Nghiên cứu, chế tạo bộ điều khiển hệ thống điện thân xe thông minh trên mô hình xe điện

Ô tô điện là gì ?

Cũng giống như các loại ô tô khác, ô tô điện có hình dáng kích thước tương đương với các dạng ô tô sử dụng động cơ xăng, dầu Các xe ô tô chạy hoàn toàn bằng điện (EV) đều được trang bị một hoặc nhiều motor điện thay thế cho động cơ đốt trong

Những chiếc xe này sử dụng một bộ nguồn ắc quy kéo để truyền năng lượng cho motor điện và phải được cắm ở các trạm sạc hoặc điện lưới Bởi vì chạy bằng điện cho nên phương tiện không có khí thải và lược bỏ đi những bộ phận của hệ thống nhiên liệu lỏng thông thường như bình nhiên liệu, bơm nhiên liệu, đường ống nhiên liệu.

Chính vì vậy phát minh này đã giúp cải thiện ô nhiễm môi trường một cách hiệu quả, tiết kiệm được nhiều nhiên liệu, dễ sử dụng và phù hợp với nhu cầu của người sử dụng.

Cấu tạo của ô tô điện

Hình 1.1 Cấu tạo bên trong của ô tô điện.

SVTH: Huỳnh Công Mỹ, Đoàn Bá Cầu, Trương Phi Phụng GVHD: ThS Bùi Văn Hùng 1

- Ắc quy phụ: Trên một chiếc xe truyền động bằng điện, nguồn pin phụ cung cấp năng lượng cho các thiết bị trên xe hoạt động.

- Cổng sạc: Cổng sạc cho phép người dùng kết nối phương tiện với nguồn điện bên ngoài để sạc ắc quy.

- Bộ chuyển đổi DC/DC: Thiết bị này chuyển đổi nguồn DC áp cao từ ắc quy thành nguồn DC áp thấp cần thiết để các thiết bị trên xe hoạt động và sạc lại cho ắc quy phụ.

- Động cơ điện/motor điện: Xe ô tô điện sử dụng năng lượng từ bộ nguồn ắc quy, motor này dẫn động các bánh xe Một số phương tiện khác còn sử dụng tổ hợp động cơ và máy phát (motor generators) thực hiện cả 2 chức năng truyền động và tái sinh năng lượng.

- Bộ sạc trên xe (Onboard Charger): Nó sử dụng nguồn điện AC được cung cấp qua cổng sạc và chuyển đổi chúng thành nguồn DC để sạc cho bình ắc quy Bộ phận này theo dõi các thông số của ắc quy như điện áp, nhiệt độ, dòng và trạng thái sạc.

- Bộ điều khiển điện tử công suất (Power Electronics Controller): Bộ phận này quản lý dòng điện năng được cung cấp từ ắc quy, điều khiển tốc độ quay của motor điện và moment xoắn mà nó tạo ra.

- Hệ thống làm mát (Thermat System): Hệ thống này giúp xe ô tô điện duy trì một phạm vi nhiệt độ thích hợp cho động cơ/motor điện và các bộ phận khác.

- Bộ ắc quy kéo: Lưu trữ điện để cung cấp tới motor.

- Truyền động (điện) – Transmission (Electric)

Phạm vi hoạt động của ô tô điện

Hiện nay, xe điện thường có phạm vi hoạt động trong mỗi lần sạc ngắn hơn so với các phương tiện thông thường tương đương cho mỗi lần cung cấp đầy nhiên liệu.Hiệu quả và phạm vi lái xe của xe điện thay đổi đáng kể tùy vào điều kiện vận hành xe Nhiệt độ quá thấp hoặc quá cao từ bên ngoài có xu hướng giảm phạm vi vì chúng phải sử dụng nhiều điện năng hơn để điều chỉnh nhiệt độ của cabin.Tốc độ xe cao sẽ làm phạm vi hoạt động giảm, vì năng lượng cần thiết để vượt qua lực cản so với chạy nhanh dần đều, tăng tốc đột ngột làm giảm phạm vi Tải nặng hoặc tăng độ nghiêng cũng làm giảm phạm vi hoạt động của động cơ điện.

Các tập đoàn sản xuất ô tô điện nổi tiếng trên thế giới [4]

Hãng xe của Mỹ – Tesla

Được thành lập vào năm 2003, Tesla chỉ mới thực sự dẫn đầu thị trường xe điện trong thời gian gần đây Công ty do Elon Musk sáng lập và điều hành đã trở thành công ty xe hơi giá trị nhất thế giới, trong đó đóng góp lớn vào thành tích này là chiếc xe điện giá rẻ được sản xuất hàng loạt đầu tiên trên thế giới – Model 3. Ở Mỹ và nhiều nước Châu Âu, trong vòng 5 năm trở lại đây, mỗi năm doanh số của Tesla tăng 30 – 40% Hiện nay, các sản phẩm của Tesla trên thị trường khá ít Tuy nhiên, những mẫu xe mà thương hiệu tung ra vẫn gây được tiếng vang khá lớn, tiêu biểu là Model S và Model X.

Hình 2.2 Tesla Model S mẫu xe ô tô điện tốt nhất hiện nay. Đã có khá nhiều cá nhân nhập khẩu mẫu xe này về Việt Nam để sử dụng Xe ô tô điện Tesla Model S sở hữu kích thước dài x rộng x cao lần lượt là 4978 x

2189 x 1435mm Chiều dài cơ sở đạt 2959mm

Tổng quan ngoại thất Tesla Model S sở hữu diện mạo thanh lịch và mượt mà đúng chuẩn các dòng xe Sedan Do xe ô tô điện không cần phải thiết kế tản nhiệt nên đầu xe thường được sử dụng để đặt logo khẳng định thương hiệu và Tesla Model S cũng vậy Nắp capo của xe được trang trí 2 đường dập nổi hai bên tăng tính khí động cho xe Thân xe Tesla Model S khá hiện đại với tay nắm cửa ẩn vào bên trong, nổi bật nhất là bộ lazang cỡ lớn với 10 chấu đơn rất thể thao.

Liên Minh Renault – Nissan – Mitsubishi

Hình 1.4 Hình ảnh một trong số các mẫu xe được liên minh công bố.

Liên Minh Renault – Nissan – Mitsubishi là một tập đoàn liên minh Pháp – Nhật, được thành lập bởi ba đế chế Renault (có trụ trụ sở tại Pháp), Nissan cùng Mitsubishi Motors (hai tập đoàn có trụ sở tại Nhật Bản) Liên minh này hợp tác và cho ra thị trường 9 mẫu xe ô tô điện.

Thương hiệu Volkswagen

Hình 1.5 Mẫu xe ô tô điện E-Up.

Volkswagen là thương hiệu không quá xa lạ trong ngành công nghiệp ô tô. Đây là thương hiệu sản xuất xe hơi lâu đời đến từ Đức, được thành lập vào năm

Volkswagen tung ra thị trường hai mẫu xe điện mang tên E-Up! và E-Golf.Thương hiệu hướng đến việc đạt được 50 mẫu ô tô sản xuất vào năm 2025 Để hiện thực hóa mục tiêu của mình, thương hiệu quyết định rót vốn lên đến hơn 30 tỷEuro vào các công nghệ sản xuất xe.

Thương hiệu ô tô điện BYD

Hình 1.6 Mẫu xe Han EV BYD đối thủ trực tiếp với Tesla

BYD Co Ltd là một công ty sản xuất xe tại Trung Quốc, trực thuộc tập đoàn có cùng tên và có trụ sở tại Thiểm Tây, Trung Quốc Hiện nay, thương hiệu có vốn hoá thị trường vào khoảng 71.4 tỷ USD, xếp thứ 6 trên toàn thế giới sau những cái tên quen thuộc như Tesla, Volkswagen, Toyota, GM và đối tác của họ – Daimler (công ty mẹ của thương hiệu Mercedes-Benz).

BYD Co Ltd tung ra thị trường khá nhiều loại xe, từ xe tải, xe buýt, các loại xe chạy bằng xăng truyền thống, xe đạp điện… Với sự phát triển mạnh mẽ của những sản phẩm, thương hiệu đã gây được tiếng vang trong và ngoài nước.

Từ năm 2014 đến năm 2019, dòng xe điện của BYD liên tục dẫn đầu về doanh số toàn cầu Khi nói về định hướng trong tương lai, thương hiệu mong muốn sẽ phát triển thêm những mẫu xe điện thông minh và kết nối.

Xu hướng phát triển ô tô kết hợp công nghệ thông minh [5]

Kết nối Bluetooth với điện thoại di động là một điều gần như không thể thiếu ngày nay, đến năm 2020, rất hiếm có mẫu xe nào được bán ra mà không tích hợp công nghệ này Tuy nhiên, vào giữa những năm 90, các chủ xe chỉ có thể mua bộ đầu giải trí có Bluetooth để lắp thêm, và phải mất vài năm sau, tính năng kết nối này mới chính thức xuất hiện trên ôtô như một tùy chọn Chrysler từng coi việc tích hợp Bluetooth lên ôtô là một ý tưởng tuyệt vời từ lâu nhưng nhiều khả năng Acura TL mới là mẫu xe đầu tiên trang bị Bluetooth tại Mỹ.

