô tô phải chịu rung xóc với tần số từ 50 đến 250 Hz, chịu lực với gia tốc 150m/s2 -Điện áp: Các thiết bị điện ôt ô phải chịu xung điện áp cao với biên độ lê n đến vài trăm volt -Độ ẩm: Các thiết bị điện phải chịu độ ẩm cao thường có nước nhiệt đới -Độ bền: Tất hệ thống điện ôtô phải hoạt độ ng tốt khoảng 0,9 1,25 ịnh mức (m = 14 V 28 V) thời gian bảo hành xe -Nhiễu điện từ: Các thiết bị điện điện tử phải chịu nhiễu điện từ xuấ t phát từ hệ thống đánh lửa nguồn khác 1.3 Nguồn điện ôtô Nguồn điện ô tô nguồ n điện chiều cung cấp bở i accu động chưa làm việc máy phát điện động làm việc Để tiết kiệm dây dẫn, thuận tiện lắp đặt sửa chữa…trên đa số xe người ta sử PGS.TS Đỗ Văn Dũng Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Trang : Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Heä thống điện điện tử ôtô đại - Hệ thống điện độn g dụng thân sườn xe (car body) làm dây dẫn chung (single wire system) Vì vậy, đầu âm nguồn điện nối trực tiếp thân xe 1.4 Các loại phụ tải điện ôtô Các loại phụ tải điện ôt ô mắc song song chia làm loại: 1-Phụ tải làm việc liên tục: Bơm nhiên liệu (50 70W); hệ thống đánh lửa (20W), kim phun (70 100W) v.v 2-Phụ tải làm việc không liên tục: Gồm đèn pha (Mỗi 60W), cốt (Mỗi 55W), đèn kích thước (Mỗi 10W), radio car (10 15W), đèn báo tableau (Mỗi 2W)… 3-Phụ tải làm việc khoảng thời gian ngắn: Đèn báo rẽ (4 x 21W + x 2W); đèn thắng (2 x 21W); motor điề u khiển kính 150W, quạt làm mát động (200W), quạt điều hòa nhiệt độ (2 x 80W), motor gạt nước (30 65W); còi (25 M HyCkhởi động (800 40W); đè n sương mù (mỗi 35 50W); còi lui (21W), má P T uat y oth(60W), hệ thống xông máy 3000W), mồi thuốc (100W); ănten (Dù ng motor ké K ham Su np từ cuả máy nén hệ thống lạnh (Động diesel) (100 150W), ly hợDpHđiệ g ruon (60W)… n©T quye Bani ta phân biệt phụ tải điện ô tô theo côn g suất, Ngoài ra, ngườ điện áp làm việc vv 1.5 Các thiết bị bảo vệ điều khiển trung gian Các phụ tải điện xe hầu hế t mắc qua cầu chì Tùy theo tả i cầu chì có giá trị thay đổi từ 30A Dây chảy (Fusible link) cầu chì lớn 40 A mắc mạch phụ tải điện lớn chung cho cầu chì nhóm làm việc thường có giá trị vào khoảng 40 120A Ngoài ra, để bảo vệ mạch điện trường hợp chập mạch, số hệ thống điện ô tô người ta sử dụng ngắt mạch (CB – circuit breaker) dòng Trên hình 1-2 trình bày sơ đồ hộp cầu chì xe Honda Accord 1989 Đến máy phát Cassete, Anten Quạt giàn lạnh (Hoặc nóng) Relay điều khiển xông kính, điều hoà nhiệt độ Điều khiển kính chiếu hậu, quạt làm mát động Tableau Hệ thống gạt, xịt nước kính, điều khiển kính cửa sổ Tiết chế điện thế, cảm biến tốc độ, hệ thống phun xăng Hệ thống ga tự động 10 Hệ thống đánh lửa PGS.TS Đỗ Văn Dũng Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Trang : Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Hệ thống điện điện tử ôtô đại - Hệ thống điện độn g 11 Hệ thống khởi động 12 Hệ thống phun xăng 13 Công tắc ly hợp 14 Hệ thống phun xăng 15 Đèn chiếu sáng salon 16 Hộp điều khiển quay đèn đầu 17 Đèn cốt trái 18 Đèn cốt phải 19 Đèn pha trái 20 Đèn pha phải 21 Máy phát 22 Quạt làm mát động giàn nóng 23 Xông kính sau 24 Hệ thống phun xăng 25 Hệ thống khoá cửa 26 Đồng hồ, cassete, ECU M HC P 27 Mồi thuốc, đèn soi sáng T uat y th K 28 Hệ thống quay