Chương 1: Tổng quan hệ thống điện - điện tử thân xe CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VÀ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRÊN THÂN XE 1.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN TỬ TRÊN THÂN XE Công nghệ ôtô ngày phát, kết cấu ơtơ ngày hồn thiện mức độ tự động hóa ơtơ ngày cao, u cầu tính tiện nghi, tính an tồn chuyển động ngày lớn hệ thống điều khiển điện - điện tử thân xe ngày phức tạp đại.Trên ôtô trước đây, hệ thống điện thân xe khơng có ngồi phận đèn chiếu sáng, còi, , ngày thân xe trang bị hệ thống sau: - Hệ thống chiếu sáng tín hiệu: gồm hệ thống đèn chiếu sáng, đèn tín hiệu, còi, cơng tắc điều khiển rơle Ngồi ra, ơtơ đại trang bị hệ thống điều khiển đèn pha/cốt thông minh (AFLS) - Hệ thống đo lường, kiểm tra hiển thị: bao gồm cảm biến, cấu đo lường hiển thị bảng điều khiển - Hệ thống mạng thông tin: gồm hệ thống mạng truyền thông, phương thức trao đổi thông điều khiển ôtô, hệ thống định vị, - Hệ thống an toàn: gồm hệ thống điều khiển phanh ABS, ASR, EBD, ESP, BAS; hệ thống túi khí, hệ thống hỗ trợ lùi đỗ xe - Hệ thống điều hòa: gồm hệ thống làm lạnh (máy nén, hóa hơi, ngưng tụ, van tiết lưu, lọc, hệ thống thống quạt, cảm biến) hệ thống sưởi - Các hệ thống phụ khác: bao gồm hệ thống điều khiển nâng hạ kính, đóng/mở cửa, điều chỉnh ghế, điều khiển quạt quạt làm mát, hệ thống sấy kính Hình 1.1 Sơ đồ bố trí hệ thống điện thân xe Biên soạn: TS Phạm Quốc Thái Trang Chương 1: Tổng quan hệ thống điện - điện tử thân xe 1.2 MỘT SỐ LINH KIỆN THƯỜNG DÙNG TRÊN ƠTƠ 1.2.1 Cầu chì Cầu chì thiết bị bảo vệ thông dụng nhất, nối nguồn điện phụ tải dùng để bảo vệ mạch điện dòng điện vượt giá trị định mức b a Hình 1.2a Cầu chì a Bình thường; b Khi tác động Trên ơtơ cầu chì thường bố trí thành cụm (hộp cầu chì) Hộp cầu chì thường bố trí nắp capơ bảng táplơ điều khiển Trên ôtô thường sử dụng loại cầu chì: loại dẹt (Blade fuse) loại hộp (Cartridge fuse) 3 2 a b Hình 12b Cấu tạo cầu chì; a Loại dẹt; b.Loại hộp Phần tử nóng chảy; Vỏ; Dòng điện định mức; Đầu nối Giá trị dòng điện định mức cầu chì ghi vỏ cầu chì mã hoá màu Biên soạn: TS Phạm Quốc Thái Trang Chương 1: Tổng quan hệ thống điện - điện tử thân xe Bảng 1.1: Dòng điện định mức loại cầu chì Cầu chì loại dẹt (Blade fuse) Cầu chì loại hộp (Cartridge fuse) Iđm Màu Iđm Màu Vàng/nâu 30 Hồng 7.5 Nâu 40 Xanh đậm 10 Đỏ 50 Đỏ 15 Xanh nhạt 60 Vàng 20 Vàng 80 Đen 25 Trong suốt 100 Xanh nhạt 30 Xanh đậm 1.2.2 Rơle (Relay) Rơle thiết bị đóng mở trung gian, có chức khuếch đại dòng (dùng dòng điện nhỏ điều khiển dòng lớn) Rơle dùng hầu hết mạch điều khiển ơtơ như: điều khiển còi, đèn, bơm nhiên liệu, khởi động, điều hoà, quạt làm mát,… Rơle thường bố trí thành cụm Trên hầu hết loại xe, rơle thường bố trí nắp capô bảng táplô điều khiển,… Rơle bao gồm cuộn dây quấn lõi thép 1, cặp tiếp điểm (gồm tiếp điểm động tiếp điểm tĩnh) Khi cn dây rơle cấp dòng điện lõi thép sinh lực điện từ làm hút cần tiếp điểm đóng tiếp điểm, cấp nguồn động lực cho hệ thống làm việc Biên