4. CÁC MẠCH PHỤ TẢI CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
4.2.1.Nhiệm vụ, yêu cầu
4.2.1.1. Nhiệm vụ:
Hệ thống thông tin trên xe bao gồm các bảng đồng hồ (tableau), màn hình và các đèn báo giúp tài xế và người sửa chữa biết được thông tin về tình trạng hoạt động của các hệ thống chính trong xe.
4.2.1.2. Yêu cầu:
Do đặc thù trong hoạt động của ô tô, hệ thống thông tin ngoài yêu cầu đảm bảo tính thẩm mỹ còn phải đảm bảo:
- Độ bền cơ học
- Chịu được nhiệt độ cao - Chiu được độ ẩm - Có độ chính xác cao - Không làm lóa mắt tài xế
4.2.2. Bảng táp lô
Trên bảng táp lô ô tô có các đồng hồ, các đèn báo hiệu để cảnh báo người lái về tình trạng kỹ thuật của xe.
Hình 4 – 11 Bảng táp lô trên ô tô
Các đồng hồ gồm có hai loại: đồng hồ hiển thị bằng kim và đồng hồ hiển thị bằng số để thông tin về tốc độ động cơ, tốc đô của xe... Với loại đồng hồ hiển thị bằng kim có thể là loại cơ khí hoặc loại điện tử dẫn động kim.
Loại hiển thị bằng kim (dẫn động cơ khí) có độ chính xác thấp do khả năng chịu được rung động kém và có độ trễ cơ khí.
62 cậy cao do hiển thị số không có các chi tiết chuyển động.
Các đèn cảnh báo được sử dụng để cảnh báo các thông số quá mức, các chức năng của các thiết bị điện và sự hoạt động không bình thường của các hệ thống. Thông thường trên bảng táp lô có lắp các đèn sau: Đèn báo áp suất dầu thấp; Đèn báo ăcquy phóng điện; Đèn báo pha; Đèn báo xinhan; Đèn báo cảnh báo (đèn báo nguy); Đèn báo mức xăng thấp; Đèn báo hệ thống phanh; Đèn báo mở cửa....
Thông thường khi bật chìa khoá, toàn bộ đèn trên bảng điều khiển sẽ sáng lên nhưng sau vài giây sẽ tắt ngay. Nếu các đèn báo vẫn sáng thì có 3 màu thông thường để cảnh báo về cấp độ: xanh - chú ý, vàng- cảnh báo có thể có nguy hiểm, đỏ - nguy hiểm.
63
4.2.3. Hệ thống mạng CAN
4.2.3.1. Tổng quan
Trong những năm gần đây với sự phát triển đột phá của công nghệ ECU và cảm biến đã gắn kết nhiều thông tin rất hiện đại vào trong hoạt động của xe. Tuy nhiên sự gia tăng trọng lượng của xe do các thiết bị điện, điện tử đã trở thành gánh nặng cho công nghệ xe hơi. Để giải quyết vấn đề này các nhà sản xuất đã phát triển hệ thống mạng MPX.
Hệ thống mạng MPX là phương thức thông tin liên lạc, nó truyền hay nhận hai hay nhiều dữ liệu chỉ trên một đường truyền. Vì vậy nó đã giải quyết được vấn đề giảm bớt số lượng dây điện. Bằng cách chia sẻ thông tin sẽ giảm được các bộ phận như công tắc, bộ chấp hành...
Trong hệ thống mạng MPX sử dụng các phương pháp truyền dữ liệu như: BEAN, CAN, LIN, AVC-LIN.
Hình 4 - 13 Sơ đồ truyền thông tin của MPX và phương pháp thường.
4.2.3.2. Hệ thống mạng CAN
Trên xe Toyota Yaris áp dụng hệ thống mạng CAN để kết nối giữa các bộ điều khiển nhằm làm tăng khả năng giao tiếp, trao đổi thông tin cho một số lượng lớn các bộ điều khiển trang bị trên xe.
CAN (Control Area Network - Mạng điều khiển cục bộ) là một hệ thống truyền dữ liệu nối tiếp thời gian thực. Nó là một hệ thống thông tin phức hợp có tốc độ truyền dữ liệu cao (500 kbps) và có khả năng phát hiện ra hư hỏng.
64 Bằng cách kết hợp các dây tín hiệu CANH và CANL, mạng CAN thực hiện chức năng liên lạc dựa trên sự chênh lệch về điện áp. Rất nhiều ECU, cảm biến lắp trên xe hoạt động bằng cách chia sẻ thông tin và liên lạc với nhau. Mạng CAN được trang bị 2 điện trở 120 Ω, dùng để truyền thông tin với đường truyền chính.