Hình 1.7 Hình ảnh camera lùi được phát triển.

Chiếc xe thử nghiệm đầu tiên với camera lùi là mẫu concept Buick Centurion

1956 Volvo cũng từng muốn hiện thực hóa ý tưởng với chiếc xe Volvo Experimental Safety Car 1972 nhưng không được đưa vào sản xuất trong một thời gian dài Mẫu xe chính thức sở hữu trang bị này là Toyota Soarer Limited 1991 cho thị trường Nhật Bản.

Tuy nhiên, chính Infiniti mới là nhà sản xuất đầu tiên đã bổ sung camera lùi để hướng dẫn đỗ xe trên sedan Q45 2002 Nissan cũng giới thiệu mẫu Primera

2002 với công nghệ này ở các thị trường ngoài Hoa Kỳ Ý tưởng về camera quan sát xung quanh xe cũng xuất hiện trên Infiniti EX35 2008, với 3 camera cho góc nhìn 360 độ từ trên xuống

Năm 2004: Khởi động từ xa.

Công nghệ khởi động xe từ xa đã có trên xe thông qua dịch vụ hậu mãi từ lâu Tuy nhiên, đến năm 2004, GM mới quyết định tích hợp sẵn tính năng này từ khi xuất xưởng Trước khi khởi động, ôtô đã được thiết lập kiểm tra trước mức dầu, nhiệt độ động cơ, vị trí bướm ga, vị trí phanh và cần số và điện áp ắc quy. Nếu mọi thứ không gặp vấn đề và nắp ca-pô không mở, chiếc xe có thể khởi động từ xa bằng chìa khóa.

Hình1.8 Chìa khoá khởi động từ xa.

Năm 2006: Đỗ xe tự động.

Lexus đã giới thiệu mẫu xe có khả năng tự động đỗ đầu tiên từng được sản xuất phổ thông – LS 460 2006 Để kích hoạt tính năng này, người lái phải chuyển về số lùi, bật camera lùi sau đó nhấn biểu tượng đỗ xe trên màn hình để chọn một ô đất chữ nhật đủ để đỗ Người lái có thể thoải mái nhả tay để xe tự động di chuyển và lùi và chuồng.

Hình 1.9 Hình ảnh công nghệ đỗ xe tự động.

Năm 2007: Theo dõi điểm mù.

Hình 1.10 Hình ảnh cảm báo điểm mù trên xe khi mới được phát triển.

Vì các cột trên ôtô phải dày hơn do luật an toàn quy định nên khoảng điểm mù sẽ tăng lên khi người lái quan sát gương chiếu hậu Do đó, Volvo đã phát triển

Hệ thống Thông tin Điểm Mù của mình và đưa nó vào mẫu S80 sedan năm 2007, với việc đưa ra cảnh báo rõ ràng cho người lái khi có phương tiện bất kỳ vượt lên. Năm 2007: Đèn pha LED.

Hình 1.11 Hình ảnh đèn led trên audi. Đèn Halogen thông thường sẽ tốn nhiều năng lượng và chỉ có tuổi thọ khoảng 800 giờ sử dụng Chính vị vậy, đèn pha LED tạo ra sự cân bằng tuyệt vời với áng sáng trăng, tiết kiệm năng lượng và tuổi thọ cao Chúng cũng giúp các nhà sản xuất tạo nên nhiều hình thù với kích thước bóng nhỏ Việc sử dụng đèn LED trên ôtô đã xuất hiện từ lâu khi trang bị cho đèn phanh của Chevrolet Corvette

1986 Kia sử dụng đèn báo rẽ LED cho xe của mình từ năm 2002, và Audi R8 có đèn chạy ban ngày LED năm 2007 Ngoài thị trường Mỹ, R8 có tùy chọn đèn pha LED đầu tiên, và các mẫu xe sau đó cũng dần áp dụng công nghệ chiếu sáng mới này.

Năm 2009: Kết nối với điện thoại thông minh.

Vào năm 2009, Mercedes đã ra mắt lần đầu ứng dụng cho phép truy cập vào ôtô từ xa, sử dụng điện thoại thông minh của chủ xe Nó hoạt động với iPhone và

Blackberry, cho phép khóa và mở khóa cửa từ xa cũng như tìm vị trí của xe Kể từ đó, các ứng dụng từ các nhà sản xuất đã tăng dần phạm vi truy cập bao gồm: Kiểm tra mức nhiên liệu, vị trí xe, khởi động từ xa và đặt hẹn dịch vụ.

Hình 1.12 App kết nối với xe thông qua điện thoại của Mercedes.

Năm 2012: Giấy phép đầu tiên cho xe tự hành.

Cuộc đua chế tạo xe tự hành xuất hiện từ những năm 2010 Chính Google đã bảo đảm giấy phép đầu tiên đưa công nghệ không người lái được thử nghiệm chính thức Toyota Prius đã được cấp phép tại Nevada và thử nghiệm các hệ thống tự hành Điều đã kéo theo nhiều tính năng hỗ trợ người lái như: Giữ làn, tránh va chạm và hệ thống kiểm soát hành trình chủ động Năm 2014, Tesla đã tích hợp công nghệ Autopilot lần đầu tiên trên ôtô cho phép hệ thống điều khiển xe mà không cần người lái can thiệp.

SVTH: Huỳnh Công Mỹ, Đoàn Bá Cầu, Trương Phi Phụng GVHD: ThS Bùi Văn Hùng

Hình 1.13 Xe tự hành thông minh.

Một vấn đề phổ biến với các hệ thống giải trí trên ôtô là chúng không vận hành tốt cùng điện thoại thông minh Ứng dụng CarPlay của Apple đã xuất hiện trên thị trường năm 2014, và theo sau là Android Auto, đã thay đổi điều đó Cả Apple và Google đều tích hợp cho các ứng dụng này khả năng điều khiển bằng giọng nói, dẫn đường, du lịch, âm nhạc,…

Hình 1.14 Màn hình android kết hợp cửa hàng ứng dụng.

Năm 2018: Dùng điện thoại làm chìa khóa.

Chía khóa thông minh đã có mặt trên ôtô trong thời gian dài Phải mất nhiều năm sau, các nhà sản xuất ôtô mới tích hợp khả năng mở khóa bằng điện thoại thông minh, Tesla giới thiệu công nghệ này lần đầu vào năm 2018 Mẫu Model 3 có thể xác nhận được điện thoại của tài xế từ khoảng cách 90 mét để mở cửa Đã có các lo ngại về vấn đề bảo mật và an toàn, đó là lý do giải thích tại sao các hãng xe truyền thống vẫn khá chậm chạp trong việc tích hợp công nghệ này nhưng chắc chắn đây là một lựa chọn phù hợp.

Hình 1.15 Hình ảnh điều khiển mở khoá thông qua điện thoại

GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE

Điện thân xe

Điên thân xe được cấu tạo từ các bộ phận được gắn vào thân xe Thành phần cơ bản gồm các bộ phận sau:

Dây điện, công tắc và rơle, hệ thống chiều sáng, đồng hồ taplô và các đồng hồ đo, gạt mưa và rửa kính, điều hoà không khí

Dây điện và cáp

Dây điện được chia thành các nhóm sau để nối giữa các bộ phận điện của xe ôtô với nhau.

- Các chi tiết bảo vệ mạch.

Hình 2.16 Sơ đồ phân loại.

Có 3 loại dây điện và cáp chính được sử dụng trên xe ôtô Người ta sử dụng các chi tiết bảo vệ dây điện để bảo vệ dây điện.

Loại dây điện này được sử dụng rộng rãi trên xe ôtô, nó bao gồm lõi dây và bọc cách điện.

Loại cáp này được thiết kế để bảo vệ nó khỏi những nhiều điện bên ngòai, nó được sử dụng ở những khu vực sau: Cáp ăng ten của rađiô, đường tín hiệu đánh lửa, đường tín hiệu cảm biến ôxy v.v

Loại loại dây cáp được sử dụng làm một bộ phận của hệ thống đánh lửa của động cơ xăng Cáp này bao gồm một lõi dẫn điện có bọc một lớp cao su cách điện dày để ngăn không cho điện cao áp bị rò rỉ.

- Các chi tiết cách điện.

Các chi tiết cách điện bọc hay phủ lấy dây điện và cáp, hay gắn chắc chúng với các chi tiết khác nhằm bảo vệ dây điện không bị hư hỏng.

Hình 2.17 Dây điện và vỏ

Các chi tiết nối điện

Để hỗ trợ việc nối các chi tiết, dây điện được tập trung tại một số phần trên xe ôtô.

