ĐỒ ÁN ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ô TÔ

Cùng với sự phát triển của kỹ thuật, chiếc xe ngày nay ngày một tiện nghi và hiện đại hơn. Những phát triển gần đây trên ô tô chủ yếu liên quan đến phần điện. Trên một chiếc ô tô hiện đại, phần điện chiếm một phần đáng kể trong giá trị tổng thành của nó. Hệ thống điện và điện tử can thiệp vào gần như tất cả các hệ thống trên một chiếc xe, từ hệ thống đơn giản có từ lâu đời như khởi động, cung cấp điện, đánh lửa đến những hệ thống mới được nghiên cứu ứng dụng như phanh, lái, treo. Trong tương lai, chiếc xe được ví như một robot. Sau đây là liệt kê một số hệ thống điện và điện tử trên ô tô.

Trang 1

ĐỒ ÁN ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ô TÔ

Thiết Kế Và Tính Chọn Sơ Bộ Trang Bị Điện

Xe Toyota Hiace

Thực hiện:

Đặng Duy Nam Nguyễn Văn Phong Trần Văn Thanh Nguyễn Hoành Dũng GVHD: Th.s: Mai Xuân Hải

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG

-LỜI NÓI ĐẦU

Trong vòng 20 năm trở lại đây, công nghiệp ô tô đã có sự thay đổi lớn lao Đặc biệt, hệthống điện và điện tử trên ô tô đã có bước phát triển vượt bậc nhằm đáp ứng các yêu cầu:tăng công suất động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu, giảm độ độc hại của khí thải, tăng tính antoàn và tiện nghi của ô tô Ngày nay, chiếc ô tô là một hệ thống phức hợp bao gồm cơ khí vàđiện tử Trên hầu hết các hệ thống điện ô tô đều có mặt các bộ vi xử lý để điều khiển các quátrình hoạt động của hệ thống Các hệ thống mới bắt đầu ra đời và được ứng dụng rộng rãitrên các loại xe, từ các hệ thống điều khiển động cơ và hộp số cho đến các hệ thống an toàn

và tiện nghi trên xe như : hệ thống phanh chóng hãm cứng (ABS), điều khiển chạy tự động,điều khiển gối hơi, hệ thống chóng trượt (SRS) Giá thành của các hệ thống điện và điện tử

đã chiếm 30 – 40 % giá thành cua xe

Cùng với sự phát triển của kỹ thuật, chiếc xe ngày nay ngày một tiện nghi và hiện đạihơn Những phát triển gần đây trên ô tô chủ yếu liên quan đến phần điện Trên một chiếc ô tôhiện đại, phần điện chiếm một phần đáng kể trong giá trị tổng thành của nó Hệ thống điện vàđiện tử can thiệp vào gần như tất cả các hệ thống trên một chiếc xe, từ hệ thống đơn giản có

từ lâu đời như khởi động, cung cấp điện, đánh lửa đến những hệ thống mới được nghiên cứuứng dụng như phanh, lái, treo Trong tương lai, chiếc xe được ví như một robot Sau đây làliệt kê một số hệ thống điện và điện tử trên ô tô

Khi đang là một sinh viên trong trường chúng em được thực hiện một đồ án “Điện tử

ô tô” Đây là một điều kiện rất tốt cho chúng em có cơ hội xâu chuỗi kiến thức mà chúng em

đã được học tại trường, bước đầu đi sát vào thực tế, làm quen với công viêc tính toán thiết kế

ô tô

Trong quá trình tính toán chúng em đã được sự quan tâm chỉ dẫn, sự giúp đỡ nhiệt tìnhcủa giáo viên hướng dẫn bộ môn Tuy vậy nhưng không thể tránh khỏi những hạn chế, thiếusót trong qua trình tính toán

Để hoàn thành tốt, khắc phục những hạn chế và thiếu sót chúng em rất mong được sựđóng góp ý kiến, sự giúp đỡ của Thầy và các bạn để hoàn thành nhiệm vụ một cách tốt nhất