Đường truyền dữ liệu mạng CAN gồm hai dây xoắn với nhau thành một cặp. Việc truyền dữ liệu diễn ra bằng cách cấp điện áp High (+) và Low (-) đến hai đường dây để gửi một tín hiệu (truyền dẫn bằng điện áp vi sai)
Hình 4 – 14 Kết cấu dây xoắn và sơ đồ truyền tín hiệu.
Điện áp chênh lệch tạo ra giữa hai dây được phát hiện dưới dạng tín hiệu dữ liệu, nó có đặc điểm là không thể bị ảnh hưởng bởi nhiễu bên ngoài. Vì giả sử khi có nhiễu thì phần nhiễu trên dây High và dây Low sẽ khử lẫn nhau.
Hình 4 – 15 Sơ đồ khử nhiễu của đường truyền dẫn động bằng điện áp chênh lệch.
Việc kết nối các dữ liệu theo kiểu Bus: Bao gồm một số giắc đấu dây (J/C) tạo thành hai đầu bus chính có mạch đầu, cuối và đường bus nhánh nối các ECU và các cảm biến.
65 Việc truyền và phát tín hiệu có thể thực hiện từ một ECU hoặc nhiều ECU đến một hoặc nhiều ECU khác, nếu vài ECU cùng truyền dữ liệu một lúc, việc truyền dữ liệu bị dừng lại và bắt đầu truyền lại với dữ liệu có mức ưu tiên cao nhất. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Có rất nhiều bộ điều khiển (module) đều có khả năng truyền và chia sẻ thông tin nhận được từ các cảm biến cho nhau, việc này được thực hiện một cách chính xác và thuận lợi nhờ tính ưu việt của mạng CAN.
Hệ thống mạng CAN sử dụng hai đường truyền dữ liệu đó là:
+ Đường truyền dữ liệu CAN tốc độ cao (CAN-H) hoạt động với tốc độ đường truyền là 500 kB.
+ Đường truyền dữ liệu CAN tốc độ trung bình (CAN-L) hoạt động với tốc độ đường truyền là 125 kB.
Những tín hiệu vào đường truyền dữ liệu trong mạng kết nối với bộ điều khiển táp lô được mô tả như sơ đồ sau:
66
67 4.3. HỆ THỐNG AN TOÀN – HỆ THỐNG PHANH ABS
4.3.1. Công dụng:
Hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS giữ cho bánh xe trong quá trình phanh có độ trượt thay đổi trong giới hạn hẹp quanh giá trị xác định, khi đó hiệu quả phanh cao nhất (lực phanh đạt giá trị cực đại) đồng thời tính ổn định và tính dẫn hướng của xe là tốt nhất, thỏa mãn các yêu cầu cơ bản của hệ thống phanh là rút ngắn quảng đường phanh, cải thiện tính ổn định và khả năng điều khiển lái của xe trong khi phanh.
4.3.2. Cấu tạo:
Hình 4 – 17 Sơ đồ làm việc hệ thống phanh ABS
Các bộ phận chính trong hệ thống ABS:
Cảm biến tốc độ bánh xe: Thường là cảm biến loại điện từ gồm nam châm
68
Hình 4 – 18 Cấu tạo của cảm biến tốc độ
Hình 4 – 19 Hoạt động của cảm biến tốc độ bánh xe
Khi bánh răng quay, vành răng quay theo, khe hở A giữa lõi đầu từ và vành răng thay đổi, từ thông biến thiên làm xuất hiện trong cuộn dây một suất điện động xoay chiều hình sin có biên độ và tần số thay đổi theo tốc độ góc của bánh xe. Tín hiệu này liên tục gửi về cho ECU
ECU: là tổ hợp các vi xử lý, được chia thành 4 cụm đảm nhận vai trò khác
nhau:
- Phần xử lý tín hiệu. - Phần logic.
- Bộ phận an toàn.
- Bộ chẩn đoán và lưu giữ mã lỗi. Chức năng của bộ ABS (ECU)
- Nhận biết thông tin từ tốc độ bánh xe, từ đó tính toán ra tốc độ bánh xe và sự tăng giảm của nó, xác định tốc độ xe, tốc độ chuẩn của bánh xe và ngưỡng vượt để nhận biết nguy cơ bị hãm cứng của bánh xe
69 - Chức năng điều khiển các van điện từ trong bộ chấp hành thủy lực đóng mở các cửa van, thực hiện các chu kỳ tăng, giảm, giữ áp suất ở các xy lanh làm việc của các bánh xe, giữ cho các bánh xe không bị bó cứng bằng các tín hiệu điện.