Hộp nối là một chi tiết mà ở đó các giắc nối của mạch điện được nhóm lại với nhau Thông thường nó bap gồm các chi tiết sau: bảng mạch in, cầu chì, rơle, ngắt mạch và các thiết bị khác.

Mặc dù rất giống với hộp nối, hộp rơle không có các bảng mạch in cũng như không có chức năng trung tâm kết nối.

Hình 2.18 Bố trí cầu chì trên xe.

1 Hộp rơle, 2 Rơle, 3 Cầu chì và thanh cầu chì.

Chức năng của các giắc nối, được sử dụng giữa các dây điện hay giữa dây điện và bộ phận điện, là tạo ra các kết nối điện Có 2 loại giắc nối: Dây điện với dây điện, dây điện với các bộ phận Các giắc nối được chia thành giắc đực và giắc cái, tùy theo hình dạng của các cực của chúng Giắc nối cũng có nhiều màu khác nhau.

Giắc nối dây: Chức năng của giắc đấu là nối các cực của cùng một nhóm.

Bulong nối mát: Các bulông nối mát được sử dụng cho việc nối mát dây điện và các bộ phận điện với thân xe Không giống như các bulông thông thường, bề mặt của các bulông này được sơn màu xanh lá cấy để tránh ôxy hóa.

Hình 2.19 Các loại giắc nối.

3 Các giắc nối, 4 Giắc nối dây, 5 Bulong nối mát.

Các chi tiết bảo vệ mạch điện

Cầu chì: được lắp giữa cầu chì dòng cao và thiết bị điện, Khi dòng điện vượt quá một cường độ nhất định chạy qua m ạch điện của một thiết bị nào đó, cầu chì sẽ nóng chảy để bảo vệ mạch điện Có hai loại c ầu chì được sử dụng: Cầu chì dẹt và cầu chì hộp.

Hình 2.20 Các loại cầu chì

1 Cầu chì, 2 Cầu chì dòng cao.

Bộ ngắt: mạch được sử dụng để bảo vệ mạch điện với tải có cường độ dòng lớn mà không thể bảo vệ bẳng cầu chì, như mạch cửa sổ điện, mạch sấy kính, môtơ quạt gió v.v

Khi dòng điện ch ạy qua vượt quá cường độ hoạ t động, một thanh lưỡ ng kim trong bộ ngắt mạch sẽ tạo ra nhiệt và giãn nở để ngắt mạch điện Thậm chí nếu dòng điện thấp hơn cường độ hoạt động, nếu dòng điện lặ p lại trong một khoảng thời gian ngắn hay dài, nhiệt độ của thanh lưỡng kim tăng lên để ngắt mạch

Không giống như cầu chì, bộ ngắt mạch điện có thể sử dụng lại khi thanh lưỡng kim được khôi phục Bộ ngắt mạch điện có hai loại như trong hình vẽ bên trái: loại phục hồi tự động, nó tự động phục hồi và loại phục hồi không tự động, nó phải được phục hồi lại bằng tay.

Công tắc và rơle mở và đóng mạch điện nhằm bật và tắt đèn, cũng như để vận hành các hệ thống điều khiển.

Một số công tắc hoạt động bằng tay, trong khi một số khác hoạt động tự động qua việc cảm nhận áp suất, áp suất dầu hay nhiệt độ.

Rơle cho phép bật và tắt một dòng điện nhỏ cần cho dòng điện lớn hơn Khi rơle được sử dụng, mạch điện cần có dòng lớn có thể được đơn giản hóa.

Hình 2.21 Bố trí công tắc và Rơ-le trên xe

Gạt nước và rửa kính

Gạt nước đảm bảo tầm nhìn cho lái xe bằng cách gạt nước mưa hay bụi bẩn trên kính trước hay kính hậu Bộ rửa kính phun nước rửa kính để loại bỏ bụi bẩn hay dầu mà có thể gạt được bằng gạt nước.

- Chuyển tốc độ gạt nước giữa HI và LO.

- Chức năng gạt ngắt quãng

- Vận hành gạt nướcc ngắt quãng với tốc độ LO Cũng có loại mà chu kỳ gạt có thể điều chỉnh theo vài mức.

- Vận hành gạt nước một lần khi bật công tắc.

- Chức năng trở về tự động

- Cho dù gạt nước đang ở vị trí nào khi hoạt động, tắt công tắc gạt nướcc OFF sẽ trả nó về vị trí không hoạt động.

- Chức năng kết hợp với rửa kính

Tự động hoạt động gạt nước khi công tắc rửa kính được bật ON trong vài giây.

Hình 2.22 Bố trí gạt mưa trên xe

1 Motơ gạt nước và thanh nối, 2 Tay gạt và lưỡi gạt trước, 3 Bình chứa nước rửa kính, 4 Vòi phun nước trước, 5 Tay và lưỡi gạt sau, 6 Vòi phun nước sau,

Hệ thống điện thân xe mazda [1]

Hệ thống điện thân xe trên xe Mazda 626 bao gồm: Hệ thống chiếu sáng, Hệ thống tín hiêu; Hệ thống phụ.

Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hệ thống chiếu sáng:

- Nhiệm vụ: Hệ thống chiếu sáng nhằm đảm bảo đều kiện làm việc cho người lái ô tô nhất là vào ban đêm và đảm bảo an toàn giao thông.

- Yêu cầu: Hệ thống chiếu sáng phải đảm bảo hai yêu cầu cơ bản.

- Một là có cường độ sáng lớn và phù hợp với điều kiện vận hành của xe

- Hai là không làm lóa mắt tài xế xe chạy ngược chiều.

- Phân loại: Theo đặc điểm của phân bố chùm ánh sáng người ta phân thành

2 loại hệ thống chiếu sáng.

- Thông số cơ bản và các chức năng của hệ thống chiếu sáng:

Bảng 2-1 Bảng các thông số của hệ thống chiếu sáng trên xe madaz

Công suất tiêu thụ của mỗi bóng đèn

Các chức năng của hệ thống chiếu sáng

- Hệ thống chiếu sáng là một tổ hợp gồm nhiều loại đèn có chức năng khác nhau

- Đèn kích thước trước và sau xe (Front side & Rear light): Được sử dụng thường xuyên, đặc biệt là vào ban đêm nhằm giúp cho tài xế xe phía sau biết được kích thước và khoảng cách của xe đi trước.

- Đèn đầu (Headlight): Đây là đèn lái chính, dùng để chiếu sáng không gian phía trước xe giúp tài xế có thể nhìn thấy trong đêm tối hay trong điều kiện tầm nhìn hạn chế.

- Đèn sương mù (Fog light): Trong điều kiện sương mù, nếu sử dụng đèn pha chính có thể tạo ra vùng ánh sáng chói phía trước gây trở ngại cho các xe đối diện và người đi đường Vì vậy người ta sử dụng đèn sương mù để giải quyết vấn đề trên Các đèn sương mù thường chỉ sử dụng ở các nước có nhiều sương mù.

- Đèn trong xe (interior light): Gồm nhiều đèn có công suất nhỏ, ở các vị trí khác nhau trong xe với mục đích tăng tính tiện nghi và thẩm mỹ cho nội thất xe hơi.

- Đèn bảng số (Licence plate lllumination): Đèn này phải có ánh sáng trắng nhằm soi rõ bảng số xe, đèn này phải được bật sáng cùng lúc với đèn pha hay cốt và đèn đậu xe.

- Đèn lùi (back-up light): Đèn này được chiếu sáng khi xe gài số lùi, nhằm báo hiệu cho các xe khác và người đi đường.

Cấu tạo của bóng đèn:

Loại đèn dây tóc: Vỏ đèn làm bằng thủy tinh, bên trong chứa một dây điện trở làm bằng volfram Dây volfram được nối với hai dây dẫn để cung cấp dòng điện đến Hai dây dẫn này được gắn chặt vào nắp đậy bằng đồng hay nhôm Bên trong bóng đèn sẽ được hút hết khí tạo môi trường chân không nhằm tránh oxy hóa và bốc hơi dây tóc.

Hình 2.23 Cấu tạo bóng đèn loại dây tóc. a Loại một dây tóc; b Loại hai dây tóc.

1.Vỏ đèn; 2.Dây tóc; 3.Dây đỡ; 4.Chốt định vị; 5.Mass; 6.Tiếp điểm

Khi hoạt động ở một điện áp định mức, nhiệt độ dây tóc lên đến 2300 0C và tạo ra vùng sáng trắng Nếu cung cấp cho đèn một điện áp thấp hơn định mức, nhiệt độ dây tóc và cường độ sáng sẽ giảm xuống Ngược lại nếu cung cấp cho đèn một điện áp cao hơn thì trong một thời gian ngắn sẽ làm bốc hơi volfram, gây ra hiện tượng đen bóng đèn và có thể đốt cháy cả dây tóc. Đây là loại bóng đèn dây tóc thường, môi trường làm việc của dây tóc là chân không nên dây tóc dễ bị bốc hơi sau một thời gian làm việc Đó là nguyên nhân làm cho vỏ thủy tinh bị đen Để khắc phục điều này, người ta có thể làm cho vỏ thủy tinh lớn hơn, tuy nhiên cường độ ánh sáng sẽ giảm sau một thời gian sử dụng.

