Mục tiêu của đề tài
Đề tài thực hiện trên cơ sở lý thuyết về điện ô tô và dựa theo sơ đồ mạch điện có trong tài liệu của hãng Toyota, qua đó có thể nghiên cứu về nguyên lý hoạt động, các thành phần cấu tạo, các đặc điểm cần có trên hệ thống và nêu ra sự khác biệt giữa hệ thống Smartkey thế hệ cũ và thế hệ mới.
Nhóm thực hiện đề tài này với mục đích có thể hiểu được hơn về các hệ thống cơ bản và thiết yếu trên ô tô, đồng thời cũng giúp cho các bạn sinh viên có thể hiểu thêm và tiếp cận với hệ thống Smartkey, cũng đồng thời nhận được sự đóng góp của quý thầy, các bạn đọc để hoàn thiện được đồ án một cách tốt nhất.
Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu, tìm hiểu thông qua mạng internet, các video về lý thuyết cơ bản về hệ thống.
Sử dụng phần mềm để tìm kiếm tài liệu như Toyota TIS, AllData.
Tham khảo các nguồn, tài liệu học tập nghiên cứu khác nhau để tối ưu các chức năng của đồ án.
Bố cục của đề tài
Chương 1: Tổng quan đề tài
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Các kết quả đạt được của đề tài
Phân tích, nghiên cứ được hệ thống Smartkey.
Một cuốn đề tài về nghiên cứu hệ thống Smartkey.
Một mô hình ứng dụng về hệ thống Smartkey.
Tổng quan về Smartkey
Hệ thống Smartkey là một hệ thống với chìa khóa thông minh cho phép chúng ta có thể mở cửa không cần sử dụng chìa khóa Hệ thống đầu tiên được phát triển bởi hãng điện lớn nhất Châu Âu Siemens GA vào năm 1995 và được giới thiệu đầu tiên bởi Mercedes-Benzvào năm 1998 trên dòng xe s-class w 220 sang trọng, được đặt tên là Keyless-Go và tên gọi này vẫn được sử dụng cho đến ngày nay.
Hệ thống Smartkey trên chiếc Toyota Camry 2007 là một công nghệ mới với nhiều tính năng tiện lợi được áp dụng trên hầu hết các mẫu xe hạng sang của Toyota, hệ thống sử dụng một chiếc chìa khóa thông minh tích hợp với dữ liệu được mã hóa bên trong chìa kết hợp với dữ liệu bên trong xe giúp cho tài xế có thể tiện lợi trong việc thao tác như mở cửa, mở khoang hành lý, khởi động, cảnh báo chống trộm, ….
Hệ thống sử dụng tín hiệu sóng thông qua các Antenna bên trong và ngoài xe kết hợp với chìa khóa Smartkey để thu phát tín hiệu truyền sóng Ngoài ra hệ thống còn sử dụng các bộ phận thực hiện các nhiệm vụ chức năng bảo mật, chống trộm và tăng khả năng an toàn cũng như tiện ích cho xe.
Các tên gọi khác nhau của hệ thống Smart Key:
- Aston Martin: Keyless Entry and Push Button Start
- BMW: Comfort Access or Display Key
- Cadillac: Adaptive Remote Start & Keyless Access
- Fiat Chrysler: Keyless Enter-N-Go
- Ford: Intelligent Access with Push-button Start
- General Motors: Passive Entry Passive Start (PEPS)
- Hyundai: Proximity Key and Smart Entry Key
- Infiniti: Infiniti Intelligent Key with Push-button Ignition
- Mazda: Advanced Keyless Entry & Start System
- Mercedes-Benz: Keyless-Go integrated into Smart Key
Hệ thống bao gồm các bộ phận:
- Door Control Receiver: Bộ nhận tín hiệu sóng từ Smartkey
- Certification ECU (Smarkey module): Hộp Smartkey
- Steering Lock Actuator Assembly: Bộ khóa vô lăng
- Engine Switch (Start/stop button): Bộ nút nhấn khởi động
- Electrical Key Antenna Assembly: Các Antenna phát tín hiệu bên trong xe
- Front Door Outside Handle Assembly: Tay nắm cửa phía ngoài
- Main Body ECU: Hộp điều khiển điện thân xe
- Engine ECU: Hộp điều khiển động cơ
Hình 2.1: Tổng quan về sơ đồ hệ thống Smartkey
Các thành phần chính trong hệ thống
Antenna
Trên chiếc Toyota Camry được trang bị tổng cộng 6 Antenna xung quanh trong và ngoài xe với bố trí bao gồm:
- 2 Antenna được tích hợp trên tay nắm cửa ở phía bên tài xế và ghế phụ
- 1 Antenna được gắn ở phía bên trong xe, ở khoang trên của tài xế và ghế phụ
- 1 Antenna được gắn ở phía bên trong xe, ở khoang dưới của hành khách
- 1 Atntenna được gắn bên trong khoang hành lý
- 1 Antenna được gắn bên ngoài khoang hành lý
Hình 2.2: Vị trí của các Antenna được bố trí trên xe
Antenna ở phía bên trong xe: có nhiệm vụ tìm kiếm chìa khóa ở bên trong xe,được sử dụng để xác định việc khởi động động cơ, khi các Antenna tìm được tín hiệu từ chìa khóa Smartkey, thông tin được gửi về hộp Certification ECU để xác nhận thông tin chìa khóa, nếu chính xác sẽ cho phép xe được khởi động.
Hình 2.4: Antenna nằm ở phía sau bên trong xe
Antenna nằm bên ngoài xe: bao gồm Antenna ở tay nắm cửa và phía sau khoang hành lý, khi Smartkey module tìm kiếm chìa khóa bên ngoài thông qua các Antenna, Antenna sẽ phát ra các tín hiệu sóng truyền tới chìa Smartkey, lúc đó dữ liệu sẽ gửi về Certification ECU, khi được xác nhận hợp lệ, ECU sẽ cho phép kích hoạt hệ thống mở cửa cũng như khoang hành lý từ xa, nhằm thuận tiện cho phép tài xế mở cửa mà không cần dùng tới chìa khóa cơ khí Ngoài ra còn một Antenna nằm ở bên trong khoang hành lý nhằm mục đích khi tài xế để quên chìa khóa bên trong khoang hành lý, ECU sẽ nhận được và phát ra tín hiệu cảnh báo.
Hình 2.5: Antenna nằm bên trong khoang hành lý
Hình 2.6: Antenna nằm bên ngoài khoang hành lý
Hình 2.7: Hình ảnh thực tế Antenna
Khóa cột lái điện
Khóa cột lái điện sẽ được mở khóa khi các điều kiện được xác định phù hợp thông qua việc xác nhận mã chìa được truyền tới Smartkey module.
Khóa cột lái điện sẽ được kích hoạt khi có yêu cầu từ Smartley module, sau đó sẽ trả về các trạng thái của khóa cột lái Cơ cấu khóa cột lái sẽ được kích hoạt thông qua mô tơ điện bên trong.
Hình 2.9: Sơ đồ khối hệ thống khóa cột lái
Hình 2.10: Dắc cắm của khóa côt lái điện
Hệ thống khóa cột lái bao gồm 7 chân:
- Chân B: nguồn cấp dương cho hệ thống khóa cột lái.
- Chân IG2: nguồn cấp dương cho mô tơ khóa cột lái.
- Chân LIN: mạng giao tiếp giữa Certification ECU và khóa cột lái.
- Chân IGE: chân tiếp nhận tín hiệu khóa hoặc mở cột lái từ Certification ECU.
- Chân SLP1: chân tín hiệu trả về Certification ECU thông báo trạng thái khóa hoặc mở
- Chân GND, SGND: nối với nguồn âm của hệ thống.
Hình 2.11: Hình ảnh thực tế của khóa cột lái điện
Door Control Receiver (bộ tiếp nhận tín hiệu sóng từ Smartkey)
Bộ tiếp nhận tín hiệu sóng từ Smartkey có nhiệm vụ thu nhận tín hiệu sóng RF từ Smartkey, sau đó sẽ chuyển thành tín hiệu điện đến Certification ECU để xác nhận tín hiệu sóng có phù hợp hay không Vị trí của bộ tiếp nhận được gắn ở phía sau phải bên hông trong khoang hành khách.
Hình 2.12: Vị trí của bộ tiếp nhận tín hiệu sóng trên xe
Hình 2.13: Sơ đồ chân giữa Door Control Receiver và Certification ECU
Hình 2.14: Dắc cắm của Door Control Receiver
Door Control Receiver bao gồm các chân:
- 5+: chân nguồn dương cấp cho Door Control Receiver.
- GND: chân nguồn âm của Door Control Receiver.
- Chân ASEL: tín hiệu sử dụng cho mạch giao tiếp giữa Door Control Receiver và Certification ECU.
- Chân DATA: tín hiệu truyền dữ liệu thông tin về mã chìa được gửi từ chìa khóa cho Certificartion ECU.
- ANT: tín hiệu từ Antenna.
- RSSI: chân nhận biết cường độ sóng.
Hình 2.15: Hình ảnh thực tế Door Control Receiver
Certification ECU
Certification ECU (Smartkey Module) là hộp lưu trữ thông tin về mã xác thực của xe, đồng thời điều khiển và truyền thông tin tới các hộp điều khiển cũng như bộ phận thực hiện các chức năng của hệ thống.