- Thực hiện chế độ kiểm tra, chẩn đoán, lưu giữ mã code hư hỏng và chế độ an toàn
1 – cảm biến tốc độ bánh xe, 2 - xy lanh bánh xe, 3 – áp suất dầu phanh
Hình 4 – 20 Chức năng của ECU
Bộ chấp hành thủy lực: có chức năng cung cấp một áp suất dầu tối ưu đến
các xy lanh bánh xe theo sự điều khiển của ABS ECU, tránh hiện tượng bánh xe bó cứng khi phanh. Cấu tạo của bộ chấp hành thủy lực gồm có các bộ phận chính: van điện từ, mô tơ dẫn động bơm dầu, bình tích áp
70 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4.3.3. Nguyên lý hoạt động:
Khi phanh gấp hay phanh trên những đường ướt, trơn trượt có hệ số bám thấp, ECU điều khiển bộ chấp hành thủy lực cung cấp áp suất dầu tối ưu cho mỗi xy lanh bánh xe theo các chế độ tăng áp, giảm áp, giữ áp để duy trì độ trượt ttrong phạm vi giới hạn tốt nhất để tránh bánh xe bị hãm cứng khi phanh.
- Chế độ ABS không làm việc: khi phanh bình thường, khi phanh xe ở tốc độ chậm khoảng 8 – 12 km/h, hay rà phanh ABS không hoạt động và ECU không gửi tín hiệu đến cuộn dây van điện.
- Chế độ giảm áp: Khi phanh gấp, nếu bất kỳ bánh xe nào hãm cứng, ECU sẽ nhận biết được nhờ tín hiệu đưa về từ các cảm biến bánh xe, ECU sẽ gửi dòng điện (5V) đến cuộn dây và tín hiệu điện áp (12V) đến mô tơ bơm: để thực hiện quá trình giảm áp trong xy lanh bánh xe.
- Chế độ giữ áp: Khi áp suất trong xy lanh bánh xe, cảm biến tốc độ gửi tín hiệu về cho ECU rằng tốc độ bánh xe đạt đến giá trị mong muốn, ECU cấp dòng điện (2V) đến các cuộn dây của van điện để giữ áp suất của xy lanh bánh xe không đổi.
- Chế độ tăng áp: Khi cần tăng áp suất trong xy lanh bánh xe để tạo lực phanh lớn, ECU ngắt dòng điện trong cuộn dây van điện.
Điều khiển rơ le bơm:
ECU điều khiển rơle mô tơ bơm OFF sang ON khi gặp cả 2 điều kiện: - Phanh ABS làm việc hoặc trong khi kiểm tra đầu tiên.
71
1-Rơ le bơm; 2-Mô tơ bơm; 3-Cuộn dây van điện từ sau phải; 4-Cuộn dây van điện từ sau trái; 5-Cuộn dây van điện từ trước phải; 6-Cuộn dây van điện từ trước;7-Cảm biến tốc độ trước trái;
8-Cảm biến tốc độ trước phải; 9-Cảm biến tốc độ sau trái; 10-Cảm biến tốc độ trước phải.
72 4.4. CÁC HỆ THỐNG PHỤ
4.4.1. Hệ thống nâng hạ kính
4.4.1.1. Công dụng:
Hệ thống nâng, hạ kính dùng để nâng hạ kính cửa xe. Để nâng hạ cửa kính người ta dùng một động cơ điện một chiều kích thích bằng nam châm vĩnh cửu, kết cấu rất nhỏ gọn và dễ bố trí. Đặc biệt nó có thể quay được cả hai chiều nếu ta đổi chiều dòng điện.
Để điều khiển nâng hạ kính, người ta bố trí công tắc ở các vị trí: Cửa bên trái người lái xe và mỗi cửa hành khách một công tắc điều khiển. Trong đó công tắc tại cửa người lái là công tắc chính, nó có thể điều khiển được tất cả các công tắc nâng hạ kính cửa khác.
4.4.1.2. Nguyên lý hoạt động:
Khi bật công tắc máy, ECU cấp dòng từ ắc quy cho rơle điều khiển nâng hạ kính, để cung cấp dòng điện cho cụm công tắc điều khiển nơi người lái.
Ở công tắc chính thì người lái sẽ chủ động điều khiển tất cả các cửa.
- Bật công tắc ở vị trí DOWN, ECU cấp điện cho cuộn dây rơ le để đóng tiếp điểm rơ le, khi đó dòng điện trong mạch: (+) Ắc quy tiếp điểm rơ le cầu chì nguồn chân B công tắc chính: điều khiển dòng điện (+) đến các chân D Mô tơ nâng hạ kính các chân U: làm mô tơ quay sẽ hạ kính các cửa xuống.