Loại đèn halogen: Sự ra đời của bóng đèn halogen đã khắc phục được các nhược điểm của bóng đèn dây tóc thường Người ta sử dụng phần lớn thủy tinh thạch anh để làm bóng vì loại vật liệu này chịu được nhiệt độ và áp suất rất cao (khoảng 5 đến 7 bar) cao hơn thủy tinh bình thường làm cho dây tóc đèn sáng hơn và tuổi thọ cao hơn bóng đèn thường.

Thêm vào đó, một ưu điểm của bóng halogen là chỉ cần một tim đèn nhỏ hơn so với bóng thường Điều này cho phép điều chỉnh tiêu điểm chính xác hơn so với bóng bình thường.

1 Vỏ thủy tinh thạch anh; 2 Dây tóc tim cốt; 3 Dây tóc tim pha; 4 Giáđỡ;

5 Các tiếp điểm Đèn halogen có chứa khí halogen (như Iod hoặc Brôm) Các chất khí này tạo ra một quá trình hóa học khép kín: Iod kết hợp với vonfram (hay Tungsten) bay hơi ở dạng khí thành iodur vonfram, hỗn hợp khí này không bám vào vỏ thủy tinh như bóng đèn thường mà thay vào đó sự chuyển động đối lưu sẽ mang hỗn hợp này trở về vùng khí nhiệt độ cao xung quanh tim đèn (ở nhiệt độ cao trên 1450 0C)

Hình 2.24 Cấu tạo bóng đèn halogen. thì nó sẽ tách thành 2 chất: vonfram bám trở lại tim đèn và các phần tử khí halogen được giải phóng trở về dạng khí

Quá trình tái tạo này không chỉ ngăn chặn sự đổi màu bóng đèn mà còn giữ cho tim đèn luôn hoạt động ở điều kiện tốt trong một thời gian dài Bóng đèn halogen phải được chế tạo để hoạt động ở nhiệt độ cao hơn 250 0C Ở nhiệt độ này khí halogen mới bốc hơi

2.6.2 Các sơ đồ mạch điện hệ thống chiếu sáng trên xe Mazda Đèn đầu xe (Headlight)

Dùng để chiếu sáng không gian phía trước xe giúp tài xế có thể nhìn thấy trong đêm tối hay trong điều kiện tầm nhìn hạn chế.

Thông số đèn đầu xe:

- Đèn pha: kí hiệu 9005; công suất bóng 60W

- Đèn cốt, đèn chiếu gần: kí hiệu 9006; công suất bóng 52W

Cụm đèn; 2, 3 Rơ le; 5 Rơ le đèn; 6 Đèn cốt; 7 Đèn pha; 9 Rơ le đèn cốt;

10 Rơ le đèn pha; 14 Công tắc điều khiển đèn.

Khi công tắc điều khiển đèn nằm ở vị trí dèn pha trong mạch xuất hiện dòng điện:

(+) Accu → cầu chì tổng âm mạch TNS relay

Dòng điện chạy qua Headlight relay và TNS relay sẽ làm các tiếp điểm của rơle đóng lại.Trong mạch lúc này lại xuất hiện các dòng: Đèn pha bên trái 15A → Đèn pha bên trái (+) Battery → Cầu chì tổng Đèn pha bên phả15A → Đèn pha bên phả

- Công tắc đặt ở chế độ cốt (LO) bóng đèn 55W sáng.

- Công tắc đặt ở chế độ pha (HI) bóng đèn 60W sáng.

- Công tắc đặt ở chế độ nháy pha (Flash to pass) bóng đèn 60W nháy sáng.

Hình 2.26 Sơ đồ mạch điện đầu đèn

Sơ đồ mạch đèn sương mù:

Hình 2.27 Sơ đồ mạch đèn sương mù

Trong điều kiện sương mù, nếu sử dụng đèn pha chính có thể tạo ra vùng ánh sáng chói phía trước gây trở ngại cho các xe đối diện và người đi đường Nếu sử dụng đèn sương mù sẽ giảm được tình trạng này.

Khi công tắc điều khiển đèn nằm ở vị trí Headlight hoặc TNS và ta bật công tắc đèn sương mù trong mạch sẽ xuất hiện dòng điện :

- (+) Ắc quy → Hộp cầu chì chính → Rơ le TNS → Rơ le đèn sương mù → Công tắc đèn sương mù → âm mạch

- Dòng điện chay qua cuộn dây của rơle đèn sương mù phía trước → Làm tiếp điểm của rơ le đóng lại.Trong mạch lại xuất hiện dòng điên: Đèn sương mù phía trước bên trái(E-07)

(+) Accu → cầu chì tổng → Sương mù 15A âm mạch Đèn sương mù phía trước bên phải(E-08)

- Lúc này hai bóng đèn 35W sáng Khi công tắc điều khiển đèn nằm ở vị trí Off hoặc không bật công tắc đèn sườn mù thì 2 bóng này không sáng.

- Đèn hậu, đèn báo đỗ xe (parking light), đèn biển số(License plate light), đèn kích thước(front marker light)

- Khi công tắc điều khiển đèn nằm ở vị trí Headlight hoặc TNS thì trong mạch xuất hiện dòng điện:

- (+) Battery → Main fuse block → Tail 10A → TNS relay → Công tắc điều khiển → Mass

- Dòng điện chay qua rơle hút tiếp điểm của rơle đóng cho dòng điện chạy tới cấp địên hệ thống bóng đèn phía sau.

Hình 2.28 Kết cấu còi điện và sơ đồ đấu dây.

1 Loa còi; 2 Khung thép; 3 Màng thép; 4 Vỏ còi; 5 Khung thép; 6 Trụ đứng;

7 Tấm thép lò xo; 8 Lõi thép từ; 9 Trụ điều khiển; 10 Ốc hãm; 11 Cuộn dây;

12 Cần tiếp điểm tĩnh; 13 Cần tiếp điểm động; 14 Trụ đứngcủa tiếp điểm; 15.

Tụ điện; 16 Đầu bắt dây còi; 17 Rơ le còi; 18 Núm còi; 19 Cầu chì; 20 Ắc quy

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE VÀ HỆ THỐNG THÔNG MINH

Giới thiệu về các trang bị điện được lắp trên xe

Bộ điều tốc xe điện còn được gọi là bộ điều khiển hoặc IC là bộ xử lý trung tâm nó giống như CPU của một chiếc máy tính, chức năng chính của IC chính là chuyển đổi dòng điện 1 chiều từ ắc quy sang dòng điện 3 pha chuyên dùng cho động cơ Bên cạnh đó bộ điều tốc có chức năng điều khiển tất cả các thiết bị bên trong xe giúp các thiết bị vận hành một cách tối ưu và tiết kiệm năng lượng nhất, cụ thể là điều khiển vận tốc của động cơ, bảo vệ các hệ thống điện của xe như: còi, đèn, xi nhan,…

Hình 3.38 Cấu tạo bên ngoài của bộ điều tốc xe điện.

Nhìn bên ngoài thì chúng ta có thể thấy một bộ điều tốc (IC) có cấu tạo khá đơn giản, với một chiếc hộp kim loại vuông cùng với nhiều đầu cắm để nối với cấc thiết bị bên ngoài Nhưng bên trong nó là cả một hệ thống board mạch phức tạp và được chế tạo với độ tinh vi rất cao Cụm dây nguồn bao gồm 3 dây Dây đỏ to dương, dây đen to âm từ bình ắc quy, dây sau khóa nối từ ổ khóa xuống (dây đỏ nhỏ) Tiếp nhận nguồn từ ắc quy.

- 3 dây pha của động cơ: điện sau khi đi từ ắc quy vào board thì từ board nó sẽ truyền điện xuống động cơ theo 3 dây này và vào 3 pha của động cơ làm cho

37 động cơ hoạt động (dây xanh dương, xanh lục, vàng) Điều khiển động cơ thông qua 3 dây này

- 5 dây chip: 2 dây đỏ, đen là cấp nguồn và 3 dây còn lại là 3 dây tín hiệu dẫn từ mắt động cơ.

- Dây ga: gồm 3 sợi dây trong đó hai sợi dây đỏ và đen có nhiệm vụ là cấp nguồn cho chân ga, và dây còn lại làm nhiệm vụ là dây tín hiệu (thông thường sẽ nằm ở giữa hai dây cấp nguồn cho chân ga).