đèn đầu am u ph S H 29 Hệ thống báo rẽ báo gnguy D uon r T Cò i đè n thắ n g, dâ y an n 30 © yen u q 31 Motor quay Ban kính trước (phải) 32 Motor quay kính trước (trái) 33 Motor quay kính sau (phải) 34 Motor quay kính sau (trái) 35 Motor quay đèn đầu (phải) 36 Motor quay đèn đầu (trái) 37 Quạt giàn nóng 38 Hộp điều khiển quạt 39 Hệ thống sưởi Để phụ tải điện làm việc, mạch điện nối với phụ tải phải kín Thông thường phải có công tắc đóng mở mạch Công tắc mạch điện xe có nhiều dạng: thường đóng (normally closed), thường mở (normally open) phối hợp (changeover switch) tác động để thay đổi trạng thái đóng mở (ON – OFF) cách nhấn, xoay, mở chìa khóa Trạng thái côn g tắc thay đổi yếu tố như: áp suất, nhiệt độ, … Trong ôtô đại, để tăng độ bền giảm kích thước công tắc, người ta thường đấu dây qua relay Relay phân loại theo dạng tiếp điểm: thường đóng (NC – normally closed), thường mở (NO – normally opened), kết hợp hai loại - relay kép (change over relay) PGS.TS Đỗ Văn Dũng Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Trang : Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Hệ thống điện điện tử ôtô đại - Hệ thống điện độn g u DH S g n ruo K pham M P HC uat T y th ©T yen u q an B 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 Hình 1-2: Sơ đồ hộp cầu chì xe HONDA ACCORD 1989 PGS.TS Đỗ Văn Dũng Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Trang : Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Hệ thống điện điện tử ôtô đại - Hệ thống điện độn g 1.6 Ký hiệu quy ước sơ đồ mạch điện CÁC KÝ HIỆ U TRONG MẠC H ĐIỆN Ô TÔ Nguồn accu Bóng đèn Tụ điện Bóng đèn tim Mồi thuốc Còi Cái ngắt maïch (CB) Diode u DH S g n ruo K pham Mbine Boâ HC P T uat y th ©T yen u q an B Diode zener Bóng đèn Cảm biến điện từ chia điện LED Cầu chì Đồng hồ loại kim Dây chảy (cầu chì chính) FUEL Đồng hồ số Nối mass (thân xe) M Động điện PGS.TS Đỗ Văn Dũng Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Trang : Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Hệ thống điện điện tử ôtô đại - Hệ thống điện độn g Relay thường đóng (NC – Normally Closed) Loa Relay thường hở (NO – Normally Open) Công tắc thường mở (NO – Normally Open) Relay kép (Changeover Relay) Công tắc thường đóng (NC – Normally Closed) Điện trở Điện trở nhiề u nấc Su H ng D o u r ©T yen u q Ban K pham Công tắc kép (Changeover) M C H P T uat y th Công tắc máy Biến trở Nhiệt điện trở Công tắc tác động cam Công tắc lưỡi gà (cảm biến tốc độ) Transistor Đoạn dây nối Không nối Solenoid Nối PGS.TS Đỗ Văn Dũng Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Trang : Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn u DH S g n ruo K pham M P HC uat T y th ©T yen u q an B PGS.TS Đỗ Văn Dũng Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Hình 1-3: Các hiệu quy ước sơ đồ mạch điện Hệ thống điện điện tử ôtô đại - Hệ thống điện độn g Trang : Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn PGS.TS Đỗ Văn Dũng u DH S g n ruo K pham M P HC uat T y th Hình 7.1 Sơ đồenbố© Ttrí chung hệ thống CCS ôtô 7.1.3 Ban quy Cách sử dụng hệ thống CCS Hoạt động hệ thống CCS điều khiển công tắc chính, công tắc điều khiển, bàn đạp ga bàn đạp phanh Thiết kế công tắc điều khiển khác tùy theo kiển xe Hoạt động công