Trên hệ thống Smartkey, Certification ECU sẽ giao tiếp với Main body ECU thông qua mạng CAN và Steering Lock Actuator Assembly thông qua giao tiếp mạng LIN để truyền thông tin và dữ liệu.
Hình 2.16: Vị trí của Certification ECU
Hình 2.17: Hình ảnh thực tế Certification ECU
Hình 2.18: Dắc nối trên Certification ECU
Main Body ECU
Main Body ECU là một hộp điều khiển hầu hết các hệ thống điện trên thân xe bao gồm các hệ thống khóa, mở cửa, nâng hạ kính, mở khoang hành lý… Trong hệ thống Smartkey, Main body ECU sẽ nhận các tín hiệu từ Certification ECU và các cơ cấu thiết bị khác, sau đó sẽ điều khiển các cơ cấu chức năng hóa mở cửa trên xe.
Hình 2.19: Vị trí của hộp Main Body ECU
Hình 2.20: Hình ảnh thực tế của Main Body ECU
Hình 2.21: Sơ đồ chân trên Body ECU
Hình 2.22: Dắc cắm E6 trên Body ECU
Hình 2.23: Dắc cắm E7 trên Body ECU
Hình 2.24: Dắc cắm E8 trên Body ECU
Hình 2.25: Dắc cắm E9 trên Body ECU
Hình 2.27: Sơ đồ mạch nguồn của BCM
Dựa vào sơ đồ mạch nguồn, để Body ECU có thể hoạt động cần có 3 nguồn đầu vào bao gồm AM1, AM2 và IG2D, trong đó AM1, AM2 là nguồn thường trực luôn có sẵn, IG2D cần phải có dòng qua relay IG2 thông qua công tắc chìa khóa ở chân IG2 của chìa khóa.
Bảng 2.1: Bảng tên, vị trí và chức năng các dắc sử dụng trên BCM
Tên Vị trí Chức năng
BECU ID 10, IA 1 Cung cấp nguồn cho BCM
ALTB ID 16 Cung cấp nguồn cho BCM
L1 IJ 3 Tín hiệu khóa cửa truyền đến BCM
UL1 IJ 4 Tín hiệu mở cửa truyền đến BCM
ACT+ IP 6 Tín hiệu BCM thực hiện mở cửa
ACT- IP 11 Tín hiệu BCM thực hiện khóa cửa
IG IG 12 Nguồn cấp cho Taplo
Front Door Outside Handle Assembly
Đây là bộ phận tay nắm cửa phía bên tài xế, tay nắm cửa bên trong có một cảm biến chạm, khi tài xế mang theo chìa khóa Smartkey, chìa khóa sẽ phát sóng để ECU kiểm tra, sau khi xác thực chìa hợp lê, tài xế chỉ cần chạm vào tay nắm cửa, cửa xe sẽ tự động mở khóa.
Ngoài ra, ở bên phía ngoài tay nắm có một cảm biến chạm khác, khi tài xế mang theo chìa khóa Smartkey, tài xế vuốt nhẹ theo chiều dọc tay nắm cửa, lập tức cửa xe sẽ được khóa và gương sẽ gập lại.
Hình 2.28: Dắc cắm của tay nắm cửa phía bên tài xế
Bảng 2.2: Vị trí, tên và chức năng chân của tay nắm cửa
Vị trí Tên chân Chức năng
1 TRG+ Chân tín hiệu nhận biết người dùng đang mở cửa
2 ANT2 Chân phát tín hiệu sóng cho Smartkey
3 TRG- Chân kết nối với Antenna
5 ANT1 Chân phát tín hiệu sóng cho Smartkey
6 SGT2 Chân kết nối với Antenna
Hình 2.29: Hình ảnh thực tế trên tay nắm cửa
Engine ECU
Hộp điều khiển động cơ dùng để điều khiển hệ thống động cơ, giao tiếp với Certification ECU thông qua mạng CAN, sau khi xác thực chìa hợp lệ, cùng với một vài tín hiệu đầu vào như tín hiệu bàn đạp phanh, tín hiệu từ hộp số và tín hiệu từ Engine Switch, Engine ECU sẽ cho phép khởi động động cơ.
Ngoài ra, ECM còn được sử dụng để lưu trữ các mã lỗi và thông tin về tình trạng của động cơ Khi có sự cố xảy ra, ECM sẽ ghi lại các thông tin về mã lỗi và tình trạng của động cơ để người sửa chữa có thể dễ dàng xác định nguyên nhân của sự cố và sửa chữa nó một cách hiệu quả.
Hình 2.30: Hình ảnh thực tế hộp điều khiển động cơ
Hình 2.31: Sơ đồ giắc của Engine ECU
Trên ECM bao gồm 2 giắc C24 gồm 126 chân và A24 gồm 60 chân.
Bảng 2.3: Kí hiệu và mô tả các chân của Engine ECU
Kí hiệu – số thứ tự của Mô tả Mức điện áp (V) chân trên sơ đồ chân
BATT (A24 – 20) và E1 Cấp nguồn để duy trì mã lỗi và mã chẩn đoán và nuôi bộ
+BM (A24 – 3) và E1 Nguồn của bướm ga 9–14
IGSW (A24 – 28) và E1 Công tắc đánh lửa 9–14
OC1+ (C24 – 100) và Van dầu điều khiển trực Dạng xung
MREL (A24– 44) và E1 Điều khiển EFI relay 9-14
VG (C24 – 118) và Đo lưu lượng không khí nạp 0.5 – 3.0
THA (C24 – 65) và Nhiệt độ không khí nạp 0.5 – 3.4
THW (C24 – 97) và Nhiệt độ nước làm mát 0.2–1
VCTA (C24– 67) và Nguồn cấp cho cảm biến vị 4.5–5
VTA1 (C24 – 115) và Cảm biến vị trí bướm ga Đóng kín: 0.5 – 1.1 ETA (C24 – 91) (cho điều khiển động cơ) Mở hết nất: 3.3 – 4.9
VTA2 (C24 – 114) và Cảm biến vị trí bướm ga Đóng kín: 2.1 – 3.1
VPA (A24 – 55) và Cảm biến vị trí bàn đạp ga Chưa đạp: 0.5 –
VPA2 (A24 – 56) và Cảm biến vị trí bàn đạp ga Chưa đạp: 1.2 – 2
VCPA (A24 – 57) và Nguồn cho cảm biến vị trí 4.5–5
VCP2 (A24 – 58) và Nguồn cho cảm biến vị trí 4.5–5
HA1A (C24 – 109) và Bộ sấy nóng cảm biến A/F Chế độ idling: dưới 3.0
E04 (C24 – 46) Công tắc đánh lửa bật
HT1B (C24 – 47) và Bộ sấy nóng trong cảm Idling: dưới 3.0
ED3 (C24 – 86) biến oxy Khi bật khóa điện:9 - 14
#10 (C24 – 108) Kim phun Tín hiệu điều khiển kim
KNK (C24 - 110) và Cảm biến kích nổ Xung điện áp xoay
G2+(C24 – 99) và G2- Cảm biến vị trí trục cam Xung điện áp xoay
NE+(C24 –122) và Cảm biến vị trí trục khuỷu Xung điện áp xoay
IGT1 (C24 – 85) IGT2 Cuộn dây đánh lửa Xung điện áp xoay
SPD (A24 – 8) và E1 Tín hiệu tốc độ từ taplo Xung điện áp xoay
STA (A24 – 48) và E1 Tín hiệu khởi động Trên 5.5
NSW (C24 – 52) và E1 Điều khiển starter relay Khóa điện bật ON: dưới 1.5 Cranking: trên 5.5
STP (A24 – 36) và E1 Công tắc đèn dừng Đạp thắng: 7.5 – 14
ST1 (A24 – 35) và E1 Công tắc đèn dừng Đạp thắng: dưới 1.5
M+(C24 - 42) và ME01 Bướm ga Xung điện áp
M- (C24 – 41) và ME01 Bướm ga Xung điện áp
FC (A24 – 7) và E1 Điều khiển bơm xăng Khi công tắc bật ON: 9
TACH (A24 – 15) và Tốc độ của động cơ
TC (A24 – 27) và E1 Terminal TC của DLC3 9 -14
CANH (A24 – 41) và E1 Đường dây giao tiếp CAN Điện áp dạng xung
(thường là 2.5) CANL (A24 – 49) và E1 Đường dây giao tiếp CAN Điện áp dạng xung
Hình 2.32: Sơ đồ mạch nguồn của Engine ECU
Khi bật công tăc khóa ON điện áp từ ắc quy được cấp cho chân IGSW của ECM Khi đó tín hiệu điện từ chân MREL đi vào cuộn dây của rơ le chính EFI đóng tiếp điểm cấp nguồn cho chân +B Điện áp từ ắc quy luôn được cấp cho cho chân BATT nhằm để duy trì mã lỗi mã chẩn đoán và nuôi bộ nhớ.
Cực E1 này là cực tiếp mass của ECU động cơ.
Các cực như E2 và E21 là các cực tiếp mát của cảm biến, va chúng được nối với cực E1 của động cơ.
Các cực như E01 và E02 là các cực tiếp mát cho bộ chấp hành.