Trang 3

Nha Trang 12/2015

Chương 1: LỰA CHỌN MẪU XE

1.1 Giới thiệu tổng quan về xe Toyota Hiace

- Hãng chế tạo: Toyota

- Các đời xe: Toyota Hiace 2008, 2009, 2010, 2011, 2013, 2015

 Toyota Hiace 2008

Trang 4

- Toyota Hiace 2009

Trang 6

- Toyota Hiace 2013

Trang 7

1.2 Các thông số chủ yếu của xe toyota hiace

Kích

thước

D x R x C mm x mm x mmChiều dài cơ sở mm

Khoảng sánggầm xe

mm

Bán kính vòngquay tối thiểu

m

Trọng lượngkhông tải

kg

Trọng lượngtoàn tải

kgĐộng cơ Loại động cơ 4 xy lanh thẳng hàng, VVT-i

Dung tích côngtác

Trang 8

Vành &

Lốp xe

Loại vànhKích thước lốp

Trang 9

Tay lái Loại tay lái

Chất liệuĐiều chỉnhTrợ lực láiGương chiếu

Chất liệu bọc

ghế

Ghế trước Loại ghế

Điều chỉnhghế láiChỉnh tay 4 hướngĐiều chỉnh

ghế hànhkhách

Trang 10

Trang 11

-Ngoại thất

Cụm đèn trước Halogen phản xạ đa chiềuĐèn chiếu gần

Đèn chiếu xaHalogen phản xạ đa chiềuCụm đèn sau

Đèn báo phanh trên

Trang 12

Trang 13

-1.2 GIỚI THIỆU THIẾT BỊ ĐIỆN TRÊN XE

Công nghiệp ôtô - máy kéo ngày càng phát triển, kết cấu ôtô máy kéo ngày càng hoànthiện thì mức độ tự động hóa, điện tử hóa của chúng ngày càng cao Yêu cầu về mặt tiệnnghi, về tính an toàn của chuyển động càng lớn thì hệ thống trang thiết bị điện trên ôtô - máykéo ngày càng phức tạp và hiện đại

Nếu như trên những ôtô - máy kéo đầu tiên các trang thiết bị điện hầu như không có gìngoài bộ phận để châm lửa hỗn hợp cháy rất thô sơ bằng dây đốt, thì ngày nay trên ôtô - máykéo, điện năng đã được sử dụng để thực hiện rất nhiều chức năng trên các hệ thống sau:

- Hệ thống cung cấp điện (Charging system): Bao gồm ắc quy, máy phát điện, các bộ

điều chỉnh điện

- Hệ thống khởi động (Starting system): Bao gồm máy khởi động (động cơ điện), các

rơle điều khiển và các rơle bảo vệ khởi động Ngoài ra, đối với động cơ Diesel còntrang bị thêm hệ thống xông máy

Sơ đồ tổng quát thiết bị điện trên xe

Trang 14

- Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu (lighting and signal system): Gồm các đèn chiếu

sáng, đèn tín hiệu, còi, các công tắc và các rơle

- Hệ thống đo đạc và kiểm tra (Gauging system): Bao gồm các đồng hồ trên bảng

Taplô (đồng hồ tốc độ động cơ, đồng hồ tốc độ xe, đồng hồ đo nhiên liệu, đồng hồ đonhiệt độ nước làm mát) và các đèn báo hiệu

- Hệ thống điều khiển ôtô (Vehicle control system): Gồm hệ thống điều khiển phanh

chống hãm cứng (ABS), hộp số tự động, hệ thống lái, hệ thống treo, hệ thống truyềnlực, hệ thống gối đệm

- Hệ thống điều hoà nhiệt độ (Air conditioning system): Bao gồm máy nén, giàn nóng,

giàn lạnh, lọc ga, van tiết lưu và các thiết bị điều khiển hỗ trợ khác

- Hệ thống các thiết bị phụ: Bao gồm quạt gió, hệ thống gạt nước rửa kính, nâng hạ

kính, đóng mở cửa xe, radio, tivi, hệ thống chống trộm, hệ thống nâng hạ ghế…

CHƯƠNG II TÍNH SƠ BỘ HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ

Trang 15

13

87

M

P 4 N 4) Start inhibit

7 8

1

2

Battery Junction Box (BJB)

Trang 16

- Nguyên lý hoạt động:

Khi bật công tắc máy khởi động ở vị trí Star (13) có dòng điện từ (+) Ăcquy  Cầu chì(11)  Rơle (12)  Vào đồng thời cuộn kéo (7) và cuộn giữ (8) Dòng điện từ ăcquy chạyqua cuộn giữ về mát trực tiếp, đồng thời cũng chạy qua cuộn kéo về mát trong máy khởiđộng Cả hai cuộn cùng tạo từ trường mạnh hút lõi thép qua phía phải áp đĩa tiếp điện vào haitiếp điểm đóng mạch cho dòng điện chạy trực tiếp từ (+) ăcquy vào roto máy khởi động làmquay máy khởi động