tắc điều khiển CCS thiết kế cho xe TOYOTA CRESSIDA sau: Công tắc công tắc điều khiển loại xe khác Chúng khác thiết kế lẫn vị trí lắp ráp nguyên lý hoạt động giống xe TOYOTA CRESSIDA Các nút chức công tắc điều khiển - ON-OFF: Công tắc - SET/COAST: Đặt tốc độ - Phục hồi (RESUME): Khi hệ thống CCS hoạt động, bị tạm ngắt bạn đạp phanh, nút RESUME lệnh cho CCS điều khiển ôtô chạy trở lại tốc độ trước cài đặt - Tăng tốc (SET/ACCEL hay ACC) Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Trang 214 Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn PGS.TS Đỗ Văn Dũng - Hủy bỏ (CANCEL) - Việc ấn giữ nút COAST làm ôtô để giảm tốc 7.1.3.1 Đặt tốc độ CCS: - Ấn nhả công tắc chính, đèn báo sáng lên - Đạp chân ga để đạt tốc độ mong muốn (40-200 Km/h) - Ấn cần điều khiển CCS xuống nhả ra, thao tác bật công tắc SET/COAST, tốc độ xe thời điểm nhả cần lưu nhớ CCS đặt tốc độ 7.1.3.2 Tăng tốc giảm tốc điều khiển CCS Tăng tốc M P HC uat T - Nhấc công tắc điều khiển lên, bật RES/ACC đạt tốc h Ky t m a h độ mong muốn Su p g DH uon © Tr en u khiển đạt tốc độ mong muốn - Nhả công tắ quciề Giảm tốc: Ban - Ấn công tắc điều khiển lên, bật RES/ACC đạt tốc độ mong muốn - Nhả công tắc điều khiển đạt tốc độ mong muốn 7.1.3.3 Hủy chức điều khiển chạy tự động: Điều khiển chạy tự động hủy theo trường hợp sau: Cần điều khiển kéo phiá lái xe (đến CANCEL) Đạp bàn đạp phanh Đạp bàn đạp ly hợp (xe hộp số tay) Chuyển số đến vị trí N (xe hộp số tự động) Kéo nhẹ cần phanh tay lên (chỉ áp dụng với số xe) Tốc độ xe giảm xuống thấp 40Km/h Tốc độ xe giảm xuống thấp 16Km/h so với tốc độ đặt trước Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Trang 215 Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn PGS.TS Đỗ Văn Dũng 7.1.3.4 Phục hồi lại tốc độ đặt trước: Bật công tắc RESUME/ACCEL phục hồi lại tốc độ đặt trước tạm thời bị hủy bỏ trường hợp – – – - tốc độ xe không giảm xuống 40Km/h Khi tắt công tắc trường hợp – CCS hủy vónh viễn tốc độ đặt trước Nếu lái xe muốn phục hồi hoạt động CCS phải đặt lại tốc độ nhớ cách bật công tắc lặp lại thao tác đặt tốc độ mô tả 7.2 CÁC YÊU CẦU VỀ TÍNH NĂNG CỦA CCS Các đặc tính hệ thống CCS lý tưởng bao gồm yếu tố sau: Tính tốc độ: Khoảng điều chỉnh tốc độ chênh lệch so với tốc độ thiết đặt khoảng 0.5 1m/h Độ tin cậy: Mạch thiết kế để chống lại vượ Mt điện áp HC P T t ng lượng thiết bị tức thời, đảo chiều điện áp, tiêu phí uană y th K hạn chế mức thấp nhấut.pham HS D g Các phiên ứng rdụ n g c nhau: Bằng cách thay đổi EEPROM n T uo © n thông qua mộ quyte seri liệu đơn giản hay mạng MUX, phần mềm Ban CCS nâng cấp, tối ưu hóa cho kiểu xe cụ thể Những khả biến đổi thích ứng với nhiều kiểu cảm biến, trợ lực nhiều phạm vi tốc độ Sự thích ứng ngưới lái: Thời gian đáp ứng hệ thống CCS điều chỉnh để phù hợp với sở thích người lái phạm vi tính xe Khía cạnh an toàn: Thiết kế hệ thống CCS cần phải tính đến số yếu tố an toàn Về phương pháp thiết kế nhắm vào mạch điều khiển bướm ga nhằm đảm bảo chế xử lý cố hoạt động điều khiển vi mạch hay cấu chấp hành hư hỏng Mạch điện tử an toàn cắt trợ lực điều khiển làm cho tay đòn điều khiển bướm ga tác dụng công tắc phanh hay công tắc hành trình kích hoạt, với tình trạng ECU hay mạch bán dẫn điều khiển (Với giả định kết