Đồng hồ hiển thị thông tin (Combination Meter)
Đồng hồ hiển thị là bộ phận quan trọng trên ô tô, nó giúp người lái có thể biết được các thông tin về hoạt động của xe như tốc độ động cơ, tốc độ xe,lượng nhiên liệu,… thông qua các đồng hay các tín hiệu cảnh báo qua các đèn báo Ngoài ra người lái có thể nhận biết được các lỗi xuất hiện trên ô tô thông
Hình 2.33: Đồng hồ hiển thị thông tin
Bảng 3 1: Bảng chức năng của đồng hồ
1 Đồng hồ báo nhiệt độ nước làm mát
3 Đồng hồ báo tốc độ động cơ
4 Đèn báo vị trí hộp số
5 Đồng hồ báo tốc độ xe
6 Đồng hồ báo nhiên liệu
7 Chỉnh đèn đồng hồ và đặt lại hành trình
8 Màn hình hiển thị nhiệt độ ngoài, ODO
Chìa khóa Smartkey
Bộ chìa Smartkey có nhiệm vu thu nhận sóng LF từ các Antenna bên trong và bên ngoài xe, sau đó Smartkey sẽ phát ra tín hiệu sóng RF mang theo dữ liệu xác thực truyền tới bộ nhận tín hiệu sóng để xác nhận hợp lệ.
Hình 2.34: Cấu tạo bên trong Smartkey
Bên trong Smartkey còn có một Antenna thu phát, Antenna này được sử dụng trong trường hợp Smartkey bị yếu pin, khi đưa gần Smartkey vào Engine Switch, Antenna sẽ tự phát tín hiệu sóng cho Antenna bên trong Engine Switch để xác nhận, khoảng cách để thu phát tín hiệu khoảng 10 mm.
Hình 2.35: Khoảng cách chìa đối với Engine Switch để khởi động
Ngoài ra bên trong cấu tạo còn có một chìa khóa cơ khí để phòng khi chìaSmartkey không còn chức năng mở cửa thông minh thì tài xế vẫn có thể mở cửa xe
Hình 2.36: Chìa khóa cơ khí được cất bên trong Smartkey
Hình 2.37: Hình ảnh thực tế của chìa FOB
Nút nhấn Start/Stop (Engine Switch)
Nút nhấn Start/Stop có nhiệm vụ thực truyền tín hiệu cho Certification ECU để thực hiện các chức năng khởi động, bật các chế độ phụ tải và tải trên xe Bên trong nút nhấn có chứa một Antenna thu trong trường hợp chìa khóa hết pin vẫn có thể khởi động xe Ngoài ra còn có đèn hiển thị các trạng thái của xe giúp cho tài xế nhận diện được tình trạng xe.
Hình 2.38: Sơ đồ mạch điện bên trong của nút nhấn
Hình 2.39: Dắc cắm của nút nhấn trên xe
Bảng 2.4: Vị trí, tên và chức năng chân dắc của Start/Stop
Vị trí Tên chân Chức năng
2 SS1 Hai chân tín hiệu gửi về Body ECU khi tài tài xế bấm nút
4 COM Nguồn âm cấp cho Engine Switch
10 CODE Tín hiệu vào Certification ECU sau khi được gửi đến thông qua chìa khóa, tín hiệu này dùng để nhận diện thông tin chìa khóa và xác thực chìa khóa
11 SWIL Tín hiệu hiển thị cho Engine Switch
12 INDS Tín hiệu truyền từ Body ECU đến Engine Switch khi bàn đạp phanh được sử dụng và tay số được cài ở số P hoặc N
13 INDW Tín hiệu truyền từ Body ECU đến Engine Switch khi bàn đạp phanh được nhả và tay số được cài ở số P hoặc N
14 VC5 Nguồn dương cấp cho Engine Switch
Hình 2.40: Hình ảnh thực tế nút nhấn trên xe
Id Code ECU
Hộp Id Code có chức năng lưu trữ đoạn mã chìa tương đương so với đoạn mã chìa có trên chìa khóa, nhằm đảm bảo an toàn, bảo mật của hệ thống, ngăn chặn việc mã hóa và truy cập không hợp lệ.
Hình 2.41: Hình ảnh thực tế hộp Id Code
Hình 2.42: Dắc cắm trên hộp Id Code
Bảng 2.5: Vị trí, tên và công dụng chân dắc của hộp ID Code
Vị trí Tên chân Công dụng
1 B+ Cấp nguồn dương cho hộp
3 Lin1 Giao tiếp mạng lin
Đèn xynhan, còi
Đèn xi-nhan chính là đèn báo tín hiệu rẽ được gắn trên kính/gương chiếu hậu của ô tô Đèn xi-nhan có thể hoạt động (sáng nhấp nháy) nhờ các bóng đèn và hệ thống vi mạch điện tử được lập trình sẵn để khi mở công tắc xi-nhan thì các IC được cấp điện và nhấp nháy Điện cung cấp cho hệ thống đèn xi-nhan được lấy từ bình ắc quy Một số loại ô tô khi bật xi-nhan sẽ đồng thời bật nguồn thiết bị âm thanh (loa) để phát ra âm thanh báo hiệu đèn xi-nhan đang được bật Nó giúp phát tín hiệu báo rẽ bằng đèn nhấp nháy trên gương chiếu hậu, giúp các xe bên hông nhận biết và xử lý kịp thời đảm bảo an toàn.
Hình 2.43: Đèn xynhan, còi 2.2.13 Công tắc Neutral/Park
Neutral switch là công tắc gài số được tích hợp với hộp số ở trên xe Công tắc này có nhiệm vụ truyền dẫn tín hiệu điện tương ứng với từng tay số Ở trên dắc cắm của công tắc, có nhiều dắc cắm được nối với nhau khi công tắc được gạt ở nhiều vị trí khác nhau Khi gạt công tắc, dắc tổng sẽ truyền tín hiệu điện dương và thông qua các chân khác để truyền tín hiệu về hộp Mục đích của công tắc gài số trên xe nhằm để tăng khả năng an toàn khi vận hành xe, khi xe không được gài về số Park hoặcNeutral, xe sẽ không được phép khởi động.
Hình 2.44: Hình ảnh thực tế của công tắc gài số
Hình 2.45: Công tắc gài số được tích hợp với cần gạt với công tắc phanh, khi bàn đạp phanh ở vị trí tự do, công tắc phanh được thả, do đó không có tín hiệu phanh đến các cơ cấu phanh, khi đạp bàn đạp, công tắc phanh được nhấn, tín hiệu phanh sẽ được truyền đến các cơ cấu phanh và các hộp điều khiển để thực hiện chức năng phanh Trên xe số tự động, để có thể khởi động động cơ, người lái cần đạp phanh để hệ thống nhận biết và cho phép khởi động xe nhằm tăng sư an toàn khi vận hành.
Khi ECU cảm nhận vị trí bàn đạp chân phanh nhờ một công tắc thường mở kết nối với cực dương của ắc quy và ECU pin Bất cứ khi nào đạp bàn đạp chân phanh, công tắc được đóng và điện áp ắc quy sẽ vào ECU pin.
Tín hiệu công tắc phanh được sử dụng để phát hiện tín hiệu phanh đã được cấp hay chưa Ví dụ, tín hiệu này được sử dụng để hủy hoạt động điều khiển hành trình nếu phanh bị hãm Công tắc phanh là loại công tắc phanh kép Khi nhả bàn đạp phanh, công tắc 1 vẫn mở, trong khi công tắc 2 vẫn đóng Khi đạp phanh, công tắc phanh 1 đóng, trong khi công tắc phanh 2 mở.
Chuột cửa có vai trò trong việc mở và khóa cửa, có khả năng tích hợp với nhiều hệ thống an toàn khác như tự động đóng cửa, cửa chưa được đóng, … chuột cửa sử dụng một mô tơ có khả năng cho dòng điện đi qua theo 2 chiều.
Relay là thiết bị điện tử có cơ chế như một công tắc giúp đóng và ngắt dòng điện khi có một dòng điện nhỏ đi qua cuộn dây của relay, relay được phân chia
Hình 2.49: Relay và cầu chì
Máy khởi động là bộ phận quan trọng giúp cho xe có thể khởi động động cơ, khởi động thông qua tín hiệu khởi động từ hộp và các yếu tố khác như vị trí tay số, bàn đạp phanh, … Máy khởi động nhóm sử dụng có các thông số như sau
Bảng 2.6: Bảng thông số của máy khởi động
Công suất 1.7KW Điện áp sử dụng 12V
Số răng trên bánh răng 13
Hình 2.50: Hình Máy khởi động
Công tắc phanh
Khi ECU cảm nhận vị trí bàn đạp chân phanh nhờ một công tắc thường mở kết nối với cực dương của ắc quy và ECU pin Bất cứ khi nào đạp bàn đạp chân phanh, công tắc được đóng và điện áp ắc quy sẽ vào ECU pin.
Tín hiệu công tắc phanh được sử dụng để phát hiện tín hiệu phanh đã được cấp hay chưa Ví dụ, tín hiệu này được sử dụng để hủy hoạt động điều khiển hành trình nếu phanh bị hãm Công tắc phanh là loại công tắc phanh kép Khi nhả bàn đạp phanh, công tắc 1 vẫn mở, trong khi công tắc 2 vẫn đóng Khi đạp phanh, công tắc phanh 1 đóng, trong khi công tắc phanh 2 mở.