- Dây công tơ mét: thông thường thì dây này sẽ chỉ gồm một dây riêng lẻ và có một đầu cắm đặc biệt hơn so với các dây khác, có chức năng là hiển thị trên đồng hồ đo

- Dây đảo chiều động cơ: (dây đen và dây bạc) được sử dụng trong trường hợp khi chúng ta lên ga và bánh xe bị kêu hoặc sau khi đấu board thì bánh xe sẽ bị quay ngược thì chúng ta tiến hành nối 2 sợi dây này lại thông qua công tắc đảo chiều

- Dây reset: (2 dây trắng có giắc đen tương thích với nhau) điều chỉnh chiều quay của động cơ.

- 3 dây tốc độ: (đen, xanh, tím) điều chỉnh tốc độ nhanh chậm để đấu cho những dây có công tắc nhanh chậm.

- Ngoài ra còn có các dây báo động chống trộm, bộ nguồn chống trộm, các dây phanh.

- Bên trong bao gồm các tụ điện, các điốt, điện trở, vi điều khiển (IC) và một số thành phần khác Tại các chân của 3 dây kết nối với 3 dây pha động cơ được bố trí các tụ.

Hình 3.39 Bên trong bộ điều tốc.

Hình 3.40 Bộ điều tốc ic dùng chíp được sử dụng

Thường là loại board xe điện được lắp sẵn trên xe khi chúng ta mua xe Loại này sẽ hoạt động khi có sự hiện diện của 3 con chíp nhỏ ở động cơ Và điểm đặc biệt ở loại IC này là nó hoạt động đồng bộ với những con chip trong động cơ giúp xe có thể chạy êm ái hơn

Hình 3.41 Bộ hạ áp dùng cho xe điện

Chức năng: Có nhiệm vụ đổi từ nguồn điện 36V-85V xuống còn 12V để cung cấp nguồn cho đèn ,còi, xi nhan, hoặc chế thêm các loại đèn led khác.

Cấu tạo: Gồm có 3 dây: 1 dây âm chung, dây màu đỏ là dây dương dầu vào nhận nguồn điện từ 36V-96V, dây màu vàng là dây dương dầu ra 12V/10A. Đặc điểm: Bộ đổi nguồn dùng để hạ áp từ 36V, 48V, 56V, 60V, 72V xuống 12V để có thể sử dụng cho đèn, còi, xi nhan; dùng đổi nguồn cho các loại xe máy điện có hệ thống xi nhan, đèn pha, còi sử dụng điện áp 12V; bộ đổi nguồn tiện lợi, có độ ổn định cao, hạn chế tối đa việc hư hỏng hệ thống đèn chiếu sáng và ắc quy;tất cả các linh kiện và bản mạch chất lượng cao, siêu bền bỉ, chịu được dòng lớn lên đến 10A; tích hợp bảo vệ mạch và ổn định tần số; giảm hao phí điện năng trong quá trình sử dụng, bền bỉ.

Hệ thống điện thân xe

Hệ thống chiếu sáng nhằm đảm bảo điều kiện làm việc cho người lái ô tô, nhất là vào ban đêm và đảm bảo an toàn giao thông.

Hình 3.42 Hệ thống chiếu sáng. Đối với các loại đèn chiếu sáng phải đáp ứng 2 yêu cầu cường độ ánh sáng lớn Không làm lóa mắt tài xế xe chạy ngược chiều.

Hệ thống chiếu sáng là tổ hợp nhiều loại đèn có chức năng sau: Đèn kích thước trước và sau xe được sử dụng thường xuyên, đặc biệt là ban đêm; đèn đầu dùng để chiếu sáng không gian xe phía trước giúp tài xế có thể thấy trong đêm tối hay trong tầm nhìn hạn chế; đèn trong xe gồm nhiều đèn có công suất nhỏ, ở các vị trí khác nhau trong xe với mục đích tăng tính tiện nghi và thẩm mỹ cho nội thất xe; đèn biển số, đèn này có ánh sáng trắng nhằm soi biển số xe; đèn lùi, đèn này được chiếu sáng khi xe gài số lùi, nhằm báo cho người lái xe khác.

Công dụng: Chức năng chính của còi xe là cảnh báo trước những tình huống bất ngờ khi tham gia giao thông Giúp các phương tiện phía trước nhận biết được phương tiện phía sau đang ra hiệu cảnh báo mà tránh được những tai nạn xảy ra, đồng thời cũng cảnh báo người đi bộ, xe đạp, người đang đứng và làm việc cạnh đường đi chú ý để tránh những va chạm không đáng có.

Phân loại: Có khá nhiều loại còi trên thị trường hiện nay, nó được phận loại theo kích cỡ của xe mà được trang bị còi có tần số dao động và biên độ dao động khác nhau, kích cỡ xe càng lớn thì tần số và biên độ dao động của còi càng lớn. Còi xe được chia làm 2 loại đó là còi hơi và còi điện.

Hệ thống đèn xi nhan: Đèn xi nhan là một thành phần không thể thiếu được của xe khi tham gia giao thông Nhiều người chủ quan khi xe hỏng đèn xi nhan nên dẫn đến các vụ tai nạn bất ngờ gây tổn thất cho cả mình và người khác. Đèn xi nhan là công cụ mà người lái dùng để báo hiệu cho các phương tiện phía sau hay phía trước biết được chúng ta đang định chuyển hướng, vượt làn, chuyển làn, Để không gặp phải các trường hợp va chạm xe với nhau.

Công dụng: Bảo vệ điểm mù của bạn; giảm căng thẳng khi đi vào đường cao tốc; giảm thiểu tình trạng tắc đường

Cấu tạo: Hệ thống đèn xi nhan trên ô tô thông thường về cơ bản có cấu tạo không quá phức tạp bao gồm ba cụm: giá đỡ bóng đèn, vỏ và thấu kính che.

Màn hình xe ô tô là một thiết bị số có tác dụng hỗ trợ việc hiển thị và điều hướng trở nên dễ dàng hơn khi lái xe Khi sử dụng màn hình trên xe, bạn cũng có thể tích hợp các thiết bị khác: các loại camera (camera tiến, lùi, dashcam,…), cảm biến hỗ trợ lùi xe, cảm biến áp suất lốp xe, …

Hình 3.45 Màn hình hiển thị trên xe

3.2.4 Gương chiếu hậu điều chỉnh điện

Gương chiếu hậu (rear-view mirror hay rear-vision mirror) là loại gương được gắn trên xe hơi nói chung và trên một số phương tiện giao thông khác Đây là loại gương được thiết kế để cho phép người lái xe có thể quan sát phía sau, đảm bảo an toàn khi điều khiển.

Thông thường, gương chiếu hậu gắn liền với phần trên cùng của kính chắn gió Người lái có thể điều chỉnh các góc, hướng của gương thông qua một trục xoay Gương chiếu hậu là một thiết bị an toàn thiết yếu của ôtô giúp người lái xe quan sát được tình trạng giao thông.

Hình 3.46 Gương chiếu hậu tích hợp cảnh báo điểm mù.

Ngày nay, bất cứ một chiếc xe hơi nào cũng được trang bị loại gương chiếu hậu này Gương chiếu hậu hai bên thân xe được lắp đặt ở bên ngoài nên có thể trợ giúp cho người lái có được cái nhìn tốt hơn ở phía sau xe Bên cạnh đó, gương chiếu hậu thân xe còn cho phép điều chỉnh linh hoạt để có được góc nhìn tốt nhất, phù hợp với chiều cao và vị trí của người lái.

Khoa học công nghệ càng phát triển, chiếc gương chiếu hậu không chỉ đơn thuần là chiếc gương chiếu hậu được tích hợp ngày càng nhiều các chức năng như la bàn, đồng hồ đo nhiệt độ, cảnh báo an toàn giao thông vào gương chiếu hậu… Tất cả đều nhằm đem đến tiện ích, sự an toàn cũng như sự quan sát tốt nhất cho người lái.

Giới thiệu về arduino – phần mềm blynk [7]

Arduino Uno là một board mạch vi điều khiển được phát triển bởi Arduino.cc, một nền tảng điện tử mã nguồn mở chủ yếu dựa trên vi điều khiển AVR Atmega328P Với Arduino chúng ta có thể xây dựng các ứng dụng điện tử tương tác với nhau thông qua phần mềm và phần cứng hỗ trợ.

Khi arduino chưa ra đời, để làm được một dự án điện tử nhỏ liên quan đến lập trình, biên dịch, chúng ta cần đến sự hỗ trợ của các thiết bị biên dịch khác để hỗ trợ Ví dụ như, dùng Vi điều khiển PIC hoặc IC vi điều khiển họ 8051 , chúng ta phải thiết kế chân nạp onboard, hoặc mua các thiết bị hỗ trợ nạp và biên dịch như mạch nạp 8051, mạch nạp PIC

Hiện nay Arduino được biết đến ở Việt Nam rất rộng rãi Từ học sinh trung học, đến sinh viên và người đi làm Những dự án nhỏ và lớn được thực hiện một cách rất nhanh, các mã nguồn mở được chia sẻ nhiều trên diễn dàn trong nước và nước ngoài Giúp ích rất nhiều cho những bạn theo đam mê nghiên cứu chế tạo những sản phẩm có ích cho xã hội.