Công dụng của cuộn kéo là tạo thêm từ trường đủ mạnh vào lúc đầu để đẩy bánh răngkhớp truyền động cài vào vành răng bánh đà, áp đĩa tiếp điện vào hai tiếp điểm Khi đĩa tiếpđiện đã áp vào hai tiếp điểm thì điện (+) ăcquy đặt vào cả hai đầu dây của cuộn kéo nênkhông có dòng điện qua cuộn này Cuộn giữ vẫn tiếp tục tạo từ trường duy trì đĩa tiếp điện ápvào hai tiếp điểm đóng mạch cho máy khởi động

Cấu tạo: Hệ thống khởi động điện bao gồm ba bộ phận chính là: Động cơ điện một

chiều; Khớp truyền động và cơ cấu điều khiển

+ Động cơ điện: Dùng để biến điện năng của ăcquy thành cơ năng quay trục khuỷu

động cơ

Cấu tạo của động cơ điện: Các cuộn dây phần ứng và kích thích của nó thường có tiếtdiện chữ nhật, kích thước lớn hơn khá nhiều và số vòng dây ít hơn so với các cuộn dây củamáy phát Bởi vì khi khởi động động cơ, máy (động cơ điện) khởi động tiêu thụ một dòng rấtlớn, khoảng: 600 ÷ 800 (A)

+ Khớp truyền động dùng để:

- Nối trục của máy khởi động với vành răng bánh đà khi khởi động

- Tách chúng ra ngay sau khi động cơ đã nổ (khởi động)

Việc tách trục máy khởi động ra khỏi vành răng bánh đà cần phải được thực hiện tựđộng để tránh trường hợp máy khởi động bị động cơ nổ kéo theo với số vòng quay lớn gây

hư hỏng

1

0) OFF 1) ACC 2) Run 3) Start

M

P 4 N 4) Start inhibit swich

3

4 5

6 7 8

1

2

Battery Junction Box (BJB)

Sơ đồ mạch điện của hệ thống khởi động.

1- Công tắc khởi động (Ignition switch); 2- Cầu chì; 3- Acquy; 4- Máy phát điện; 5-

Máy khởi động; 6- Powertrain control module (PCM); 7- Công tắc cảnh báo hộp số

tự động; 8- Relay khởi động.

Trang 17

Cụm bánh răng và đầu ly kết một chiều được điều khiển cài và tách răng đối với vànhrăng bánh đà nhờ cần gạt Cần gạt được tác động nhờ công tắc từ trường (Solenoid).

Khi máy khởi động quay làm cho ống (4) quay theo chiều kim đồng hồ, các viên bi lăntrên ống bị động (bánh răng 7) và ống chủ động rồi bị kẹt ở rãnh nông hơn giữa phần (7) vàphần chủ động làm khóa cứng hai phần này với nhau Dưới tác dụng của lực điện từ nạng gạt

sẽ gạt ống (2) và qua lò xo (3) đẩy cả khối ống lót, khớp một chiều và bánh răng vào ăn khớpvới vành răng bánh đà Nếu răng của bánh răng (7) chưa ăn khớp được với răng của vànhbánh đà thì bánh răng bị giữ lại, nạng gạt tiếp tục ép lò xo (3) lại, đồng thời đóng tiếp điểmnối mạch điện của máy khởi động làm phần ứng quay, và dưới tác dụng của lò xo bánh răng

sẽ vào ăn khớp với vành răng bánh đà

Khi động cơ đã nổ bánh răng (7) và ống bị động quay nhanh hơn rô to và ống chủđộng (4) nên các viên bi (6) bị lùi lui về phía lò xo (8), không còn bị kẹt nữa Lúc này bánhrăng (7) quay lồng không trên trục với tốc độ động cơ, trong khi đó ống (4) vẫn quay với tốc

độ của máy khởi động, tránh cho máy khởi động bị vượt tốc

Hình 2-3 Kết cấu cơ cấu truyền động cơ khí và ly khớp một chiều.

1- Vòng hãm; 2- Ống gài; 3- Lò xo giảm chấn; 4- Ống lót dẫn hướng; 5- Nắp; 6-

Con lăn; 7- Bánh răng; 8- Lò xo; 9- Cốc lò xo.

Trang 18

current 1) A

Quantity

Crosssectionalarea 3)mm2 Quantity

Dimensions3) mm

Trang 19

3.Values in brackets are estimated temperature rises (inkelvins) of the test conductors given for reference.