Chuột cửa
Chuột cửa có vai trò trong việc mở và khóa cửa, có khả năng tích hợp với nhiều hệ thống an toàn khác như tự động đóng cửa, cửa chưa được đóng, … chuột cửa sử dụng một mô tơ có khả năng cho dòng điện đi qua theo 2 chiều.
Relay và cầu chì
Relay là thiết bị điện tử có cơ chế như một công tắc giúp đóng và ngắt dòng điện khi có một dòng điện nhỏ đi qua cuộn dây của relay, relay được phân chia
Hình 2.49: Relay và cầu chì
Máy khởi động
Máy khởi động là bộ phận quan trọng giúp cho xe có thể khởi động động cơ, khởi động thông qua tín hiệu khởi động từ hộp và các yếu tố khác như vị trí tay số, bàn đạp phanh, … Máy khởi động nhóm sử dụng có các thông số như sau
Bảng 2.6: Bảng thông số của máy khởi động
Công suất 1.7KW Điện áp sử dụng 12V
Số răng trên bánh răng 13
Hình 2.50: Hình Máy khởi động
So sánh với mô hình thực tế
Hộp điều khiển Smartkey
Hộp Smartkey là module được sử dụng nhằm mục đích nâng cấp và thay thế các dòng chìa khóa truyền thống trên xe Hộp điều khiển hệ thống Smartkey được tích hợp nhiều chức năng khác nhau nhằm mục đích tối ưu hóa sự tiện lợi cho người sử dụng bao gồm: mở cửa từ xa, khóa cửa từ xa, khởi động bằng nút bấm, khởi động từ xa, tự động khóa cửa, tìm vị trí xe.
Hộp sử dụng 2 bộ dây lớn bao gồm: bộ dây nguồn và bộ dây tín hiệu cùng với các thiết bị đi chung với hộp như Antenna, nút nhấn Start/Stop. Đối với bộ dây nguồn hộp sử dụng bao gồm các dây như: dây nguồn, dây tín hiệu khởi động, dây tín hiệu cho các chức năng ACC và IG. Đối với bộ dây tín hiệu hộp sử dụng bao gồm các dây như: dây điều khiển tín hiệu khóa cửa, dây tín hiệu đèn xi nhan, dây tín hiệu còi báo hiệu.
Bảng 2.7: Bảng màu dây và chức năng của bộ dây nguồn
Bảng màu và chức năng của bộ dây nguồn
Màu dây Chức năng Đỏ (2 dây) Dây nối với nguồn dương của bình ắc quy, cung cấp nguồn cho hộp Smartkey Cam Dây tín hiệu sử dụng cho chức năng ACC
Xám Dây tín hiệu sử dụng cho chức năng ON
Vàng Dây tín hiệu khởi động xuất ra từ hộp
Bảng 2.8: Màu dây và chức năng của bộ dây tín hiệu
Bảng màu và chức năng của bộ dây tín hiệu
Màu dây Chức năng Đen (2 dây) Dây nối với nguồn âm của bình ắc quy
Cam Dây tín hiệu bàn đạp phanh gửi về hộp, khi có nguồn điện 12v đi qua, hộp sẽ nhận biết được tài xế đang đạp bàn đạp phanh
Nâu (2 dây) Dây tín hiệu xuất ra từ hộp dùng để điều khiển đèn báo rẽ và còi
Vàng (2 dây) Dây nối tín hiệu thường đóng hoặc thường mở để sử dụng cho dây tín hiệu khóa hoặc mở cửa Trắng sọc đen Dây tín hiệu điều khiển mở cửa
Trắng Dây tín hiệu điều khiển khóa cửa
Antenna
Trên hệ thống trên xe sử dụng 6 Antenna thì ở module sử dụng 3 Antenna gồm
2 Antenna định vị chìa khóa ở trong xe và 1 Antenna ở ngoài xe.
- Antenna tần số cao (High Frequency Antenna): được đặt phía bên ngoài xe, dùng để thu nhận tần số cao được truyền từ chìa khóa Smartkey, giúp nhận các tín hiệu của chìa khóa Smartkey để gửi về hộp, từ đó hộp sẽ điều khiển các tính năng theo các lệnh được gửi từ chìa khóa.
- Antenna tần số thấp (Low Frequency Antenna): bao gồm 2 Antenna được gắn bên trong xe, với 2 chiều dài khác nhau gồm 2.5m được gắn ở khoang phía trước và 2.8m được gắn ở khoang phía sau Công dụng của Antenna tần số thấp được sử dụng để phát ra các tín hiệu tần số dò tìm chìa khóa nhằm mục đích xác nhận chìa khóa nằm trong phạm vi sử dụng, khi không dò được các tín hiệu của chìa khóa, các Antenna sẽ báo về hộp Smartkey để hộp nhận biết được tài xế không nằm trong phạm vi hoạt động của xe, hộp sẽ thực hiện chức năng khóa cửa và không cho phép khởi động động cơ.
- Đối với Antenna tần số thấp sử dụng 2 dây gửi về hộp bao gồm:
• Dây màu trắng: dây nguồn 12v được hộp xuất ra để cấp nguồn cho
• Dây màu đen: dây tín hiệu hộp xuất ra cho Antenna dưới dạng các xung
Hình 2.52: Antenna gắn phía trong xe
Hình 2.53: Antenna gắn phía ngoài xe 2.3.3 Nút nhấn Start/Stop
Nút nhấn Start/Stop ở module có chức năng cơ bản so với nút nhấn ở hệ thống trên xe Tuy nhiên đối với nút nhấn sử dụng ở module chỉ có 4 chân dây được sử dụng bao gồm:
Bảng 2.9:Bảng màu dây và chức năng của nút nhấn
Nâu Dây được cấp nguồn dương cho nút nhấn.
Cam Dây tín hiệu khi nút nhấn được nhấn, khi đó dây màu nâu và dây màu sẽ được nối với nhau.
Xanh lá, Dây đèn hiển thị của nút nhấn thông thường khi xe được mở khóa, Xanh nút nhấn sẽ có viền xanh lam, kết hợp với bàn đạp phanh, viền xanh dương lam sẽ nhấp nháy liên tục Khi khởi động hoàn thành, nút nhấn sẽ hiển thị đèn báo có màu hổ phách báo hiệu xe đã được nổ máy.
Là một thành phần quan trọng trong hệ thống khóa thông minh trên ô tô Nó là một thiết bị điện tử được sử dụng để xác định và xác minh người sử dụng, cho phép họ truy cập và điều khiển xe một cách thuận tiện và an toàn Bên trong Keypass có một chip được lập trình để chứa thông tin đặc biệt như mã xác thực và mã định danh cá nhân của người sử dụng Khi người sử dụng tiếp cận xe, hệ thống PKE sẽ nhận dạng tín hiệu từ Keypass và xác minh tính hợp lệ của nó.:
Hình 2.54: Keypass trên hệ thống
Keypass
Là một thành phần quan trọng trong hệ thống khóa thông minh trên ô tô Nó là một thiết bị điện tử được sử dụng để xác định và xác minh người sử dụng, cho phép họ truy cập và điều khiển xe một cách thuận tiện và an toàn Bên trong Keypass có một chip được lập trình để chứa thông tin đặc biệt như mã xác thực và mã định danh cá nhân của người sử dụng Khi người sử dụng tiếp cận xe, hệ thống PKE sẽ nhận dạng tín hiệu từ Keypass và xác minh tính hợp lệ của nó.:
Hình 2.54: Keypass trên hệ thống
Nguyên lý hoạt động và sơ đồ mạch điện trên xe Camry 2007
Sơ đồ mạch điện sử dụng trong hệ thống Smartkey trên xe Camry 2007
Hình 2.55: Sơ đồ mạch điện hệ thống Smartkey trên xe Camry 2007
Nguyên lý hoạt động
Hệ thống Smartkey sử dụng chìa khóa FOB để gửi tín hiệu về cho hệ thống thông qua tín hiệu sóng, tín hiệu này sẽ được thu vào thông qua bộ Door Control Receiver Tín hiệu được phát ra từ chìa khóa FOB sẽ là tín hiệu tần số cao khoảng
433 MHz Antenna trong bộ thu sóng Door Control Receiver sẽ tiếp nhận tín hiệu và truyền vào Certification ECU thông qua chân tín hiệu DATA.
Khi tín hiệu được truyền về Certification ECU dưới dạng dữ liệu, thông qua mạng LIN, Certification ECU sẽ truyền dữ liệu đó về Id Code Box để so sánh dữ liệu có trùng khớp với đoạn mã có sẵn trong hộp hay không, nếu như trùng khớp với đoạn mã có sẵn trong hộp, Id Code Box sẽ thông qua mạng LIN truyền tín hiệu tới các bộ phận khác bao gồm Main body ECU, Steering Lock ECU và sử dụng 2 chân tín hiệu EFIO và EFII để giao tiếp đến hộp Engine ECU.