cấu khí chấp hành tình trạng tốt) Các vấn đề khác liên quan đến an toàn bao gồm chương trình dò tìm tình trạng vận hành không bình thường ghi lại liệu vào nhớ để phục vụ cho công việc chẩn đoán hư hỏng sau Tình trạng hoạt Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Trang 216 Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn PGS.TS Đỗ Văn Dũng động không bình thường, chẳng hạn tốc độ xe không ổn định hay tín hiệu điều khiển bị ngắt quãng Công việc kiểm tra tiến hành thời kỳ chạy xe lần đầu thời điểm lúc xe hoạt động để xác định mức độ hoàn chỉnh hệ thống điều khiển, tình trạng hoạt động thể qua hình thị cho người lái Tình trạng hư hỏng nghiêm trọng tăng tốc không kiểm soát Theo dõi liên tục tình trạng ECU phận chủ yếu khác giúp hạn chế khả hư hỏng 7.3 HOẠT ĐỘNG CỦA CCS Hệ thống CCS bao gồm: Cảm biến tốc độ xe, công tắc, chấp hành vi xử lý (bộ CCS ECU điều khiển chạy tự động) Bộ điều khiển nhận tín hiệu từ công tắc điều khiển chính, cảm biến tốc độ công tắc thắng Nếu hệ thống sử dụng cảm biến vị trí cụCmM trợ lực vị H trí cánh bướm ga, tín hiệu gởthi ế nPbộ điều khiển Một at T y m K km thành tín hiệu xung axung mạch điện đồng hồ thay đổi tín hiệ u h p u DHcSh tích hợp kích thích lôgic (IC) g giây - Hz (biến đổi A/D) Mạ n uo © Trn: mạch lưu trữ tần số thiết đặt, n e chia làm mạ c h điệ y qu Ban mạch khác giá m sát tần số cảm biến tốc độ Hai tần số so sánh với điều khiển Nếu tìm thấy khác tần số, ECU gởi tín hiệu điều khiển đến cấu chấp hành để điều chỉnh vị trí cánh bướm ga trì tốc độ ôtô giá trị thiết đặt Có hai loại cấu chấp hành: Loại dẫn động chân không loại môtơ bước, ngày chủ yếu dùng loại chân không, nhiên xu hướng tương lai sử dụng nhiều loại mô tơ để điểu khiển tốc độ xe xác Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Trang 217 Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn PGS.TS Đỗ Văn Dũng ECU Độn g Hình 7.2 Sơ đồ CCS dẫn động chân không u DH S g n ruo K pham ©T yen u q an M P HC uat T y th ECU B Độn g Hình 7.3: Hệ thống CCS dẫn động mô tơ bước 7.4 NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN 7.4.1 Sơ đồ nguyên lý Hệ thống CCS hoạt động theo nguyên lý điều khiển hồi tiếp (Close-loop control), sơ đồ nguyên lý thể sau: Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Trang 218 Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn PGS.TS Đỗ Văn Dũng Tín hiệu đặt trước Xử lý tín hiệu vào Cơ cấu dẫn động Cơ cấu chấp hành Vị trí bướm ga Cảm biến tốc độ xe Hình 7.4 Sơ đồ điều khiển CCS Tín hiệu đầu vào yếu tốc độ theo ý muốn người lái tốc độ thực xe Các tín hiệu quan trọng khác điều chỉnh Fasteraccel/Slower-coast người lái, Resume, On/Off, công tắc phanh, tín hiệu điều khiển động Tín hiệu đầu chủ yếu trị số trợ lực điều khiển bướm ga, đèn báo ON CCS, báo phục vụ bảo dưỡng thông tin gửi lưu trữ phục vụ chẩn đoán hư hỏng 7.4.2 Sơ đồ mạch sơ đồ khối: Sơ đồ khối: ruo ©T yen u q an H Su ng D K pham M P HC uat T y th BỘ CHẤP HÀNH Van điều khiển Khoá điện B Công tắc đèn phanh Công tắc Công tắc điều khiển Công tắc phanh tay Công tắc đèn phanh Công tắc ly hợp Công tắc khởi động trung gian Giắc kiểm tra hay TDCL Công tắc chân không ECU ĐIỀU KHIỂN CHẠY TỰ ĐỘNG Cảm biến tốc độ ECU động ECT Van xả Đèn báo ECU động ECT