Vậy ở đây I = 1295 (A) nên ta chọn cáp Dimensions mm 100 × 5(23)

2.3 Chọn motor điện một chiều 24v

- thông số kỹ thuật cơ bản của động cơ điện 1 chiều 24v

Trang 20

Kích thước trục ra của động cơ 120w:

Một mô tơ điện cơ bản có 6 phần như hình vẽ được biểu diễn ở dưới đây

Trang 21

Cấu tạo của mô tơ điện

6 phần cơ bản của một mô tơ điện:

- Phần ứng hay rô to

Một mô tơ điện họat động nhờ những miếng nam châm và nguyên lý từ tính

2.4 Tính toán máy phát điện

2.4.1 Chọn accu: Trên thực tế thường phân biệt thành hai loại ắc quy thông dụng

hiện nay là ắc quy sử dụng điện môi bằng a xít (gọi tắt là ắc quy a xít hoặc ắc quy Chì-Axít)

và ắc quy sử dụng điện môi bằng kiềm (gọi tắt là ắc quy kiềm) Tuy có hai loại chính nhưvậy nhưng ắc quy kiềm có vẻ ít gặp nên đa số các ắc quy mà bạn gặp trên thị trường hiện nay

là ắc quy a xít

=>>> Vậy ta chọn accu chì axi U B = 24 V => 2 accu chì axit 12V

Dung lượng accu: Đảm bảo khởi động được 10 – 20 lần ở chế độ

C = 10.I kđ = 10 1295 = 12950 (A.h)

2.4.2 Lựa chọn phương án nạp:

- Chọn phương án nạp: nạp bằng dòng điện không đỗi

Trang 22

-Nạp bằng dòng điện không đổi là phương pháp nạp chủ yếu và tổng hợp nhất.trong đó nạp một nấc là cơ bản, còn nạp hai nấc chỉ áp dụng khi cần rút ngắn thờigian nạp Phương pháp này cho phép tùy chọn cường độ dòng điện nạp cho phùhợp với từng loại accu Nói chung tất cả các accu mới trước khi đem đi sữ dụng nóichung đều phải qua cách nạp này

Nhược điểm: phương pháp nạp In = const là thời gian nạp kéo dài ( thường

25-50 giờ, riêng accu nạp khô thì ngắn hơn) và thường xuyên phải theo dõi, điều chỉnhcường độ điện áp

- Chọn phương án tiết chế: Tiết chế bán dẫn PNP

Nguyên lý hoạt động:

Khi bật công tắc máy, dòng điện từ accu đến tiết chế, đến R1 => R2 => mass Điện ápđặt vào D1 = U.R2/ (R1+r2) < Uoz điện thế làm việc của D1, nên T1 đóng Do đó, dòng đitheo mạch R3=> D2=>R4=> Mass

Khi số vòng quay n máy phát tăng cao, hiệu điện thế tăng và điện áp đặt vào D1 tăngkhiến nó dẫn làm T1 dẫn bảo hòa và T2 đóng

Dòng điện trong cuộn Wkt giảm khiến điện áp máy phát giảm theo D1 đóng trở lại

Trang 23

Khi cường độ dòng điện Ikt giảm nên Wkt xuất hiện một sức điện động từ cảm D3dùng để bảo vệ T2.

Trong sơ đồ này người ta sử dụng mạch hồi tiếp âm bao gồm R5 và tụ C khi T2 chớmđóng, điện áp tại cực C tăng làm xuất hiện dòng nạp IC( Wkt => T1 => C => R5 => R=>Mass)

Điện thế tại chân B của T1 tăng vì UBE1 = R(I+Ic tăng) khiến T1 chuyển nhanh sangtrạng thái bão hoà và T2 chuyển nhanh sang trạng thái đóng

Khi T2 chớm mỡ, tụ C bắt đầu phóng theo mạch +C => T2=> R =>R5=> -C dòngphóng đi qua điển trở R theo chiều ngược lại và điện áp đặt vào mối nối BE của T1 có giá trị:UBE1 =( I - Ic).R khiến T1 chuyển nhanh sang trạng thái đóng và T2 chuyển nhanh sangtrạng thái bão hòa Như vậy, mạch hồi tiếp giúp tăng tần số đóng mở của tiết chế giúp tăngchất lượng điện áp hiệu chỉnh và giảm nhiệt tỏa ra trên Transistor