Bên trong xe có các Antenna tần số thấp khoảng 133KHz, khi tài xế bước vào bên trong, các Antenna sẽ quét và dò tìm chìa khóa FOB, khi chìa FOB nằm trong phạm vi hoạt động, Antenna sẽ gửi các xung tín hiệu về Certification ECU Khi tài xế bấm nút nhấn khi không đạp phanh, Main Body ECU sẽ nhận được tín hiệu từ nút nhấn,thông qua tín hiệu vị trí của khóa lái, Body ECU sẽ xác nhận xem là xe đã được mở khóa hay chưa, sau khi có tín hiệu xác thực từ Id Code Box thông qua mạng LIN,Body ECU sẽ truyền tín hiệu mở khóa lái xuống cho bộ phận khóa lái, bộ phận khóa lái sẽ tiến hành quay mô tơ mở khóa lái.
Chức năng của hệ thống
Chức năng mở và khóa cửa từ xa
Hệ thống Smartkey thay thế chìa khóa truyền thống và các chức năng của chìa khóa truyền thống được áp dụng, trong đó bao gồm chức năng mở cửa.
Khi tài xế bấm nút mở hoặc khóa cửa trên chìa khóa, chìa khóa sẽ gửi một tín hiệu sóng đến bộ Door Control Receiver và thực hiện so sánh, xác thực mã chìa, sau khi mã chìa được xác thực thành công, Body ECU sẽ nhận được tín hiệu thông qua mạng LIN từ Id Code Box để thông báo là mã chìa đã được xác thực và mạng CAN từ Certification ECU để nhận tín hiệu mở cửa, Body ECU sẽ đưa tín hiệu điện ra chân ACT+ qua mô tơ của cửa và đi về chân ACT- thực hiện mở khóa và tín hiệu điện từ ACT- về ACT+ để khóa cửa. chân TSW1, tín hiệu này thông báo cho Certification ECU biết tài xế đang mở cửa và sẽ yêu cầu mở cửa cho Body ECU thông qua mạng CAN Khi tài xế bấm nút, tín hiệu SEN1 sẽ được truyền tới và yêu cầu thực hiện việc khóa cửa.
Chế độ mở khoang hành lý
Khi tài xế bấm nút nhấn ở phía sau khoang hành lý, công việc xác thực mã chìa giữa Certification ECU và Id Code Box sẽ được diễn ra, chân tín hiệu TSW5 sẽ được tiếp mass do công tắc được đóng lại, tín hiệu TR+ sẽ được xuất ra đến mô tơ khoang hành lý và sẽ được mở.
Chế độ khởi động bằng nút nhấn
Hệ thống Smartkey hỗ trợ khởi động một chạm bằng nút nhấn, trong cơ cấu nút nhấn bao gồm các chân tín hiệu Khi Antenna phát hiện ra chìa khóa nằm trong phạm vi hoạt động, bên trong nút nhấn có một bộ Transponder sẽ nhận được tín hiệu của chìa khóa, tín hiệu này sẽ được truyền tới Certification ECU thông qua tín hiệu CODE của nút nhấn và sẽ được trả về thông qua tín hiệu TXCT rằng chìa khóa hợp lệ.
Sau khi thực hiện công việc xác thực chìa khóa, nút nhấn sẽ sáng đèn thông qua điện áp truyền tới tín hiệu SWIL, các tín hiệu INDW và INDS sẽ được truyền tới từ Body ECU tương đương với các trạng thái nhả phanh và đạp phanh, từ đó nút nhấn sẽ hiển thị cho tài xế biết trạng thái của phanh.
Engine Switch có các chế độ bao gồm OFF, ACC, IG ON, START, các chế độ này phụ thuộc vào vị trí tay số và bàn đạp phanh.
- Chế độ OFF: Khi xe đã tắt máy và tắt hết toàn bộ phụ tải.
- Chế độ ACC: Chế độ này sẽ bật một số phụ tải như radio, hệ thống đèn, còi…
- Chế độ IG ON: Chế độ này sẽ bật toàn bộ phụ tải như màn hình taplo, hệ thống điều hòa, hệ thống giải trí …
- Chế độ START: cho phép khởi động động cơ.
Hình 2.56: Sơ đồ các chế độ trong nút nhấn Để biết được các chế độ, cần dựa vào các yếu tố khác
Khi xe đã gài số P và không đạp bàn đạp phanh:
- Khi đang ở chế độ OFF thì bấm nút sẽ sang chế độ ACC, bấm tiếp sẽ sang chế độ IG ON.
- Khi xe đã ở chế độ IG ON bấm nút sẽ sang chế độ OFF.
- Trong trường hợp xe đang ở chế độ start, bấm nút xe sẽ về chế độ OFF.
Khi xe đã gài số P và đạp bàn đạp phanh.
- Khi xe đang ở chế độ OFF, ACC và IG ON thì khi bấm nút xe sẽ lập tức vào chế độ Start và xe sẽ được khởi động máy.
- Trong trường hợp xe đang ở chế độ Start, bấm nút xe sẽ về chế độ OFF.
Khi Trong trường hợp nếu tài xế không sử dụng chìa khóa trong vòng 1 tiếng thì hệ thống sẽ tự động tắt các phụ tải để tiết kiệm điện năng.
Khi xe không gài số P và không đạp bàn đạp phanh:
- Khi đang ở chế độ off bấm nút sẽ chuyển sang chế độ ACC.
- Khi đang chế độ ACC sẽ chuyển sang chế độ IG ON và từ IG ON sẽ về lại chế độ ACC.
- Trong trường hợp xe đang nổ máy thì khi bấm nút sẽ chuyển về chế độACC.
Khi thực hiện thao tác khởi động, tài xế đạp phanh và nhấn nút, chân tín hiệu SW1 và SW2 sẽ được gửi đến Body ECU, Body ECU sẽ kiểm tra các tín hiệu như tín hiệu bàn đạp phanh STP, tín hiệu vị trí tay số STR, khi các tín hiệu này được truyền đến, tín hiệu khởi động STSW từ Body ECU được truyền đến Engine ECU thông báo khởi động, lúc này IG2D sẽ phát ra tín hiệu đi qua relay, khiến relay dẫn qua ST Cut relay, làm ST cut relay dẫn, lúc này tín hiệu STR2 sẽ được xuất ra đi đến chân STAR, thông thường STAR sẽ có điện áp rất nhỏ, khi khởi động, tính hiệu điện áp sẽ được tăng lên, cùng với tín hiệu điện của STR2 qua relay vào công tắc gài số Body ECU nhận biết được số đã được gài đúng vị trí thông qua chân STR khi chân STR tiếp với mass, tín hiệu điện từ chân STR2 sẽ đi qua công tắc vào chân STA của Engine ECU Khi đó Engine ECU sẽ nhận được tín hiệu khởi động, tín hiệu STR2 đồng thời cũng đi qua relay khởi động làm máy khởi động hoạt động.
Chức năng nhắc bỏ quên chìa khóa
Khi nút nhấn đang ở chế độ OFF và tài xế thực hiện khóa cửa trên tay nắm cửa, Certification sẽ yêu cầu các Antenna trong xe phát tín hiệu nhằm tìm chìa khóaSmartkey, nếu xác nhận được có chìa khóa Smartkey được tìm thấy bên trong,Certification ECU sẽ truyền tín hiệu tới Body ECU nhằm thực hiện chức năng mở cửa và bật còi cảnh báo.
Phân tích
Khi không có sự hiện diện của Smartkey, xung tín hiệu từ các Antenna phát
LF và Antenna thu RF sẽ có xung dao động từ 0.182 đến 4.182 với chu kì 0.25 giây.Các xung của bộ nhận tín hiệu và truyền dữ liệu vẫn không có gì thay đổi.
Hình 2.57: Xung được đo theo mức độ điện áp của Antenna và door control receiver
Khi chìa khóa Smartkey được đưa vào vùng hoạt động của Antenna, tín hiệu sóng LF sẽ dược gửi, xung của tín hiệu LF sẽ thay đổi và được đưa lên mức 4.185V trong 0.25 giây Khi đó Antenna thu sóng RF sẽ có xung giảm về 0.182 trong khoảng thời gian sóng LF nhận được sự hiện diện của Smartkey Tuner là bộ phận có vai trò lắng nghe tín hiệu nhận được từ bộ sóng RF, sau đó Tuner sẽ truyền dữ liệu nhận được tới Certification ECU Khi nhận được tín hiệu, tín hiệu cấp nguồn cho Door Control Receiver được biểu thị dưới dạng xung được giữ thành dạng xung vuông (biểu thị màu xanh lá) trong vài giây và tín hiệu được truyền vể CertificationECU cũng được biến đổi (biểu thị màu vàng).
Hình 2.58: Xung được đo khi nhận diện được chìa khóa Smartkey
Khi tài xế chạm vào tay nắm cửa, tín hiệu từ tay nắm cửa từ HIGH thành LOW, khi đó hộp Certification ECU sẽ nhận diện được sự thay đổi xung từ tay nám cửa, sẽ truyền tín hiệu cho Body ECU thông qua mạng CAN để thực hiện việc mở khóa, đồng thời sẽ mở khóa vô lăng cho tài xế.