Trong những năm qua, Arduino là bộ não cho hàng ngàn dự án điện tử lớn nhỏ, từ những sản phẩm ra đời ứng dụng đơn giản trong cuộc sống đến những dự án khoa học phức tạp.

44 Để làm được điều đó, từ đơn giản đến phức tạp bạn cần sử dụng ngôn ngữ lập trình Arduino dựa trên sơ đồ, hệ thống của bạn thiết kế, thông qua phần mềm Arduino IDE, để thực hiện những yêu cầu đó đưa về bộ phận xử lý trung tâm ( Arduino).

Như vậy, thư viện mã nguồn mở ngày một tăng lên, giúp ích cho rất nhiều người mới biết đến Arduino cũng như những chuyên viên lập trình nhúng và chuyên gia cùng tham khảo và xây dựng tiếp nối

Hình 3.49 Mạch ESP 8266EX SoC Wifi

- Băng tần WiFi: 2.4 GHz chuẩn 802.11 b/g/n

- Số chân I/O: 11 (tất cả các chân I/O đều có Interrupt/PWM/I2C/One-wire, trừ chân D0)

- Số chân Analog Input: 1 (điện áp vào tối đa 3.3V)

- Chip giao tiếp UART: CP2102

- Giao tiếp: Cable Micro USB

- Hỗ trợ bảo mật: WPA/WPA2

- Tích hợp giao thức TCP/IP

NodeMCU V1.0 được phát triển dựa trên module wifi ESP-12F dễ dàng kết nối WiFi với một vài thao tác đơn giản Tích hợp IC giao tiếp CP2102, giúp dễ dàng kết nối với máy tính thông qua Micro USB để nạp chương trình và debug. Trên mạch có sẳn nút nhấn, đèn led để tiện cho việc lập trình và theo dõi board mạch Với kích thước nhỏ gọn, linh hoạt board dễ dàng liên kết với các thiết bị ngoại vi để tạo thành project, sản phẩm mẫu một cách nhanh chóng.

Hình 3.50 Hình ảnh mô phỏng liên kết

Module Relay 4 kênh 5V gồm 4 relay , điện áp hoạt động 5 v điều khiển đầu ra tối đa 220VAC/10A và 30VDC/10A Đầu vào IN1, IN2, IN3 IN4 nhận tín hiệu cực thấp Module relay 4 kênh nhỏ thiết kế gọn chuyên nghiệp , khả năng chống nhiễu tốt và khả năng cách điện tốt An toàn đáng tin cậy

Có sẵn header rất tiện dụng khi kết nối với vi điều khiển Có các lỗ bắt vít rất tiện lợi dễ lắp đặt trong hệ thống mạch

Trong module đã có sẵn mạch kích relay sử dụng IC cách ly quang và transistor giúp cách ly hoàn toàn mạch vi điều khiển với rơ le bảo đảm vi điều khiển hoạt động ổn định Mạch điều khiển relay 4 kênh này sử dụng chân kích mức Thấp (0V): khi có tín hiệu 0V vào chân IN thì relay sẽ nhảy qua thường Mở của Relay.

Dùng dòng điện nhỏ của vi điều khiển, arduino, PLC để điều khiển các thiết bị điện, đồ dùng điện hoạt động ở mức điên áp cao từ 0-30v DC, 0-250v DC như điện sinh hoạt.

Hình 3.51 Module rơ-le 4 kênh

- Kích thước: 76mm (chiều dài) * 56mm (chiều rộng) * 18.5mm (H)

- Có 4 lỗ để bắt vít cố định có đường kính 3.1mm, dễ dàng lắp đặt trong hệ thống mạch Opto cách li, chống nhiễu tốt

- Có đèn báo đóng ngắt trên Relay.

- Sử dụng điện áp nuôi DC 5V Đầu ra điện thê đóng ngắt tối đa: DC 30V / 10A, AC 250V / 10A

- IN1…IN4: tín hiệu đầu vào, hoạt động mức thấp

- NO1…NO4: Công tắc thường mở

- Cảm biến mưa sử dụng để phát hiện mực nước, trời mưa, hay các môi trường có nước Mạch cảm biến mưa được đặt ngoài trời để kiểm tra trời có mưa không, qua đó truyền tín hiệu điều khiển đóng / ngắt rơ le.

Cảm biến gồm 2 bộ phận chính:

1 Bộ phận cảm biến mưa được gắn ngoài trời.

2 Bộ phần điều chỉnh độ nhạy cần được che chắn.

Mạch cảm biến mưa hoạt động bằng cách so sánh hiệu điện thế của mạch cảm biến nằm ngoài trời với giá trị định trước (giá trị này thay đổi được thông qua

1 biến trở màu xanh) từ đó phát ra tín hiệu đóng / ngắt rơ le qua chân D0.

Khi cảm biến khô ráo (trời không mưa), chân D0 của module cảm biến mưa sẽ được giữ ở mức cao (5V-12V) Khi có nước trên bề mặt cảm biến (trời mưa), đèn LED màu đỏ sẽ sáng lên, chân D0 được kéo xuống thấp (0V) Mạch hoạt động với nguồn 5v.

- Led báo nguồn ( Màu xanh)

- Led cảnh báo mưa ( Màu đỏ)

- Hoạt động dựa trên nguyên lý: Nước rơi vào board sẽ tạo ra môi trường dẫn điện.

- Có 2 dạng tín hiệu: Analog( AO) và Digital (DO)

- Dạng tín hiệu : TTL, đầu ra 100mA ( Có thể sử dụng trực tiếp Relay, Còi công suất nhỏ…)

- Điều chỉnh độ nhạy bằng biến trở.

- Sử dụng LM358 để chuyển AO –> DO

3.3.5 Phần mềm điều khiển Blynk [6]

Blynk là một nền tảng với các ứng dụng iOS và Android để điều khiển Arduino, Raspberry Pi và các ứng dụng tương tự qua Internet.

Nó là một bảng điều khiển kỹ thuật số nhờ đó bạn có thể xây dựng giao diện đồ họa cho dự án của mình bằng cách kéo và thả các widget.

Blynk không bị ràng buộc với một số bo hoặc shield cụ thể Thay vào đó, nó hỗ trợ phần cứng mà bạn lựa chọn Cho dù Arduino hoặc Raspberry Pi của bạn được liên kết với Internet qua Wi-Fi, Ethernet hoặc chip ESP8266, Blynk sẽ giúp bạn online và sẵn sàng cho IoT.

Thiết kế và lắp đặt hệ thống điện trên xe

3.4.1 Sơ đồ mạch điện tổng trên xe

Hình 3.54 Sơ đồ mạch điện trên xe [9]

Tổng quan hệ thống điện trên xe: Hê thống điện trên xe được bao gồm nhiều cụm thiết bị và các thiết bị riêng lẻ cấu tạo nên Việc nghiên cứu thực hiện lắp ráp được đảm bảo an toàn và hệ thống điện hoạt động một các trơn tru không bị ảnh hưởng hay ảnh hưởng đến các chi tiết khác trên xe điện Sau đây là phần chi tiết của từng bộ phận.

3.4.2 Hệ thống đèn - còi Đèn chiếu sáng và còi: Mạch đèn chiếu sáng bao gồm các thành phần: ắc quy, bộ điều tốc, ổ khoá, công tắc và đèn còi.

Hình 3.55 Sơ đồ mạch điện đèn còi

Khi chưa bật khoá: nguồn dương từ bình cấp vào nguồn dương trước khoá của bộ điều tốc và đi đến ổ khoá, nguồn dương sau khoá acc sẽ được kết nối với 1 đầu còn lại của ổ khoá và đi đến cụm công tắt đèn và còi Nguồn âm của 2 thiết bị đèn và còi được cấp trực tiếp từ nguồn âm của bình Khi chưa bật khoá thì mạch hở, nguồn dương b+ trước khoá sẽ không thông được với nguồn dương acc sau khoá và khi đó điện sẽ không được cấp tới cụm công tắt đèn và còi và không sử dụng được thiết bị khi chưa bật khoá.

Sau khi bật khoá: khi ổ khoá bật thì mạch kín, nguồn dương thường trực sẽ cấp tới nguồn dương sau khoá, khi đó nguồn điện b+ sẽ đi tới cụm công tắt đèn và còi, khi công tắt đèn được bật thì mạch kín nguồn dương sẽ cấp điện vào thiết bị

52 và đèn sáng, khi công tắt còi được bật thì mạch kín nguồn dương sẽ cấp điện vào thiết bị và còi sẽ kêu.