Van điện No.2 ECT ECU O/D hay Relay Van điện O/D (A/T) Bơm chân không Hình 7.5 Sơ đồ hệ thống CCS Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Trang 219 Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn PGS.TS Đỗ Văn Dũng Khoá điện STT MAIN FL ALT FL AM1 FL IG Cầu chì GAUGE ACC Ắ c quy Đè n báo phanh Công tắc phanh tay Cô ng tắ c đè n phanh Bộ chấp hành Van xả Cầ u chì GAUGE Cầu chì STOP Đè n phanh Đè n báo Van Đ/khiển Công tắc điều khiển MAIN Van điện số 2(ECT) SET/COAST RES/ACC ECU điều khiển chạy tự động ECU hay rơ le O/D Van điện O/D(A/T) CANCEL Công tắc ly hợp ©T yen u q an u DH S g n ruo Cả m biến tốc độ số B Cả m biến tốc độ số K pham M P HC uat T Coâ ng tắ c khở i động trung gian ECU hay rơ le O/D y th Máy khởi động Cô ng tắ c chân không Bơm chân không Giắc nối chẩn đoán tổng (TDCL) Giắc nối chẩn đoán tổng Hình 7.6: Sơ đồ mạch điện hệ thống CCS xe TOYOTA CRESSIDA Tín hiệu đầu vào: Cảm biến tốc độ phận yếu hệ thống, CCS ECU đo đạt tốc độ xe từ cảm biến tốc độ phạm vi 1/32 (m/h) Mọi dây cáp đồng hồ tốc độ hay dao động gây sai lệch tính toán tốc độ Sự sai lệch tính toán tốc độ giảm thiểu chu kỳ đo đạt Cảm biến tốc độ dẫn động cho Microcontroller’s Timer Input Capture Line hay Interrupt Line bên Bộ ECU tính toán tốc độ xe từ tần số tín hiệu, cảm biến từ sở thời gian bên ECU Trị số tốc độ xe cập nhật liên tục lưu trữ nhớ RAM xử lý chương trình điều khiển tốc độ sở Thông thường cảm biến tốc độ máy phát xoay chiều đơn giản bố trí hộp số hay cáp truyền động đồng hồ tốc độ Máy phát xoay chiều tạo điện áp xoay chiều với tần số tỉ lệ với cảm biến tốc Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Trang 220 Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn PGS.TS Đỗ Văn Dũng độ vòng tốc độ xe Cảm biến quang học đầu đồng hồ tốc độ sử dụng Thông thường cảm biến tốc độ tạo số xung hay chu kỳ Km Cùng với việc sử dụng phanh chống trượt ABS ngày nhiều, trị số cảm biến bổ sung nhận từ cảm biến tốc độ đặt ABS bánh xe Dữ liệu tốc độ từ hệ thống ABS thu thông qua mạng MUX Tín hiệu đầu vào hệ thống CCS từ công tắc người lái thiết đặt nhiều tín hiệu Analog khác chuyển đổi thành tín hiệu đầu vào dạng Digital Ngoài thông số khác tham chiếu đến, cảm biến vị trí bướm ga, tình trạng ly hợp hay hệ thống truyền lực Các tín hiệu đầu vào khác sử dụng hệ thống CCS vị trí bướm ga, hộp số, ly hợp, tình trạng A/C, chẩn đoán chấp hành, tình trạng động cơ… tín hiệu lấy từ mạng liệu MUX CM 7.4.3 y Thuật toán điều khiển chạy tự độan mgK h Su p H TP t a u th DHđộng thiết lập dựa vào lý thuyết Chương trình điều khiển chạ nyg tự o u r ©T điều khiển mờ “ Fuzzy yen Control”, người ta thiết kế thành công u q Ban hệ thống điều khiển tự động cho đối tượng có nhiều thông số đầu vào tác động mà theo lý thuyết điều khiển tự động cổ điển trước khó lòng giải Tín hiệu đầu ổn định tín hiệu đầu vào biến đổi đa dạng Sự vận hành chương trình điều khieån: Set speed value Proportional gain, Kp + + - Actuator Control Speed Sensor Intergral Gain, KI Actual Vehicle Speed Value Hình 7.7: Thuật toán điều khiển ga tự động (PI Speed error control) Bộ vi xử lý lập trình để đo đạt tốc độ xe ghi lại mức độ chạy theo trớn xe và xu hướng tăng hay giảm Phương pháp PI tiêu chuẩn tạo tín hiệu