THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP RA CHO HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CỦA HÃNG TOYOTA INNOVA 2009

Trên ô tô thì hệ thống cung cấp điện đóng vai trò rất quan trọng nó cũng cấp toàn bộ hệ thống điện, phụ tải trên xe và cũng là một phần không thể thiếu trong kết cấu của ô tô. Trong thời gian học tập em được trang bị kiến thức chuyên ngành, để đánh giá quá trình học tập và rèn luyện. Em được bộ môn Công nghệ ô tô giao cho đồ án môn học với nội dung: “ THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP RA CHO HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CỦA HÃNG TOYOTA INNOVA 2009 ”

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hưng Yên, Ngày tháng năm 2015 Ký tên GVHD: Phạm Văn Hải SVTH: Lê Văn Luân MỤC LỤC CHƯƠNG LỜI NÓI ĐẦU Trong thập niên gần cơng nghiệp hố đại hoá ngày phát triển mạnh mẽ Kỹ thuật điện tử có bước phát triển mạnh đặc biệt kỹ thuật điều khiển tự động, kỹ thuật vi điều khiển Ở nước ta nay, việc lập trình ghép nối máy tính sử dụng vi điều khiển công cụ ứng dụng rộng rãi lĩnh vực tự động hố Nó phát triển nhanh chóng, mang lại thay đổi to lớn công nghệ đời sống hàng ngày Trong lĩnh vực công nghệ ô tô vậy, phương pháp điều khiển điện tử áp dụng hầu hết hệ thống Nhằm cải tiến, hoàn thiện nâng cao để đáp ứng mục tiêu chủ yếu tăng suất, vận tốc, tăng tính kinh tế, nhiên liệu, tăng tiện nghi sử dụng cho hành khách Trên tơ hệ thống cung cấp điện đóng vai trị quan trọng cấp toàn hệ thống điện, phụ tải xe phần thiếu kết cấu ô tô Trong thời gian học tập em trang bị kiến thức chuyên ngành, để đánh giá trình học tập rèn luyện Em mơn Công nghệ ô tô giao cho đồ án môn học với nội dung: “ THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP RA CHO HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CỦA HÃNG TOYOTA INNOVA 2009 ” Sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu, với lời đóng góp ý kiến chân thành từ Thầy giáo bạn sinh viên, đặc biệt hướng dẫn nhiệt tình thầy Phạm Văn Hải em hoàn thành đồ án với thời gian quy định Tuy nhiên, để có sản phẩm có tính ổn định cao, đảm bảo chất lượng tương đối khó khăn Vì thời gian để hồn thành đồ án có hạn, tầm hiểu biết em GVHD: Phạm Văn Hải SVTH: Lê Văn Luân hạn chế… nên đề tài khó tránh khỏi thiếu sót, khuyết điểm khơng mong muốn.Em mong có ý kiến đóng góp quý báu, chân thành quý thầy cô bạn sinh viên để đề tài hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn CHƯƠNG I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 1.1 Giới thiệu sơ 1.1.1 Nhiệm vụ Hệ thống cung cấp điện xe hệ thống quan trọng, ảnh hưởng lớn đến q trình làm việc xe Để cho xe hoạt động ổn định tiết kiệm nhiên liệu hệ thống cung cấp điện phải tốt Tuy nhiên hệ thống cung cấp điện khơng cố định, thay đổi theo chế độ hoạt động phụ tải xe Tuy nhiên với phát triển khoa học kỹ thuật để giúp người lái, người ngồi xe thỏa mái dễ chịu nhà thiết kế xe thiết kế them phụ tải, nên cần có hệ thống cung cấp điện đáp ứng điều 1.1.1 Cơng dụng, u cầu hệ thống a, Công dụng Cung cấp điện áp chiều ổn định ( 12V-14V ) cho tất hệ thống điện xe ô tô chế độ làm việc b, Yêu cầu Phải tạo điện áp ổn định (13,8V – 14,2V hệ thống điện 14V) chế độ làm việc phụ tải - Máy phát phải có cấu trúc kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhỏ, giá thành thấp tuổi thọ cao - Có độ bền cao điều kiện nhiệt độ độ ẩm lớn, làm việc vùng có nhiều bụi bẩn, dầu nhớt độ rung động lớn - Ít chăm sóc bảo dưỡng GVHD: Phạm Văn Hải SVTH: Lê Văn Luân 1.1.3 Phân loại Hệ thống cung cấp điện tơ thường có hai dạng sơ đồ thơng dụng sau: - Hệ thống cung cấp với máy phát điện chiều ( hình 1.1) 1_Máy phát; 2_Bộ ắc qui; 3_Đồng hồ ampe; 4_ Bộ điều chỉnh điện Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống cung cấp với máy phát chiều - Hệ thống cung cấp với máy phát điện xoay chiều 1_Máy phát; 2_Bộ điều chỉnh điện; 3_Cơng tắt; 4_Đồng hồ ampe; 5_Phụ tải Hình 1.2: Sơ đồ hệ thống cung cấp với máy phát xoay chiều GVHD: Phạm Văn Hải SVTH: Lê Văn Luân Hai sơ đồ có cách nối dây khác bao gồm hai nguồn lượng ắc quy máy phát mắc song song Tuỳ thuộc vào giá trị phụ tải chế độ làm việc ô tô máy kéo, mà ắc quy, máy phát riêng biệt đồng thời hai cung cấp lượng cho phận tiêu thụ (phụ tải) Ngoài ra, hệ thống cung cấp cịn có: - Bộ điều chỉnh điện (BĐCĐ) làm nhiệm vụ: phân phối chế độ làm việc ắc quy máy phát; hạn chế ổn định hiệu máy phát để đảm bảo an toàn cho trang thiết bị điện xe; hạn chế dòng điện máy phát để đảm bảo an tồn cho cuộn dây - Dụng cụ đo, kiểm tra: ampe kế đèn tín hiệu cho phép kiểm tra làm việc ắc quy thơng qua gía trị dịng phóng nạp - Cơng tắc cắt mát: dùng để cắt cực âm ắc quy với mát ô tô máy kéo không làm việc 1.1.4 Những thông số hệ thống cung cấp điện • Điện áp định mức: Phải bảo đảm Uđm = 14V xe sử dụng hệ thống điện 12V, Uđm = 28V xe sử dụng hệ thống điện 24V • Cơng suất máy phát: Phải đảm bảo cung cấp điện cho tất tải điện xe hoạt động Thông thường, công suất máy phát ôtô vào khoảng Pmf = 700 – 1500W • Dịng điện cực đại: Là dịng điện lớn mà máy phát cung cấp Thơng thường Imax = 70 – 140A • Tốc độ cực tiểu tốc độ cực đại máy phát: nmax, nmin phụ thuộc vào tốc độ động đốt nmin = ni × i Trong đó: i: tỉ số truyền ( i = 1,5 - 2) Hiện xe đời sử dụng máy phát cao tốc nên tỉ số truyeµn i cao ni: tốc độ cầm chừng động • Nhiệt độ cực đại máy phát tomax:Là nhiệt độ tối đa mà máy phát hoạt động • Điện áp hiệu chỉnh: Là điện áp làm việc tiết chế Uhc = 13,8 – 14,2V (với hệ thống 12V), Uhc = 27 – 28V (với hệ thống 28V) Sơ đồ hệ thống cung cấp điện ôtô GVHD: Phạm Văn Hải SVTH: Lê Văn Luân Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống cung cấp điện tổng quát GVHD: Phạm Văn Hải SVTH: Lê Văn Luân Phụ tải liên tục Hệ thống đánh lửa 25W Bơm nhiên liệu 50W Hệ thống phun nhiên liệu 85W ACCU MÁY PHÁT Tải hoạt động gián đoạn thời gian dài Tải hoạt động gián đoạn thời gian ngắn Radio 12W Đèn báo rẽ x 21W Đèn sương mù x 40W Đèn stop x 21W Đèn lùi x 21W Đèn báo tableau 22W Đèn trần 5W Motor gạt nước 60W Đèn kích thước 4x12W Motor điều khiển kính x 30W Khởi động điện 1000W Đèn đậu x 3W Quạt làm mát động x 110W Quạt điều hoà nhiệt độ x 80W Đèn cốt x 55W Xơng kính 120W Mồi thuốc 85W Đèn pha x 45W Motor điều khiển anten 65W GVHD: Phạm Văn Hải SVTH: Lê Văn Luân Đèn soi biển số x 3W Motor phun nước rửa kính 45W Cịi 40W Hệ thống điều khiển 160W Hình 1.4: Sơ đồ phụ tải điện ôtô GVHD: Phạm Văn Hải SVTH: Lê Văn Luân 1.2 Các phận hệ thống cung cấp 1.2.1 Máy phát điện  Cơng dụng Máy phát nguồn điện