Hình 3.56 Đèn được lắp trên xe

A là đèn chiếu phía trước được lắp trên mô hình xe điện và được điều khiển qua công tắc vật lý B là đèn xi nhan phía trước của mô hình xe điện cũng được khiển qua tắc vật lý.

Hình 3.57 Còi được lắp trên mô hình

Còi được lắp trên mô hình điện, được điều khiển thông qua công tắc vật lý và bộ điều khiển thông minh trên điện thoại. Đèn xi nhan: Có rất nhiều loại đèn xi nhan khác nhau như đèn led xi nhan, đèn gầm xi nhan,… Thường thì đèn xi nhan ô tô có màu vàng, tuy nhiên một số loại xe sử dụng màu đỏ để làm đèn xi nhan Đặc biệt chủ xe còn có thể độ đèn xi nhan để có màu sắc đẹp, độc đáo cho chiếc xe của mình Với đề tài không quá cầu kì nên nhóm đã chọn loại xi nhan đơn giản, hiệu quả phù hợp với đề tài.

Hình 3.59 Sơ đồ mạch điện đèn xi nhan

Hình 3.58 Đèn xi nhan lắp trên xe

Nguyên lý hoạt động: Khi chưa bật khoá: nguồn dương từ bình cấp vào nguồn dương trước khoá của bộ điều tốc và đi đến ổ khoá, nguồn dương sau khoá Acc sẽ được kết nối với 1 đầu còn lại của ổ khoá và đi đến chân B của Rơle, chân âm từ bình sẽ đến chân E của Rơle và chân L của Rơle sẽ đi đến cụm công tắt xi nhan Khi chưa bật khoá thì mạch hở, nguồn dương B+ trước khoá sẽ không thông được với nguồn dương Acc sau khoá và khi đó điện sẽ không được cấp tới Rơle thì công tắt xi nhan sẽ không hoạt động khi chưa bật khoá.

Sau khi bật khoá: sau khi bật khoá thì mạch kín, nguồn dương B+ sẽ cấp tới nguồn dương sau khoá Acc và đi đến chân B của Rơ-le, chân tín hiệu L đi đến công tắt đèn xi nhan để khiển đèn nhấp nháy.

Khi ổ khoá được bật, thì mạch kín điện sẽ từ nguồn dương trước khoá B+ của bộ điều tốc đi đến nguồn dương sau khoá Acc và cấp điện dương vào chân B của Rơle và nguồn âm sẽ cấp vào nguồn âm của thiết bị và chân E của Rơle khi đó Rơle hoạt dộng, chân L của Rơle sẽ đi đến cụm công tắt xi nhan để khiển đèn xi nhan nháy Khi đóng công tắt xi nhan được bật qua trái thì chân 1 và 3 sẽ tạo mạch kín và nguồn dương sẽ đi từ chân L của Rơle qua chân 1,3 của công tắt và đèn nháy sáng.

Hình 3.60 Sơ đồ mạch đèn xi nhan trái hoạt động

Hình 3.61 Sơ đồ mạch xi nhan phải hoạt động

Khi ổ khoá được bật, thì mạch kín điện sẽ từ nguồn dương trước khoá B+ của bộ điều tốc đi đến nguồn dương sau khoá Acc và cấp điện dương vào chân B của Rơle và nguồn âm sẽ cấp vào nguồn âm của thiết bị và chân E của Rơle khi đó Rơle hoạt dộng, chân L của Rơle sẽ đi đến cụm công tắt xi nhan để khiển đèn xi nhan nháy Khi đóng công tắt xi nhan được bật qua phải thì chân 1 và 2 sẽ tạo mạch kín và nguồn dương sẽ đi từ chân L của Rơle qua chân 1,2 của công tắt và chân dương của đèn xi nhan gương thì khi đó đèn xi nhan nháy sáng

3.4.3 Hệ thống mà hình Android

Hình 3.62 Màn hình lắp trên xe

Hình 3.63 Sơ đồ mạch điện màn hình

Khi chưa bật khoá: nguồn dương từ bình cấp vào bộ hạ áp và nguồn dương trước khoá của bộ điều tốc và đi đến ổ khoá, nguồn dương sau khoá Acc sẽ được kết nối với 1 đầu còn lại của ổ khoá và đi đến chân Acc của màn hình, nguồn dương 12v của bộ hạ áp sẽ nối với nguồn dương 12v của màn hình, chân âm từ bình sẽ đến chân M- của hạ áp và chân M- của màn hình Khi chưa bật khoá thì mạch hở, nguồn dương B+ trước khoá sẽ không thông được với nguồn dương Acc sau khoá và khi đó điện sẽ không được cấp tới chân Acc của màn hình thì khi đó màn hình sẽ không sáng.

Sau khi bật khoá: Sau khi bật khoá thì mạch kín, nguồn dương B+ sẽ cấp tới nguồn dương sau khoá Acc và đi đến chân Acc của màn hình, và màn hình sáng và hoạt động

Hình 3.64 Hệ thống gạt mưa trên xe

A Cần gạt, B Mô tơ gạt mưa.

Hình 3.65 Sơ đồ mạch điện hệ thống gạt mưa

Khi chưa bật khoá: nguồn dương từ bình cấp vào nguồn dương trước khoá của bộ điều tốc và đi đến ổ khoá, nguồn dương sau khoá Acc sẽ được kết nối với 1 đầu còn lại của ổ khoá và đi đến công tắt gạt mưa Nguồn âm thiết bị được cấp trực tiếp từ nguồn âm của bình Khi chưa bật khoá thì mạch hở, nguồn dương B+ trước khoá sẽ không thông được với nguồn dương Acc sau khoá và khi đó điện sẽ không được cấp tới công tắt gạt mưa, sẽ không sử dụng được thiết bị khi chưa bật khoá.

Sau khi bật khoá: Khi ổ khoá bật thì mạch kín, nguồn dương thường trực sẽ cấp tới nguồn dương sau khoá, khi đó nguồn điện B+ sẽ đi tới cụm công tắt gạt mưa, khi công tắt gạt mưa bật thì mạch kín nguồn dương sẽ cấp điện vào motor và gạt mưa hoạt động.

3.4.5 Hệ thống gương chiếu hậu điều chỉnh điện

Hình 3.66 Gương chỉnh điện được lắp trên xe

Hình 3.67 Sơ đồ mạch điện gương chỉnh điện

- RM1: dây motor gương bên phải số 1

- RM2: dây motor gương bên phải số 2

- MC : dây motor gương chung

- LM : dây motor gương bên phải

- X : không sử dụng dây này

Khi chưa bật khoá: Nguồn dương từ bình cấp vào nguồn dương trước khoá của bộ điều tốc và đi đến ổ khoá, nguồn dương sau khoá Acc sẽ được kết nối với 1 đầu còn lại của ổ khoá và đi đến công tắt sấy kính và cụm công tắt chỉnh mặt gương Nguồn âm thiết bị được nối tiếp từ nguồn âm của bình Khi chưa bật khoá thì mạch hở, nguồn dương B+ trước khoá sẽ không thông được với nguồn dương Acc sau khoá và khi đó điện sẽ không được cấp tới các thiết bị, khi đó gương chỉnh điện sẽ chưa hoạt động.

Khi bật khóa điện: Khi ổ khoá bật thì mạch kín, nguồn dương thường trực B+ sẽ cấp tới nguồn dương sau khoá Acc, khi đó nguồn điện B+ sẽ đi tới gương điều chỉnh điện, Khi công tắt sấy kính bật thì mạch kín điện áp từ nguồn đến mạch sấy kính và kính ấm lên dần Khi chỉnh các chế độ ở cụm công tắt thì nguồn dương sẽ cấp vào chân 8 và chọn gương phải (R) hay gương trái (L) khi công tắt được bật qua bên phải (R) điện sẽ thông qua mạch gương bên phải và điện từ nguồn sẽ cấp vào chân 2,3 và 6 và chỉnh hướng cho mặt gương đúng theo ý muốn.

Hệ thống thông minh trên xe điện

Hình 3.68 Bản vẽ thiết kế mạch

Sơ đồ gồm các bộ phận chính: 1 mạch arduino uno r3 kết hợp mạch esp wifi, 1 bộ mạch 4 rơ-le, tụ điện, ic, diot, cảm biến mưa.

Hình A: Khai báo biến cho các chân relay từ 1-4 và kiểu dữ liệu của chúng đồng thời thiết lập các nút điều khiển trên ứng dụng blynk với các relay tương ứng là số 1 với gạt mưa, số 2 với màn hình, số 3 với sấy kính và số 4 với còi tín hiệu. Hình B: Thiết lập chương trình hoạt động cho các chân của relay. ví dụ: Serial.begin (115200); đây là khởi động cổng Serial để giao tiếp với máy tính với tốc độ là 115200 có thể chọn các mức tốc độ khác nhau tùy vào nhu cầu dùng PinMode (relay1, OUTPUT); có nghĩa là thiết lập chân đầu ra tương ứng với relay số 1 digitalWrite (relay1, LOW); có nghĩa là sẽ xuất tín hiệu điện thế tại chân relay 1 là 0v Blynk.begin (auth, ssid, pass); có nghĩa là khởi động ứng dụng Blynk, nhập tài khoản và mật khẩu.