Hình 2.59: Xung khi khóa cột lái được khóa hoặc mở
Hình 2.60: Xung của tay nắm cửa khi phát hiện yêu cầu khóa hoặc mở cửa
Nguyên lý hoạt động và sơ đồ mạch điện trên mô hình thực tế
Sơ đồ mạch điện
Hình 2.61: Sơ đồ mạch trên mô hình thực tế 2.6.2 Nguyên lý hoạt động chìa khóa gửi đến, khi hợp lệ mã chìa, hộp sẽ gửi tín hiệu UL1 hoặc L1, tín hiệu này sẽ được gửi đến chân IJ4 hoặc IJ3 Dựa vào sơ đồ mạch điện của xe, tín hiệu IJ4 và IJ3 chính là tín hiệu yêu cầu mở cửa và khóa cửa tương ứng, khi 2 tín hiệu này được nối với mass, Body ECU sẽ thực hiện cấp tín hiệu dương vào chân ACT+ và tín hiệu âm vào chân ACT- đối với trường hợp mở khóa và tín hiệu âm vào chân ACT+ cùng với tín hiệu dương vào ACT- Đồng thời các tín hiệu đèn xi nhan và còi được xuất ra từ hộp đi tới các cơ cấu đèn xi nhan và còi.
Trong trường hợp bấm nút định vị xe trên chìa khóa, hộp sẽ xuất ra tín hiệu đến bộ phận đèn xi nhan 3 lần để thực hiện cảnh báo và hiển thị cho người dùng.
Khi đạp phanh, dòng điện từ bình ắc quy chạy qua công tắc phanh, công tắc phanh dẫn vào chân tín hiệu STP ở trên hộp, khi đó hộp sẽ nhận biết có cơ cấu phanh đang được thực hiện và hiển thị cho người dùng thông qua nút nhấn, nút nhấn sẽ nhấp nháy đèn viền kết hợp nhấn nút nhấn, hộp sẽ phát ra tín hiệu ST từ hộp đến công tắc phanh và tín hiệu NSW, khi công tắc phanh gài vào vị trí Park, Neutral, dòng sẽ đi qua công tắc phanh và đến cuộn dây relay khởi động, đồng thời sẽ vào chân STA trên hộp ECM để báo cho hộp biết xe đang được khởi động Khi cuộn dây relay có dòng chạy qua làm tiếp điểm relay đóng, dòng sẽ đi từ bình qua cầu chì và relay đến cực
50 khiến cho máy khởi động hoạt động, đồng thời tín hiệu nguồn từ ACC và IG ON được xuất ra, tín hiệu này sẽ đến chân IG12 trên BCM qua đó BCM sẽ điều khiển bật taplo. Đối với trường hợp khởi động từ xa và khi xe đang được mở cửa, nhấn nút tìm kiếm xe trong 3 giây, hộp sẽ nhận tín hiệu khởi động, hộp sẽ thao tác khởi động với điều kiện người lái xe phải gài cần số về vị trí Park/ Neutral. Đối với trường hợp khởi động từ xa và khi xe đang khóa cửa, hộp sẽ kích hoạt khả năng khởi động, đồng thời tín hiệu mở cửa cũng được xuất ra gửi đến BCM và tín hiệu còi và đèn sẽ được phát ra nhằm cảnh báo cho người dùng trong trường hợp người dùng không chủ đích khởi động xe.
THIẾT KẾ, THI CÔNG VÀ THỬ NGHIỆM HỆ
Sau thời gian nghiên cứu và yêu cầu của đề tài, nhóm đã xây dựng ý tưởng thiết kế mô hình hệ thống Smartkey dựa trên việc sử dụng các module bán lẻ có sẵn trên thị trường nhằm mục đích cải tiến, nâng cấp thay thế các dòng xe có chìa khóa cơ học truyền thống thành các một hệ thống Smartkey tiện nghi và dễ dàng sử dụng hơn, hệ thống vẫn dựa theo các cơ sở lý thuyết hoạt động cơ bản bao gồm các nút chính:
- Nút hộp điều khiển động cơ : Nút hộp điều khiển động cơ bao gồm hộp điều khiển điện tử ECM và công tắc số,công tắc phanh, máy khổi động, relay đề. Nút này sẽ thực hiện đưa tín công tắc số và công tắc phanh báo lên hệ thống
- Nút hộp điều khiển thân xe: Nút này gồm có hộp điều khiển điện thân xe BCM và các công tắt cửa , cụm công tắc đèn Nút này sẽ gửi các tín hiệu báo cửa mở và các chế độ đèn lên hệ thống.
- Nút đồng hồ hiển thị thông tin có chức năng điều khiển hiển thị các đèn báo và đồng hồ báo.
- Nút hộp điều khiển Smartkey: Nút này gồm hộp Smartkey, hộp mã chìa, chìa khóa, nút start/stop, Antenna Nút này có chức năng khởi động bằng nút nhấn, khóa mở cửa tự động, khởi động xe từ xa, mở khóa bằng mật khẩu.
3.2 Sơ đồ khối hệ thống
Dựa vào ý tưởng thiết kế và mục tiêu hoạt động của mô hình nhóm đã lập sơ đồ khối để làm nền tảng cho việc thiết kế và thi công mô hình Các hộp ECU sẽ nhận các tín hiệu từ công tắc gửi lên đồng hồ hiển thị thông tin để hiển thị các đèn báo và đồng hồ báo.
Sau khi thực hiện việc lên ý tưởng và đã có được hướng đi sơ bộ về việc thực hiện mô hình, nhóm đã tiến hành phát thảo bố trí các thành phần của mô hình dựa trên ý tưởng và yêu cầu hệ thống trên phần mềm Solidword để hoàn thiện cấu trúc và bố trí các thành phần của mô hình trên thực tế.
Hình 3.2: Bản vẽ bố trí mô hình
Hình 3.3: Bản vẽ bố trí khung tên 3.4 Thiết kế khung đỡ mô hình Để đỡ khung mô hình và các thành phần của mô hình nhóm thực hiện tính toán khung đỡ cho mô hình.
Sau khi đã hoàn thành các bước thiết kế, nhóm đã tiến hành thi công mô hình.
Dựa trên bản vẽ mô hình, nhóm đã sử dụng Mica 5mm để làm mặt trước mô hình với công nghệ cắt khắc laser và phun sơn để khắc các chữ trên bảng kích thước 60x60cm và 10x60cm.
Với khung để đỡ tấm tấm Mica cùng các thành phần mô hình, nhóm sử dụng nhôm định hình 20x20 cm.
Hình 3.6: Khung nhôm đỡ mô hình Để đảm bảo an toàn nhóm sử dụng dắc bắp chuối đực và cái để nối các bộ phận trên mô hình lại với nhau, nhóm sử dụng dây 1 chấm làm dây nguồn các hộp và dây tín hiệu, dây 2 chấm 5 và 6 chấm sử dụng cho máy khởi động.
Hình 3.8: Dây điện 1 và dây điện 2.5
Hình 3.10: Mô hình sau khi đã được gắn và đi dây
Hình 3.11: Mô hình hoàn thiện
3.6 Thử nghiệm hoạt động và đánh giá mô hình
Sau khi thi công và hoàn thiện mô hình, nhóm đã chạy thử nghiệm của mô hình và đã cho ra các kết quả sau.
3.6.1 Thực hiện chứ năng mở cửa từ xa
Khi nhấn nút mở cửa trên chìa FOB, Antenna sẽ thu tín hiệu yêu cầu gửi về hộp Smartkey thông qua keypass để kiểm tra, sau đó hộp Smartkey sẽ gửi tín hiệu điện áp vào hộp BCM điều khiển chuột cửa.
3.6.2 Thực hiện chức năng đóng cửa từ xa
Hình 3.13: Mô hình thực hiện chức năng khóa cửa từ xa
Khi nhấn nút đóng cửa trên chìa FOB, Antenna sẽ thu tín hiệu yêu cầu gửi về hộp Smartkey thông qua keypass để kiểm tra, sau đó hộp Smartkey sẽ gửi tín hiệu điện áp vào hộp BCM điều khiển chuột cửa.
3.6.3 Thực hiện chức năng khởi động
Hình 3.14: Mô hình thực hiện chức năng khởi động
Khi nhấn đi một tín hiệu số được gạt về bình tới cực đề nút kết hợp đạp phanh hoặc bấm nút khởi động từ xa, hộp sẽ truyền
Thi công mô hình
Sau khi đã hoàn thành các bước thiết kế, nhóm đã tiến hành thi công mô hình.
Dựa trên bản vẽ mô hình, nhóm đã sử dụng Mica 5mm để làm mặt trước mô hình với công nghệ cắt khắc laser và phun sơn để khắc các chữ trên bảng kích thước 60x60cm và 10x60cm.
Với khung để đỡ tấm tấm Mica cùng các thành phần mô hình, nhóm sử dụng nhôm định hình 20x20 cm.
Hình 3.6: Khung nhôm đỡ mô hình Để đảm bảo an toàn nhóm sử dụng dắc bắp chuối đực và cái để nối các bộ phận trên mô hình lại với nhau, nhóm sử dụng dây 1 chấm làm dây nguồn các hộp và dây tín hiệu, dây 2 chấm 5 và 6 chấm sử dụng cho máy khởi động.
Hình 3.8: Dây điện 1 và dây điện 2.5
Hình 3.10: Mô hình sau khi đã được gắn và đi dây
Hình 3.11: Mô hình hoàn thiện
Thử nghiệm hoạt động và đánh giá mô hình
Đánh giá mô hình
Sau khi chạy thử nghiệm mô hình, dựa vào các kết quả đạt được cho thấy nhóm đã thực hiện được các chức năng cơ bản trên mô hình hệ thống Smartkey cho xe Toyota Camry 2007.