tơ máy kéo, có nhiệm vụ: - Cung cấp điện cho tất phụ tải; - Nạp điện cho ắc quy số vịng quay trung bình lớn động  Phân loại Máy phát tơ máy kéo, theo tính chất dịng điện phát chia làm hai loại chính: Máy phát điện chiều Máy phát điện xoay chiều - Máy phát điện chiều, theo tính chất điều chỉnh chia ra: + Loại điều chỉnh (bằng chổi điện thứ ba) + Loại điều chỉnh (bằng điều chỉnh điện kèm theo) Các máy phát điện chiều loại điều chỉnh có kết cấu đơn giản, có khả hạn chế tự động điều chỉnh dòng điện máy phát theo số vịng quay Tuy có nhiều nhược điểm như:  Phải ln ln nối mạch điện với ắc quy chúng làm việc  Cản trở việc điều chỉnh hiệu máy phát  Làm giảm tuổi thọ ắc quy Do loại máy phát thấy Vì giáo trình đề cập đến loại máy phát điều chỉnh - Máy phát điện xoay chiều, theo phương pháp kích thích chia ra: + Loại kích thích nam châm vĩnh cửu + Loại kích thích kiểu điện từ (bằng nam châm điện)  Yêu cầu Máy phát điện ô tô máy kéo làm việc điều kiện đặc biệt, chúng phải đáp ứng yêu cầu sau: - Chịu rung sóc bụi bẩn làm việc tin cậy mơi trường có nhiệt độ cao, có nhiều dầu mỡ nhiên liệu - Tuổi thọ cao - Kích thước trọng lượng nhỏ, giá thành thấp So với máy phát chiều máy phát xoay chiều có nhiều ưu điểm hơn, khơng có vịng đổi điện cuộn dây rô to đơn giản GVHD: Phạm Văn Hải SVTH: Lê Văn Luân Hình 1.5:Cấu tạo máy phát điện xoay chiều kích thích kiều điện từ GVHD: Phạm Văn Hải SVTH: Lê Văn Luân 10 Hình 2.6: Hình GVHD: Phạm Văn Hải SVTH: Lê Văn Luân 31 ảnh IC7805 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH 3.1 Cơ sở lý thuyết điều chỉnh điện áp máy phát ôtô Điện áp máy phát chiều xoay chiều biểu diễn công thức: Umf = Ce.n.Φ - 2Uo - Rtđ.Imf (4-16) Trong đó: Ce– Hằng số kết cấu máy phát Ce = pn/60.a – Đối với máy phát chiều Ce = 4.kp.kΦ.ko.p.wΦ/60 – Đối với máy phát xoay chiều Trong đó: kp – Hệ số chỉnh lưu, xác định qua tỷ số điện áp chỉnh lưu trung bình điện áp pha n – Vận tốc quay roto máy phát 2Uo – Độ sụt áp chỉnh lưu máy phát (với máy phát chiều 2Uo độ sụt áp chổi than) Rtd– Điện trở tương đương máy phát có tính đến độ sụt áp máy phát chỉnh lưu (với máy phát xoay chiều Rtd – biến số phụ thuộc vào vận tốc quay roto) Imf– Dòng điện máy phát K0 _ Hệ số dây quấn Kφ _ Hệ số dạng từ trường Từ thông máy phát kích thích điện từ biểu diễn qua dịng kích thích Φ = Φo + Ik/(a + b.Ik) Trong đó: Φo – từ dư a, b – hệ số đường cong từ hoá Φ Φ Φ Umf GVHD: Phạm Văn Hải SVTH: Lê Văn Luân 32 U2 U1 IK1 IK2 IK IK Hình 3.1:Đặc tính từ điện áp máy phát phụ thuộc vào dịng kích thích Để xác định hệ số a,b đường đặc tính khơng tải (Hình 4-22) ta chọn hai điểm: điểm đoạn thẳng, điểm đoạn bão hoà Bỏ qua ảnh hưởng từ dư Φo độ sụt áp chỉnh lưu 2Uo điểm chọn, ta viết U1 = Ce.n.Ik1/(a + bIk1) U2 = Ce.n.Ik2/(a + bIk2) Giải hệ phương trình ta a = [Ce.n.Ik1.Ik2(U2 – U1)] / [U1.U2(Ik2 – Ik1)] b = [Ce.n (U1 Ik2 – U2.Ik1)] / [U1.U2(Ik2 – Ik1)] Nếu tính đến giả thiết nêu, phương trình (4-16) có dạng: Umf = Ce.n.Ik1 / (a + b.Ik1) - Rtđ.Imf (4-17) Như điện áp máy phát khơng thay đổi số vịng quay phần ứng tải thay đổi phạm vi rộng, cần phải thay đổi dịng điện kích thích Thiết kế sơ đồ mạch 3.2: Thiết kế sơ đồ mạch 3.2.1.Sơ đồ khối của mạch KHỐI KHỐI HIỂN THỊ: CHUYỂN ĐỒI SỬ DỤNG LCD TƯƠNG TỰ SANG SỐ: KHỐINGUỒN ỔN ÁP