Hình C: Viết code cho cảm biến mưa hoạt động

- Đầu tiên là Blynk.run(); khởi chạy ứng dụng Blynk

- Serial.println(analogRead (A0)); xuất giá trị điện áp đọc được ở chân A0

- if (analogRead(A0) < 850) { status_mua.on () ; // nếu chân A0 trả về số nguyên nhỏ hơn 850 thì trạng thái mưa hoạt động.

- digitalWrite(relay1, HIGH); // giá trị tín hiệu xuất ra chân relay1 là HIGH tương đương với điện thế tại chân này là 5v

- mua = true; // đúng gạt mưa hoạt động

- if (analogRead(A0) >= 850) { // nếu chân A0 trả về số nguyên lớn hơn 850

- if (mua == true) { // nếu lúc này gạt mưa đang hoạt động

- digitalWrite(relay1, LOW); xuất tín hiệu LOW với chân relay1 tương đương với hiệu điện thế 0v

- status_mua.off(); trạng thái mưa tắt

- mua = false; dừng hoạt động gạt mưa thông qua cảm biến

Cả đoạn code này có nghĩa là nếu chân A0 đọc giá trị nhỏ hơn 850 thì trạng thái mưa bật relay số 1 bật.

3.5.2 Thiết kế mạch điện cho hệ thống thông minh

Hình 3.71 Sơ đồ mạch điện hệ thống thông minh

Bộ điều khiển Arduino trên mô hình xe điện sẽ điều khiển các thiết bị sau: Còi, sấy kính, màn hình Android, motor gạt mưa và hệ thống mưa gạt mưa tự động động.

Cả sơ đồ mạch điện thông mình này được điều khiển thông qua ứng dụng Blynk trên điện thoại di động có kết nối wifi.

Hình 3.72 Màn hình hiển thị ứng dụng điều khiển

Nguyên lý làm việc của các hệ thống:

Hình 3.73 Bộ điều khiển bằng arduino

Rơ-le số 1: Điều khiển cần gạt mưa.

Khi có tín hiệu bật từ điện thoại thì sẽ đóng relay số 1 nguồn điện dương từ nguồn qua rơ-le qua motor về âm gạt mưa hoạt động ngược lại khi ngắt thì nguồn điện từ bình không qua được relay nên không có dòng qua motor và ngắt mạch.

Với cảm biến: khi cảm biến nhận tín hiệu có mưa thì sẽ gửi tín hiệu về mạch, sau khi có tín hiệu thì mạch điều khiển tự động đóng relay số 1 dòng điện qua relay motor hoạt động Khi hết mưa thì cảm biến gửi tín hiệu về mạch để ngắt relay và tắt motor Ngoài ra nếu ta muốn tắt thì có thể ngắt nguồn vào motor số 1. Lúc đó thì mạch hở và chúng ta chỉ có thể điều khiển gạt mưa thông qua công tắt chính.

Rơ-le số 2: Điều khiển còi.

Khi đóng relay số 2 thì nguồn điện dương từ bình qua relay đến tải và về lại âm nguồn mạch đóng nên còi kêu, khi ngắt relay thì mạch hở còi không kêu. Chức năng này nên bấm ngắt bấm ngắt như công tắt, không nên bấm để quá lâu vì có thể làm quá tải và cháy còi.

Rơ-le số 3: Điều khiển sấy kính.

Khi đóng relay số 3 thì nguồn điện dương từ bình qua relay qua điện trở sây làm nóng điển trở để sấy mặt kính về âm mạch đóng Sau khi kính đã khô thì ngắt relay, mạch hở kết thúc quá trình sấy.

Rơ-le số 4: Điều khiển cấp nguồn cho màn hình.

Khi đóng relay số 2 thì nguồn điện dương từ bình qua relay đến màn hình về âm nguồn mạch lúc này đóng màn hình sẽ tự động bật và ta có thể sử dụng các chức năng bình thường.

Khi ngắt relay số 4 thì mạch hở nên màn hình sẽ tắt.( nên tắt nguồn màn hình trước khi ngắt nguồn)

THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE VÀ HỆ THỐNG THÔNG MINH TRÊN XE

Thử nghiệm

4.1.1 Hệ thống điện trên xe – điều khiển bằng công tắc truyền thống

Hình 4.74 Bố trí công tắc trên xe

4.1.2 Quy trình kiểm tra thử nghiệm

1 Tiến hành bật công tắc đèn xi nhan trái và kiểm tra hoạt động của đèn xi nhan trước và sau bên trái.

2 Bật công tắc đèn xi nhan bên phải và kiểm tra sự hoạt động của đèn

Xi nhan trước và sau bên phải.

3 Bật công tắc đèn trước và kiểm tra hoạt động của đèn.

4 Nếu 1 hoặc các bóng đèn không hoạt động ta tiến hành kiểm tra sửa chữa.

Công tắc điều chỉnh gưng chiếu hậu

Công tắc điều khiển đèn xi nhan

Công tắc đèn chính sáng

Hình 4.75 Đèn trước và xi nhan trái hoạt động

Hình 4.76 Đèn phải và gương phải hoạt động

1 Tiến hành bật công tắc gạt mưa trên xe kiểm tra cần gạt có hoạt động không.

2 Nếu mô-tơ không hoạt động tiến hành tháo sản phẩm kiểm tra mạch và mô- tơ.

Hình 4.77 Gạt mưa hoạt động

- Tiến hành bấm công tắc còi để thực hiện quá trình kiểm tra, nếu còi kêu to và rõ thì kết luận còi hoạt động tốt, ngược lại tiến hành điều chỉnh còi.

Hệ thống gương chiếu hậu điện:

- Thực hiện kiểm tra gương chiếu hậu bằng cách điều chỉnh lên xuống qua lại. Kiểm tra xem gương có điều chỉnh được tất cả các hướng không. Điều chỉnh gương điện hoạt động tốt, linh hoạt.

4.1.3 Hệ thống điều khiển thông minh – điều khiển bằng điện thoại

Hình 4.78 Màn hình điều khiển trên điện thoại Điều khiển gạt mưa - hệ thống mưa tự động:

Hình 4.79 Công tắc gạt mưa bật

Sau khi bật công tắc cần gạt trên điện thoại hệ thống điều khiển bật rơ-le số 1 và cần gạt hoạt động Ta tắt nút cần gạt trên điện thoại thông minh thì arduino tiến hành ngắt rơ-le và hệ thống gạt mưa dừng hoạt động.

Khi cảm biến mưa nhận được tín hiệu thì trạng thái mưa trên điện thoại được bật, hệ thống tiến hành bật rơ-le số 1 và hệ thống gạt mưa bắt đầu hoạt động Khi cảm biến mưa không còn nhận được tín hiệu nửa thì rơ-le số 1 tự động ngắt và hệ thống gạt mưa dừng hoạt động.

Bật tắt màn hình android: Bật nút màn hình trên điện thoại, rơ-le số 2 mở và cấp nguồn đến màn hình Màn hình được cấp nguồn và hoạt động.

Sấy kính: Bật công tắc sấy kính trên màn hình điện thoại, rơ-le số 3 mở cấp nguồn (+) cho điện trở sấy nóng lên Tiến hành tắt nút sấy kính trên điện thoại sấy kính dừng hoạt động.

Còi thông minh: Bật công tắc còi trên màn hình điện thoại, rơ-le số 4 mở cấp điện đến còi và còi hoạt động hoạt động tốt.

Đánh giá

Thông qua quá trinh kiểm tra, thử nghiệm thì tất cả các hệ thống trên xe hoạt động tốt, không chập chờn Quá trình điều khiển bằng điện thoại nhanh, tín hiệu ổn định, không bị mất kết nối khi đang điều khiển.

Cụm công tắc được bố trí trên xe hợp lý, gọn gàng và được tối ưu hoá diện tích.

Phần mềm điều khiển trên điện thoại được thiết kết đơn giản, không làm rồi mắt người dùng Cỡ chữ to rõ ràng với 4 nút bật tắt.

Tiêu đề	Nghiên Cứu, Chế Tạo Bộ Điều Khiển Hệ Thống Điện Thân Xe Thông Minh Trên Mô Hình Xe Điện
Tác giả	Huỳnh Công Mỹ, Đoàn Bá Cầu, Trương Phi Phụng
Người hướng dẫn	ThS. Bùi Văn Hùng
Trường học	Đại Học Đà Nẵng
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Đà Nẵng

Định dạng
Số trang	94
Dung lượng	13,39 MB