đầu P tỉ lệ với với khác biệt tốc độ xe cài đặt tốc độ thực xe (độ sai lệch) trị số tỉ lệ Gain Block KP Một tín Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Trang 221 Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn PGS.TS Đỗ Văn Dũng hiệu KI tạo biến động lên xuống theo tỉ lệ phụ thuộc vào độ sai lệch tín hiệu Các giá trị thu nhận KI KP chọn để tạo phản ứng nhanh, với mức độ không ổn định nhỏ Hệ thống PI cộng vào mức độ sai lệch, vậy, tốc độ mức tốc độ cài đặt trường hợp xe lên dốc thời gian dài, tín hiệu sai lệch bắt đầu gia tăng mạnh để bù trừ Trong điều kiện chạy xe đường phẳng, trị số block KI có xu hướng tiến có sai lệch theo thời gian Trọng lượng xe, tính động cơ, sức cản lăn, yếu tố xác định số PI Tóm lại, phương pháp PI cho phép hệ thống phản ứng nhanh trường hợp leo dốc đột ngột hay chạy xuống dốc Kiểm soát tín hiệu đầu ra: Khi tín hiệu sai xử lý, tín hiệu đưa đến chấp hành tạo để mở lớn bướm ga, giữ vị trí cố định hay giảm bớt bướm ga Bộ trợ lực cập nhật với đặc tính khí trợ lực, đến vài phầ n ngàn giây M HC P T t Tín hiệu sai lệch xử lý nhanh hơn, vìyvậ thyua, tạo thời gian cho vài K m giá trị trung bình cảm biến tốc độ xe.Su pha H D uoni gtrợ lực chân không truyền thống hay môtơ Điều khiển bướm ga loạ r T © uyen bước Ở loại trợ lựcBchâ an qn không, chân không tác động vào chấp hành xả theo qui trình xử lý cố hệ thống phanh tác động với mục đích bổ sung cho trình đóng cuộn solenoid điều khiển chấp hành Bộ trợ lực kiểu môtơ điện đòi hỏi truyền động điện tử phức tạp vài cấu xử lý cố khí kết nối vào hệ thống phanh 7.5 CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA CCS 7.5.1 Cảm biến tốc độ (Speed Sensor) Hình 7.8: Cảm biến tốc độ loại công tắc lưỡi gà Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Trang 222 Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn PGS.TS Đỗ Văn Dũng Chức cảm biến tốc độ xe thông báo tốc độ thời cho ECU điều khiển chạy tự động Cảm biến tốc độ xe chủ yếu loại công tắc lưỡi gà, loại quang học (diod phát quang kết hợp với transitor quang) loại MRE (loại phần tử điện trở từ) Cảm biến lắp đồng hồ tốc độ hay hộp số Khi tố độ xe tăng, cáp đồng hổ tốc độ xe quay nhanh hơn, bật tắc công tắc lưỡi gà hay transitor nhanh hơn, ngược lại chạy tốc độ thấp giảm tần số tính hiệu tốc độ a) Loại công tắc lưỡi gà: dùng với bảng đồng hồ loại kim, dây công tơ mét quay, nam châm quay Điều bật tắt công tắc lưỡi gà lần vòng quay Tốc độ xe tỷ lệ với tần số xung điện áp b) Loại quang học: dùng với bảng đồng hồ kiểu số, lắp đồng hồ tốc độ u DH S g n ruo K pham M P HC uat T y th ©T yen u q an B Hình 7.9: Cảm biến tốc độ loại quang Cáp đồng hồ tốc độ làm cho đóa xẽ rãnh quay Khi đóa xẽ rãnh quay, ngắt tia sáng chiếu lê transitor quang từ diod phát quang (LED) làm cho transitor quang phát sinh xung điện áp Ánh sáng từ đèn LED bị ngắt 20 lần cáp đồng hồ tốc độ quay vòng tạo 20 xung Số lượng xung giảm xuống xung trước tín hiệu gởi đến ECU điều khiển chạy tự động, Một tín hiệu 20 xung vòng quay trục roto transitor quang đóa xẽ rãnh tạo chuyển thành tín hiệu xung vòng quay nhờ ECU đồng hồ số chuyển đến ECU chạy tự động c) Loại MRE (phần tử điện trở từ) Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Trang 223 Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn PGS.TS Đỗ Văn Dũng Cảm biến lắp hộp số hay hộp số phụ dẫn động bánh chủ động trục thứ cấp Cảm biến bao gồm mạch HIC (mạch tích hợp) gắn MRE (phần tử điện trở từ) vành từ Nguyên lý hoạt động MRE: Khi hướng dòng điện chạy MRE song song với hướng đường sức từ, điện trở trở nên lớn (và dòng điện yếu), ngược lại, hướng dòng điện đường sức từ cắt nhau, điện trở giảm đến mức tối thiểu (và dòng điện mạnh) Hướng đường sức từ thay đổi chuyển động quay nam châm lắp vành từ, kết qủa điện áp MRE ttở thành dạng sóng xoay chiều Bộ so sánh cảm biến tốc độ chuyển dạng sóng xoay chiều thành tín hiệu số, sau đảo ngược transitor trước đến đồng hồ Tần số dạng sóng phụ thuộc vào số lượng cực nam châm lắp vành từ Có loại vành từ (tùy theo kiểu xe): Loại có 20 cực từ loại có cực từ M HC P T Loại có 20 cực từ tạo dạng sóng 20 chu kỳ (20 huat vòng quay y txung K am vành từ), loại cực tạo dạng só unpgh4 chu kỳ S H D ongu số chuyển thành 20 xung Trong loại 20 cực, tần số của©tín ruhiệ T uyen vòng quay củaBvà an nqh từ thành xung mạch chuyển đổi xung đồng hồ tốc độ sau gửi đến ECU Mạch đầu cảm biến tốc độ khác tùy theo kiểu xe Kết qủa tín hiệu phát khác tùy theo kiểu xe: có loại điện áp điện trở thay đổi Một số cảm biến tốc độ không qua bảng đồng hồ mà gửi trực tiếp đến ECU 7.5.2 Bộ điều khiển Yêu cầu kỹ thuật vi xử lý (ECU): Bộ ECU sử dụng hệ thống CCS có yêu cầu cao chức Bộ ECU phải bao gồm yêu cầu sau: Chuẩn thời gian phải xác để đo đạt tính toán tốc độ Tín hiệu vào A/D Tín hiệu PWM Ghi nhận thời gian tín hiệu vào Ghi nhận so sánh thời gian tín hiệu Cổng liệu (cổng MUX) Bộ phận ghi bên EPROM Công nghệ Low-Power CMOS Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Trang 224 Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn PGS.TS Đỗ Văn Dũng 7.5.3 a) Bộ phận dẫn động (Actuator) Bộ dẫn động chân không Hình 7.10: Bộ dẫn động chân không M HC Van điều khiển: TP t a u th Bộ trợ lực hoạt động chân không gồmhmộ tKytấm màng hoạt động lò m a Su p H D xo với van cung cấp, van đượ c điề u khiển solenoid Khi hệ thống uong r T n© không sử dụng đến, solenoid quye van điều khiển thường đóng lúc n a B đó, solenoid van thông cho khí trời vào Màng trợ lực lò xo giãn góc mở cánh bướm ga không điều chỉnh Việc đóng mở van hoạt động trì việc thiết lập tốc độ di chuyển ôtô đường mong muốn Van xả: Dùng để dẫn áp suất khí vào chấp hành hệ thống CCS bị hủy bỏ Van xả đóng vai trò van an toàn van điều khiển bị cố định vị trí cấp chân không hư hỏng Nó dẫn áp suất khí từ van an toàn để đóng bướm ga, giảm tốc độ xe Van xả bảo đảm tính an toàn cao lái xe Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Trang 225 Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn PGS.TS Đỗ Văn Dũng ON TỐC ĐỘ ÔTÔ TĂNG ON OFF TỐC ĐỘ ÔTÔ GIẢM OFF Hình 7.12: Đấu dây cáp từ Actuator đến bướm ga Sơ đồ gồm: Bộ trợ lực điều khiển gồm có màng solenoid điều khiển chân không M HC P Hệ số xung điều khiển hệ số xung: T uat y th K ECU gởi dòng ngắt (tính hiệu xung) đếpnhvan am điều khiển với tần số khoảng u S H 20 Hz, cách thay đổi khoảnguothờ i gian dòng điện bật tắt (được gọi ng D r T © hệ số xung) làm tăngqhay uyengiảm độ chân không chấp hành theo tốc n a B độ xe Khi dòng