SỬ DỤNG IC7805 GVHD: Phạm Văn Hải SVTH: Lê Văn Luân 33 ĐẦU RA ỨNG KHỐI ĐIỀU DỤNG CHẾ VÀ (đođiệnáp KHUẾCH ĐẠI ba Hình 3.2: Sơ đồ khối mạch điểu khiển 3.2.1 Sơ đồ nguyên lý khối a, Khối tín hiệu điện áp: Sử dụng mạch phân áp gửi tới chân nhận tín hiệu ADC Hình 3.3: Khối tín hiệu điện áp GVHD: Phạm Văn Hải SVTH: Lê Văn Luân 34 b, Khối chuyển đổi tương tự sang số Hình 3.4 : khối chuyển đổi tín hiệu Khối ADC0804 dùng để chuyển đổi tín hiệu tương tự (nhiệt độ) từ cảm biến sang tín hiệu số.Sau chuyển đổi thi ADC xuất dư liệu chân cổng P1 VXL GVHD: Phạm Văn Hải SVTH: Lê Văn Luân 35 c, Khối xử lý trung tâm Hình 3.5: Chip xử lý AT89C52 Khối IC AT89C51 q trình xử lí liệu thực Trong đồ án em sử dụng port port để xuất liệu sau 89C51 tính tốn để quét led ADC0804 chuyển tín hiệu vào port AT89C51 d, Khối hiển thị Hình 3.6: Khối hiển thị LCD * Nguyên tắc hiển thị ký tự LCD Một chương trình hiển thị ký tự LCD theo bốn bước sau: GVHD: Phạm Văn Hải SVTH: Lê Văn Luân 36 1) Xóa tồn hình 2) Đặt chế độ hiển thị 3) Đặt vị trí trỏ (nơi bắt đầu ký tự hiển thị) 4) Hiển thị ký tự Chú ý: +Các bước 3, lặp lại nhiều lần cần hiển thị nhiều ký tự + Mỗi thực ghi lệnh ghi liệu hiển thị lên LCD cần phải kiểm tra cờ bận trước Vì vậy, cần phải chủ động phân phối thời gian lệnh cho LCD( ví dụ sau xóa hình sau khoảng 2ms lệnh khác thời gian để LCD xóa hình 1,64ms).+chế độ hiển thị mặc định hiển thị dịch, vị trí trỏ mặc định đầu dịng thứ 3.2.2 Sơ đồ mơ Protues Hình 3.7: Hình ảnh mô Protue 3.2.3 Sơ đồ mạch in GVHD: Phạm Văn Hải SVTH: Lê Văn Luân 37 GVHD: Phạm Văn Hải SVTH: Lê Văn Luân 38 3.2.4 Mô 3D 3.2 Lưu đồ thuật tốn chương trình Bắt đầu Tín hiệu điện áp Nạp giá trị ban đầu Adc 0804 chuyển đổi Tính tốn đưa tín hiệu số Xuất LCD GVHD: Phạm Văn Hải SVTH: Lê Văn Luân 39 • Giải thuật đọc ADC ADC chuyển u → bit nhị phân Gán đọc liệu = P1 Chia cho 10 số dư hàng đơn vị Chia tiếp kết cho 10 số hàng chục Cất kết vào chương trình hiển thị GiXuất hàng đơn vị LCD Tạo trễ Delay Xuất hàng chục LCD Tạo trễ Delay Chọn liệu cần hiển thị • ải thuật xuất LED GVHD: Phạm Văn Hải SVTH: Lê Văn Luân 40 3.4 Chương trình vi điều khiển AT89S52 #include #include #include sbit RS_LCD=P2^0; sbit RW_LCD=P2^1; sbit EN_LCD=P2^2; sbit INTR_ADC=P2^3; sbit WR_ADC=P2^4; sbit RD_ADC=P2^5; unsigned char x,y; float volt; //ham tao time tre// void delay(unsigned int time) { unsigned int i; for(i=0;i14.125) { P1_0=0; //bat led tren P1_5=1; //tat led duoi } else { P1_0=1; //tat led tren P1_5=0;//bat led duoi } hienthi_so(); write_chuoi("V"); delay(50000); } } //ketthuc GVHD: Phạm Văn Hải SVTH: Lê Văn Luân 45 ... nhà thiết kế xe thiết kế them phụ tải, nên cần có hệ thống cung cấp điện ? ?áp ứng điều 1.1.1 Cơng dụng, u cầu hệ thống a, Cơng dụng Cung cấp điện áp chiều ổn định ( 12V-14V ) cho tất hệ thống điện. .. học tập rèn luyện Em môn Công nghệ ô tô giao cho đồ án môn học với nội dung: “ THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP RA CHO HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CỦA HÃNG TOYOTA INNOVA 2009 ” Sau thời gian tìm hiểu nghiên... số hệ thống cung cấp điện • Điện áp định mức: Phải bảo đảm Uđm = 14V xe sử dụng hệ thống điện 12V, Uđm = 28V xe sử dụng hệ thống điện 24V • Cơng suất máy phát: Phải đảm bảo cung cấp điện cho