- Bật công tắc ở vị trí UP, ECU cấp điện cho cuộn dây rơ le để đóng tiếp điểm rơ le, khi đó dòng điện trong mạch: (+) Ắc quy tiếp điểm rơ le cầu chì nguồn chân B công tắc chính: điều khiển dòng điện (+) đến các chân U Mô tơ nâng hạ kính các chân D : làm mô tơ quay ngược ban đầu nên kính các cửa được nâng lên.
Tuy nhiên, mỗi cửa vẫn có thể điều khiển kính độc lập lên xuống qua mỗi công tắc trên mỗi cửa, nguyên lý hoạt động nâng hạ tương tự như trên.
73
74
4.4.2. Hệ thống khóa cửa
4.4.2.1. Công dụng:
Hệ thống khóa cửa bằng điện để đảm bảo an toàn và thuận lợi khi khóa cửa. Các chức năng bao gồm:
+ Việc mở và khóa bằng “công tắc điều khiển khóa cửa”. + Mở và khóa bằng chìa hoặc bộ điều khiển từ xa.
+ Mở cửa xe từ cửa người lái bằng một bước hoặc hai bước.
+ Chức năng chống quên chìa trong xe (không khóa được cửa bằng điều khiển từ xa khi vẫn còn chìa cắm trong ổ khóa điện). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Chức năng an toàn (khi rút chìa ra khỏi ổ khóa điện và cửa được khóa bằng chìa hoặc bằng bộ điều khiển từ xa thì không thể mở được cửa bằng công tắc điều khiển khóa cửa).
+ Chức năng điều khiển cửa sổ điện sau khi đã tắt khóa điện (sau khi cửa người lái và hành khách đóng và khóa điện tắt, cửa sổ điện vẫn có thể hoạt động thêm 1 khoảng thời gian nữa)
+ Chức năng chống trộm: chức năng này được thực hiện nhờ vào việc sử dụng chìa khóa có chương trình mã hóa.
4.4.2.2. Cấu tạo:
- Công tắc điều khiển khóa cửa và mô tơ khóa cửa:
(a) (b)
Hình 4 - 24 Cấu tạo của công tắc khóa cửa (a) và mô tơ khóa cửa (b).
- Công tắc báo không cắm chìa vào công tắc máy: Nó phát hiện chìa đã được cắm vào ổ khóa điện hay chưa. Nó bật khi chìa đang cắm và tắt khi rút chìa.
75 - Công tắc cửa: Chống quên chìa, an toàn và điều khiển cửa sổ điện sau khi tắt khóa. Công tắc này phát hiện cửa mở hay không. Nó bật khi cửa mở và tắt khi cửa đóng.
- Công tắc điều khiển chìa: nằm trong cụm khóa cửa, nó gửi tín hiệu khóa đến rơ le điều khiển khóa cửa, khi ổ khóa được điều khiển từ bên ngoài.
4.4.2.3. Nguyên lý hoạt động:
- Hệ thống khóa cửa chính được điều khiển từ cửa lái xe hoặc cửa trước bên ghế phụ. Hệ thống có thể được điều khiển từ bên ngoài xe bằng cách sử dụng chìa khóa hoặc bộ điều khiển từ xa và từ bên trong xe bằng cách nhấn núm khóa ở tay cửa xe.
- Khi ấn công tắc điều khiển khoá cửa chính về phía LOCK/UNLOCK, tín hiệu khoá/mở khoá được truyền tới ECU điều khiển. Sau khi nhận được tín hiệu này, ECU điều khiển cấp dòng điện (+) và mass cho chân 3/2 tùy thuộc vào người điều khiển muốn khoá/mở khoá cửa. Ở trạng thái dòng điện trong mạch: đi từ (+) ắc quy mô tơ mass làm: tất cả các mô tơ điều khiển khoá cửa quay theo hướng khoá/mở khoá để tắt/bật công tắc vị trí khoá cửa.
- Mô tơ khóa cửa từ cửa lái xe có thể điều khiển độc lập với hệ thống khóa cửa trung tâm được điều khiển từ cửa trước bên ghế phụ.
76
77
4.4.3. Hệ thống sấy kính
4.4.3.1. Công dụng:
Dùng sưởi nóng kính sau, làm tan sương bằng các điện trở, được bố trí giữa lớp kính sau. Các điện trở này được cung cấp dòng điện để nung nóng kính khi sương bám.
4.4.3.2. Nguyên lý hoạt động:
Khi công tắc điều khiển hệ thống sấy kính ở vị trí “ON”, mạch điện họa động như sau:
- (+) Ắc quy cuộn dây rơ le chân 2 các tiếp điểm REF & E công tắc chân 1 mass, đồng thời dòng điện đi qua đèn báo trên táp lô mass: đèn báo hiệu trên táp lô sáng.