điện bật khoảng thời gian dài (hệ số xung cao) van chân không mở thời gian lâu hơn, độ chân không tăng chấp hành, kết qủa bướm ga mở tốc độ xe tăng lên Tốc độ tăng ON OFF Khi dòng điện tắt khoảng thời gian dài (hệ số xung thấp) van khí mở khoảng thời gian lâu hơn, độ chân không tăng chấp hành, kết qủa bướm ga đóng tốc độ xe giảm xuống Tốc độ giảm ON OFF Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động OÂtoâ Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Trang 226 Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn PGS.TS Đỗ Văn Dũng Sự hoạt động cấu chấp hành: Khi xe hoạt động tốc độ không thay đổi, tăng hay giảm tốc van điều khiển van xả chấp hành hoạt động để điều khiển tố độ xe Hoạt động liên hệ van ứng với điều kiện lái xe tổng kết bảng sau: SỰ PHỐI HP HOẠT ĐỘNG CỦA VAN ĐIỀU KHIỂN VÀ VAN XẢ BỘ CHẤP HÀNH VAN ĐIỀU KHIỂN VAN XẢ CÔNG Dòng điện Dòng điện Điều kiện TẮC CHÍNH Van chân Van khí Van khí không quyển Tắt Tắt CCS tắt Tắt Đóng Mở Mở Tắt Tắt M HC Chưa đặt tốc độ Bật P T at Đóng Mở uMở y th K am Điề Bật u puhkhiển xung S Đặt tốc độ Bật H D ng Đóng Mở Đóng Mở Đóng Truo © n Điều khiển xung Bật Chạy tốc độ vớai n quye B Bật Mở Đóng Mở Đóng chế độ CCS Đóng Điều khiển xung Bật Tăng tốc với công Bật Mở Đóng Mở Đóng tắc điều khiển Đóng Giảm tốc với công tắc điều khiển Tạm thời tăng tốc bàn đạp ga Tốc độ xe cao tốc độ đặt trước Tốc độ xe thấp tốc độ đặt trước Bật Bật Bật Bật 10 Hủy Bật 11.Phục hồi tốc độ xe công tắc điều khiển Bật Tắt Đóng Mở Điều khiển xung Mở Đóng Mở Đóng Điều khiển xung Mở Đóng Mở Đóng Tắt Đóng Mở Điều khiển xung Tắt Mở Tắt Mở Bật Đóng Bật Đóng Tắt Mở Bật Mở Đóng Đóng Đóng Mở Tắt Mở Đóng Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Trang 227 STT GAUGE SET/COAST RES/ACC CANCEL Má Bơm Giắ độ chạ điề Bộ Cầ MAIN Ắ Đè Cô Cả Van rơ ECU Khoá ACC IG cnm unle uycchấ quy ygchì Đ/khiể xả điệ bá phanh khiể hay khở nố biế châ O/D tự điệ tắ FL pon icSTOP ninhà chẩ phanh số O/D(A/T) phanh điề ly khở châ đè độ tố khô nALT nnhợ cun h2(ECT) ingphanh độ npđộ khiể khô gFL tay nsố gnn g2 trung toå AM1 ng (TDCL) FL gian Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn PGS.TS Đỗ Văn Dũng Sơ đồ phối hợp tốc độ xe với trạng thái van điều khiển van xả HỦY TỐC ĐỘ XE VAN ĐK PHỤC HỒI ON OFF VAN XẢ u DH S g n ruo ON OFF K pham M P HC uat T y th ©T yen u q an B b) Bộ dẫn động motor: Bộ chấp hành gồm mô tơ, ly hợp từ biến trở, thực nhiệm vụ truyền tác động điều khiền từ ECU đến bướm ga tương tự dẫn động chân không Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Trang 228 ... http://www.hcmute.edu.vn Hệ thống điện điện tử ôtô đại - Hệ thống điện độn g Chương :KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN TỬ ÔTÔ Trên ôtô trang bị nhiều chủng loại thiết bị điện điện tử khác Từng nhóm thiế t bị điện. .. http://www.hcmute.edu.vn Heä thống điện điện tử ôtô đại - Hệ thống điện độn g Trang : Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Hệ thống điện điện tử ôtô đại - Hệ thống điện độn g Nếu hệ thống điều khiển máy... http://www.hcmute.edu.vn Heä thống điện điện tử ôtô đại - Hệ thống điện độn g 1.7 Dây điện bố i dây điện hệ thống điện ôtô 1.7.1 Ký hiệ u màu ký hiệu số Trong khuô n khổ giáo trình này, tác giả giới thiệu hệ thống