- Thực hiện thành công chức năng mở cửa, khóa cửa thông qua nút bấm trên chìa khóa FOB.
- Thực hiện được chức năng tự động khóa cửa và mở cửa khi ở ngoài và ở trong phạm vi hoạt động của hệ thống.
- Thực hiện được chức năng đề nổ bằng nút nhấn Start/Stop và chức năng đề từ xa,
- Chưa hiển thị được các tay số tương ứng trên màn hình hiển thị.
- Mô hình chỉ là một phần nhỏ trong hệ thống trên ô tô nên chưa thể phản ánh được tổng thể về hệ thống.
- Chưa có nhiều PAN lỗi để giảng dạy, học tập.
- Tính thẩm mỹ mô hình chưa cao.
CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MÔ HÌNH
4.1 Bài thực hành đo kiểm hệ thống
Mã lớp HP: Bài thực hành:
Nhóm: KIỂM TRA VẬN HÀNH ĐO
Nhóm trưởng: Ngày thực hiện:
Thành viên 2: Thời gian thực hiện:
Thành viên 4: Kết thúc: Điểm Nhận xét của giảng viên
Nhận diện các thiết bị trong hệ thống chiếu sáng.
Vận hành hệ thống, đo kiểm và tìm hiểu nguyên lý hoạt động.
Liệt kê các hư hỏng có thể xảy ra, nguyên nhân và cách khắc phục.
Giúp cho sinh viên hiểu về nguyên lý hoạt động cơ bản của hệ thống chiếu sáng. Giúp sinh viên nắm vững cách sử dụng đồng hồ đo VOM, đo các chân công tắc, đọc hiểu sơ đồ mạch điện,…
3 Chuẩn bị 4 Lưu ý an toàn
Chuẩn bị mô hình Kiểm tra trước khi cấp nguồn, cấp đúng cực. Đồng hồ đo VOM Không thực hiện bất kì thao tác cấp nguồn, đấu nối nào Ắc quy khác trên mô hình.
Hệ thống Điều kiện đo Vị trí đo Kết quả Ghi chú
Công tắt Nhấn, nhả bàn đạp phanh phanh
Công tắt cần Cần số gạt đúng vị số trí Đèn xy nhan Bấm chìa khóa
Chuột cửa Bấm chìa khóa
Máy khởi Đạp phanh, gài số động P, nhấn nút start/stop
Bước 5: Liệt kê các hư hỏng có thể xảy ra trên hệ thống chiếu sáng và các nguyên nhân có thể có:
Bước 6: Đánh giá, kết luận, kiến luận (nếu có):
4.2 Bài thực hành khảo sát xung điện áp của hộp
Mục đích: kiểm tra, khảo sát xung tín hiệu trên dây Antenna ở các trường hợp
- Máy tính và phần mềm Hantek C1008
- Cấp nguồn đúng cực bình
- Kết nối đúng chân của máy đo xung
Bước 1: khởi động mô hình
Bước 2: Kết nối các bộ phận với nhau thông qua dây điện và dắc có sẵn
Bước 3: Kết nối chân đo tín hiệu của máy đo xung vào chân cần đo, kết nối chân mass của máy với mass của mô hình, kết nối máy đo với máy tính
Hình 4.1: Kết nối máy đo xung với máy tính và chân tín hiệu
Hình 4.2: Phần mềm Hantek C1008 Để thuận tiện cho việc đo đạc, nhóm chia thành nhiều trường hợp
4.2.1 Chìa khóa nằm ở ngoài và ở trong phạm vi hoạt động
Hình 4.3: Xung đo được khi chìa khóa nằm ngoài phạm vi hoạt động
Hình 4 4: Xung đo được khi chìa khóa nằm trong phạm vi hoạt động
Khi chìa khóa nằm ngoài phạm vi hoạt động, hộp Smartkey sẽ chủ động phát ra các xung có cường độ cao để liên tục tìm dấu vết của chìa khóa, nếu như trong trường hợp chìa khóa được tìm thấy đồng nghĩa với việc chìa khóa đã nằm trong phạm vi hoạt động, xung đo được từ Antenna sẽ trở nên nhỏ và gần như chạm mass.
4.2.2 Thực hiện bấm khóa và mở khóa cửa trên chìa FOB
Hình 4.5: Xung đo được khi mở khóa trên FOB
Hình 4.6: Xung đo được khi khóa cửa trên FOB
Khi bấm nút khóa cửa trên chìa FOB, xung tín hiệu được nâng lên mức cao sau đó hạ xuống, tín hiệu này là tín hiệu mà hộp Smartkey gửi tín hiệu về BCM để thực hiện chức năng khóa cửa, tín hiệu này được nâng lên mức cao 1 lần, do đó BCM sẽ thực hiện hành động khóa cửa 1 lần.
4.2.3 Thực hiện việc tìm xe trên chìa FOB
Hình 4.7: Xung đo được khi tìm kiếm xe
Khi kích hoạt tín hiệu tìm xe ở trên chìa khóa, xung đo được tại chân Antenna sẽ nhảy lên dưới dạng xung vuông 3 lần, tương ứng với 3 lần nháy đèn xi nhan và còi trên mô hình Đoạn xung được hạ thấp xuống nhằm thông báo cho hộp biết rằng là đã kết thúc chu trình tìm xe và sẵn sàng cho tín hiệu làm việc khác
4.2.4 Thực hiện bật chế độ ACC và IG bằng nút nhấn
Hình 4.8: Xung đo được khi bật chế độ ACC và IG
Khi chìa khóa nằm trong phạm vi hoạt động và cho phép nút nhấn hoạt động, khi ấn 1 lần, chế độ ACC sẽ được bật, khi đó xung đo được sẽ nhảy từ mass lên khoảng 1 volt, sau đó sẽ giữ ở một điện áp nhất định Khi bấm tiếp, sẽ kích hoạt chế độ IG, xung đo được sẽ nhảy lên mức điện áp khoảng 1.25 vsolt và giữ nguyên ở mức đó Khi tắt 2 chế độ, xung đo được sẽ giảm về không và báo hiệu đã kết thúc chu trình.
4.2.5 Thực hiện khởi động từ xa
Hình 4.10: Xung đo được khi thực hiện khởi động từ xa ở tình trạng mở khóa cửa
Khi bấm nút khởi động từ xa, hộp sẽ nhận tín hiệu, xung đầu tiên nhảy lên mức cao, lúc này xe sẽ mở cửa, sau đó xung được đưa lên mức cao hơn, lúc này hộp sẽ phát ra xung mở chế độ IG và bật màn hình hiển thị Tiếp đó xung tín hiệu lại đẩy lên cao hơn, lúc này hộp sẽ phát ra tín hiệu khởi đông làm cho máy khởi động quay. Ở đoạn xung bị đưa xuống mức thấp chính là kết thúc quá trình khởi động Kết thúc quá trình khởi động xung lại được đưa lên để thực hiện quá trình cảnh báo làm đèn và còi phát ra tín hiệu Đối với xe khởi động từ xa khi đang mở cửa, xung và quy trình tương tự so với khi đang khóa cửa, tuy nhiên sẽ không có chu trình cảnh báo bằng coi và xi nhan do xe hiểu rằng người lái đã biết được xe đang mở khóa cửa nên sẽ không đưa ra dấu hiệu cảnh báo.
So với hệ thống trên xe Toyota Camry, khi chìa khóa không nằm trong phạm vi hoạt động có mức xung cao và đều trong khi mô hình nâng cấp thực tế, xung đo được có hiển thị mức phạm vi xung cao và xung thấp xen kẽ nhau Ngoài ra khi chìa khóa nằm trong phạm vi hoạt động, mức xung đo được tại Antenna trên xe sẽ có độ rộng xung dài hơn và hạ xuống mức 0, trong khi mức xung đo được trên mô hình nâng cấp thực tế có mức xung cao đo xen kẽ với mức 0.
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Sau thời gian tìm tòi, nghiên cứu lý thuyết cùng với thi công và thiết kế mô hình, dưới sự hướng dẫn của giảng viên hướng dẫn, nhóm chúng em đã hoàn thành đề tài “Thiêt kế xây dựng và nâng cấp mô hình hệ thống Start/stop trên xe Toyota Camry 2007” Mô hình của đề tài sử dụng hộp module nâng cấp Smartkey phố biến trên thị trường dùng để thực hiện được các chức năng như khóa, mở cửa từ xa, khởi động một chạm bằng nút nhấn giúp mô hình có khả năng phục vụ công tác giảng dạy về hệ thống Smartkey trên ô tô, từ đó việc nối dây, hệ thống sơ đồ mạch điện và cấu tạo trên hệ thống được củng cố và dễ dàng học tập, ứng dụng cao trong việc nâng cấp trên xe ô tô.
Mô hình vẫn có một vài khuyết điểm do vẫn chưa xây dựng được một hệ thống giao tiếp với các hệ thống khác, chưa hiển thị được các tay số trên màn hình hiển thị Ngoài ra tính thẩm mỹ của mô hình vẫn chưa được đánh giá cao và cũng chưa có tạo được nhiều PAN lỗi để giả lập các tình huống khi xảy ra sự cố.
Về cuốn thuyết minh đề tài, nhóm chúng em sử dụng các tài liệu của hãng cũng như các tài liệu liên quan đến đề tài để hoàn thiện mô hình, tuy nhiên vì kiến thức cũng như kinh nghiệm còn hạn chế nên có thể vẫn có những sai sót nhất định nhưng nhìn chung vẫn có thể được sử dụng để phục vụ giảng dạy.