- Chọn loại máy phát: Máy phát xoay chiều (AC) kích thích điện từ

Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều kich thích kiểu điện từ loại có vòng tiếp điện gồmnhững bộ phận chính là: rô to, stato, puli, cánh quạt, bộ chỉnh lưu, bộ điều chỉnh điện, quạt,chổi than và vòng tiếp điểm

Cấu tạo máy phát điện xoay chiều kích thích kiểu điện từ

1 Quạt làm mát; 2 Bộ chỉnh lưu; 3 Vòng tiếp điện; 4 Bộ điều chỉnh điện và chổi

Trang 24

-+ Rôto: Gồm hai chùm cực hình móng lắp then trên trục Giữa các chùm cực có các cuộn

dây kích thích đặt trên trục qua ống lót bằng thép Các đầu của cuộn dây kích thích được nốivới các vòng tiếp điện gắn trên trục máy phát Trục của rôto được đặt trên các ổ bi lắp trongcác nắp bằng hợp kim nhôm Trên nắp, phía vòng tiếp điện còn bắt giá đỡ chổi điện Mộtchổi điện được nối với vỏ máy phát, chổi còn lại nối với đầu ra cách điện với vỏ Trên trụccòn lắp cánh quạt và puli dẫn động

Trang 25

+ Stator: Là khối thép từ ghép từ các lá thép điện kỹ thuật, phía trong có xẻ rãnh phân

bố đều để đặt cuộn dây phần ứng

Rotor và các chi tiết chính của rotor.

Cấu tạo rotor Các nửa chùm cực (hai má cực) 2 Cuộn dây kích từ 3 Trục rotor

Trang 26

- Nguyên lý sinh điện của máy phát điện xoay chiều 3 pha thông thường.

Stator và các chi tiết

Sơ đồ nguyên lý dòng điện xoay chiều 3 pha thông thường

Trang 27

Khi nam châm quay trong cuộn dây, điện áp sẽ sinh ra giữa 2 đầu cuộn dây Điện ápnày sẽ sinh ra một dòng điện xoay chiều Mối liên hệ giữa dòng điện sinh ra trong cuộn dây

và vị trí của nam châm được chỉ ra trong hình 3.7 Dòng điện lớn nhất được sinh ra khi cực N

và cực S của nam châm gần với cuộn dây nhất Tuy nhiên, chiều dòng điện ở mỗi nửa vòngquay của nam châm lại ngược nhau Dựa trên nguyên lý trên và để sinh ra dòng điện mộtcách hiệu quả hơn, máy phát điện trên ô tô dùng 3 cuộn dây bố trí lệch nhau một góc 1200

Trang 28

-Mỗi cuộn A, B, C được đặt chênh nhau 1200 Khi nam châm quay giữa chúng dòngđiện xoay chiều được sinh ra trong mỗi cuộn dây Dòng điện bao gồm 3 dòng xoay chiềuđược gọi là “dòng xoay chiều 3 pha”

Ưu điểm :

+ Tiết kiệm được dây nối từ máy phát đến tải tiêu thu

+ Giảm được hao phí trên đường dây

+ Trong cách mắc hình sao, ta có thể sử dụng được hai điện áp khác nhau: Ud = Up + Cung cấp điện cho động cơ ba pha, dùng phổ biến trong các nhà máy, xí nghiệp

+ Có thể làm điện áp tăng lên đáng kể bằng cahcs sử dụng máy biến áp, năng lượngđược truyền tải hiệu quả hơn trên một khoảng cách dài và với số lượng lớn

Nhược điểm

+Kết cấu phức tạp do có thêm bộ chỉnh lưu và bộ tiết chế

+ Đòi hỏi quá trình chế tạo 1 cách chính xác

3) Tính công suất máy phát:

Để đảm bảo đủ công suất cho các tải tiêu thụ trên xe cần phải xác định đúng loại máyphát để lắp trên ô tô, vì máy phát là nguồn cung cấp năng lượng chính cho các tải tiêu thụ khi

ô tô hoạt động

Phụ tải điện trên ô tô, dựa vào thời gian làm việc có thể chia làm 3 loại:

+ Tải hoạt động liên tục: Là những phụ tải liên tục hoạt động trong quá trình xe vậnhành (khi động cơ hoạt động) Và khi động cơ không hoạt động (sử dụng năng lượng ắcquy)

Sơ đồ nguyên lý dòng điện xoay chiều 3 pha

Định dạng
Số trang	57
Dung lượng	9,15 MB