5.2 Hướng phát triển của mô hình
Hệ thống Smartkey là hệ thống có thể nói là trang bị thiết yếu và cơ bản được áp dụng trên nhiều loại ô tô hiện nay và để hiểu hơn về hệ thống, chúng em đã làm mô hình để có thể hình dung rõ hơn và có thể tiếp cận dễ dàng hơn trong việc giảng dạy.
Ngoài ra đề tài có thể phát triển và ứng dụng lên những mẫu xe ngoài thực tế, áp dụng những tính năng của mô hình lên thực tế, đồng thời có thể cải thiện thêm một vài tính năng an toàn và tiện nghi như có thể kết nối với điện thoại, hiển thị được thông số và trạng thái xe giúp cho người sử dụng có được sự bảo mật cao và sự tiện nghi cho xe của mình.
[1]Đỗ Văn Dũng (2021), “Giáo trình Điện Động Cơ Và Điều Khiển Động Cơ”,
Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh, Tp Hồ Chí Minh, 495 trang.
[2]Đỗ Văn Dũng (2007), “Giáo trình Hệ Thống Điện Thân xe & Điều Khiển Tự Động Trên Ô Tô”, Trường Đại học Sư phạm Kĩ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, Tp.
Bài thực hành khảo sát xung điện áp của hộp
Chìa khóa nằm ở ngoài và ở trong phạm vi hoạt động
Hình 4.3: Xung đo được khi chìa khóa nằm ngoài phạm vi hoạt động
Hình 4 4: Xung đo được khi chìa khóa nằm trong phạm vi hoạt động
Khi chìa khóa nằm ngoài phạm vi hoạt động, hộp Smartkey sẽ chủ động phát ra các xung có cường độ cao để liên tục tìm dấu vết của chìa khóa, nếu như trong trường hợp chìa khóa được tìm thấy đồng nghĩa với việc chìa khóa đã nằm trong phạm vi hoạt động, xung đo được từ Antenna sẽ trở nên nhỏ và gần như chạm mass.
4.2.2 Thực hiện bấm khóa và mở khóa cửa trên chìa FOB
Hình 4.5: Xung đo được khi mở khóa trên FOB
Hình 4.6: Xung đo được khi khóa cửa trên FOB
Khi bấm nút khóa cửa trên chìa FOB, xung tín hiệu được nâng lên mức cao sau đó hạ xuống, tín hiệu này là tín hiệu mà hộp Smartkey gửi tín hiệu về BCM để thực hiện chức năng khóa cửa, tín hiệu này được nâng lên mức cao 1 lần, do đó BCM sẽ thực hiện hành động khóa cửa 1 lần.
4.2.3 Thực hiện việc tìm xe trên chìa FOB
Hình 4.7: Xung đo được khi tìm kiếm xe
Khi kích hoạt tín hiệu tìm xe ở trên chìa khóa, xung đo được tại chân Antenna sẽ nhảy lên dưới dạng xung vuông 3 lần, tương ứng với 3 lần nháy đèn xi nhan và còi trên mô hình Đoạn xung được hạ thấp xuống nhằm thông báo cho hộp biết rằng là đã kết thúc chu trình tìm xe và sẵn sàng cho tín hiệu làm việc khác
4.2.4 Thực hiện bật chế độ ACC và IG bằng nút nhấn
Hình 4.8: Xung đo được khi bật chế độ ACC và IG
Khi chìa khóa nằm trong phạm vi hoạt động và cho phép nút nhấn hoạt động, khi ấn 1 lần, chế độ ACC sẽ được bật, khi đó xung đo được sẽ nhảy từ mass lên khoảng 1 volt, sau đó sẽ giữ ở một điện áp nhất định Khi bấm tiếp, sẽ kích hoạt chế độ IG, xung đo được sẽ nhảy lên mức điện áp khoảng 1.25 vsolt và giữ nguyên ở mức đó Khi tắt 2 chế độ, xung đo được sẽ giảm về không và báo hiệu đã kết thúc chu trình.
4.2.5 Thực hiện khởi động từ xa
Hình 4.10: Xung đo được khi thực hiện khởi động từ xa ở tình trạng mở khóa cửa
Khi bấm nút khởi động từ xa, hộp sẽ nhận tín hiệu, xung đầu tiên nhảy lên mức cao, lúc này xe sẽ mở cửa, sau đó xung được đưa lên mức cao hơn, lúc này hộp sẽ phát ra xung mở chế độ IG và bật màn hình hiển thị Tiếp đó xung tín hiệu lại đẩy lên cao hơn, lúc này hộp sẽ phát ra tín hiệu khởi đông làm cho máy khởi động quay. Ở đoạn xung bị đưa xuống mức thấp chính là kết thúc quá trình khởi động Kết thúc quá trình khởi động xung lại được đưa lên để thực hiện quá trình cảnh báo làm đèn và còi phát ra tín hiệu Đối với xe khởi động từ xa khi đang mở cửa, xung và quy trình tương tự so với khi đang khóa cửa, tuy nhiên sẽ không có chu trình cảnh báo bằng coi và xi nhan do xe hiểu rằng người lái đã biết được xe đang mở khóa cửa nên sẽ không đưa ra dấu hiệu cảnh báo.
So với hệ thống trên xe Toyota Camry, khi chìa khóa không nằm trong phạm vi hoạt động có mức xung cao và đều trong khi mô hình nâng cấp thực tế, xung đo được có hiển thị mức phạm vi xung cao và xung thấp xen kẽ nhau Ngoài ra khi chìa khóa nằm trong phạm vi hoạt động, mức xung đo được tại Antenna trên xe sẽ có độ rộng xung dài hơn và hạ xuống mức 0, trong khi mức xung đo được trên mô hình nâng cấp thực tế có mức xung cao đo xen kẽ với mức 0.
Hướng phát triển của mô hình
Hệ thống Smartkey là hệ thống có thể nói là trang bị thiết yếu và cơ bản được áp dụng trên nhiều loại ô tô hiện nay và để hiểu hơn về hệ thống, chúng em đã làm mô hình để có thể hình dung rõ hơn và có thể tiếp cận dễ dàng hơn trong việc giảng dạy.
Ngoài ra đề tài có thể phát triển và ứng dụng lên những mẫu xe ngoài thực tế, áp dụng những tính năng của mô hình lên thực tế, đồng thời có thể cải thiện thêm một vài tính năng an toàn và tiện nghi như có thể kết nối với điện thoại, hiển thị được thông số và trạng thái xe giúp cho người sử dụng có được sự bảo mật cao và sự tiện nghi cho xe của mình.
[1]Đỗ Văn Dũng (2021), “Giáo trình Điện Động Cơ Và Điều Khiển Động Cơ”,
Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh, Tp Hồ Chí Minh, 495 trang.
[2]Đỗ Văn Dũng (2007), “Giáo trình Hệ Thống Điện Thân xe & Điều Khiển Tự Động Trên Ô Tô”, Trường Đại học Sư phạm Kĩ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, Tp.
[3]Đỗ Văn Dũng (2021), “Giáo trình Trang Bị Điện Và Điện Tử Trên Ô Tô Hiện Đại – Hệ Thống Điều Khiển Động Cơ”, Nhà xuất bản Đại Học Quốc TP Hồ Chí
Minh, Tp Hồ Chí Minh, 374 trang.
[4] Sơn Đặng (2023), “ Học hệ thống Smartkey – Học điện ô tô”, Hoc hệ thống Smart Key – Học điện Ôtô (hocdienoto.com)
[5] Sơn Đặng (2023), “Học tra cứu phần mềm, phần mềm Toyota TIS – Học điện ô tô”, Học phần mềm Toyota TIS – Học điện Ôtô (hocdienoto.com)
[6] Sơn Đặng (2023), “Học tra cứu phần mềm, phần mềm Alldata – Học điện ô tô”,
Thông tin chung alldata – Học điện Ôtô (hocdienoto.com)
[7] Sơn Đặng (2023), “Học điện thân xe, học các hệ thống điện phụ, taplo – Học điện ôtô”, Táp lô – Học điện Ôtô (hocdienoto.com)
[8] Seripcopper (2023) “Workshop & Wiring Diagram to 2016”, Tài Liệu - TOYOTA TIS 2016 | Diễn đàn kỹ thuật xe ô tô (axeoto.com)
[9] “Camry_2007_wiring_diagrams.”, Camry_2007_wiring_diagrams.pdf
[10] VATC (2018), “Smartkey trên ô tô hoạt động như thế nào? Tính năng & cách dùng”, Smart Key Trên Ô Tô Hoạt Động Như Thế Nào? Tính Năng & Cách Dùng - VATC (oto.edu.vn)
[11] Trang Web tìm kiếm mã phụ tùng Toyota, Genuine OEM Toyota Parts and
Accessories Online - Toyota Parts Deal
[12] Terminal Of ECM 2AZ-FE, 005001-10006_S001E_72P6L_T002W.fm (qclt.com)[13] News.Oto-hui (2021), “ Hệ thống chìa khóa thông minh Smartkey làm được những gì?”, Hệ thống chìa khóa thông minh Smart Key làm được những gì? (oto-hui.com)