soạn: TS Phạm Quốc Thái Trang Chương 1: Tổng quan hệ thống điện - điện tử thân xe b a Hình 1.3 Cấu tạo cầu chì; a Từ nguồn; b Đến phụ tải; Lõi thép; Cuôn dây; Tiếp điểm; Cơng tắc điều khiển Hình 1.4 Sơ đồ mạch loại rơle ơtơ Rơle dùng ơtơ có nhiều hình dạng khác nhau: loại chân, chân, chân Hình 1.5 Sơ đồ chân loại rơle điển hình ơtơ Biên soạn: TS Phạm Quốc Thái Trang Chương 1: Tổng quan hệ thống điện - điện tử thân xe Khi rơle ngắt, cuộn dây rơle xuất sức điện động tự cảm lên đến 200V có chiều ngược lại, sức điện động làm hỏng thiết bị điều khiển (Transistor) hỏng Để dập tắt sức điện động ngược, bên cuộn dây rơle nối song song Điot điện trở (có giá trị lớn) Hình 1.6 Sơ đồ mạch loại rơle tích hợp Điot Việc kiểm tra, chẩn đốn rơle thực cách: quan sát, dùng đồng hồ đo, dùng nguồn điện Hình 1.7 Sơ đồ mạch điều khiển còi điện Biên soạn: TS Phạm Quốc Thái Trang Chương 1: Tổng quan hệ thống điện - điện tử thân xe 1.2.3 Điot 1.2.3.1 Công dụng: Điot cấu tạo từ hai lớp bán dẫn loại P N tiếp xúc với Điot cho dòng điện qua theo chiều từ Anode sang Cathode Nó coi van chiều mạch điện dùng rộng rãi mạch chỉnh lưu, mạch ổn áp, mạch bảo vệ, Etx Hình 1.8 Sơ đồ ký hiệu cấu tạo Điot 1.2.3.2 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động: Khi cho hai lớp bán dẫn P N tiếp xúc với nhau, hạt dẫn điện khuếch tán quan lớp tiếp giáp, hình thành điện trường tiếp xúc Etx có chiều từ N sang P Điện trường tạo nên chuyển động gia tốc hạt ngăn cản khuếch tán, tạo nên trạng thái cân động Trạng thái cân động bị phá vỡ đặt vào hai lớp tiếp xúc điện trường Khi đặt vào Điot nguồn điện ngồi Ung có chiều hình 1.9, sinh điện trường ngồi Eng có chiều chiều với Etx (chiều từ N sang P) Khi đó, điện trường Eng xếp chồng với điện trường Etx tạo nên điện trường tổng làm cho hạt dẫn bị dồn phía hai đầu lớp bán dẫn, làm tăng bề rộng vùng nghèo điện tích Trong trường hợp này, Điot bị khoá (phân cực ngược) Biên soạn: TS Phạm Quốc Thái Trang Chương 1: Tổng quan hệ thống điện - điện tử thân xe P N Etx Eng Ung Hình 1.9 Sơ đồ ký hiệu cấu tạo Điot Hình 1.10 thể sơ đồ mạch phân cực ngược cho Điot, lúc đèn tắt (Lamp off) Hình 1.10 Sơ đồ mạch phân cực ngược cho Điot Khi đặt vào Điot nguồn điện ngồi Ung có chiều hình 1.11, sinh điện trường ngồi Eng (có chiều từ P sang N) ngược chiều với Etx (nhưng có cường độ lớn nhiều so với Etx) Khi điện trường Eng xếp chồng với điện trường Etx tạo nên điện trường tổng, gia tốc hạt chuyển động ạc qua lớp tiếp giáp, làm phá vỡ lớp tiếp giáp Trong trường hợp này, Điot mở (phân cực thuận) Như vậy, tiếp giáp P-N cho dòng chảy qua chiều định Biên soạn: TS Phạm Quốc Thái Trang Chương 1: Tổng quan hệ thống điện - điện tử thân xe P N Etx Eng Ung Hình 1.11 Sơ đồ ký hiệu cấu tạo Điot Hình 1.12 thể sơ đồ mạch phân cực thuận cho Điot, lúc đèn sáng (Lamp on) Hình 1.12 Sơ đồ ký hiệu cấu tạo Điot 1.2.3.3 Đặc tuyến Vôn – Ampe Điot: Đặc tuyến Điot biễu thị mối quan hệ dòng điện qua Điot điện áp đặt hai cực A K (Hình 1.13) Trên đặc tuyến V-A Điơt có vùng rõ rệt: Vùng (1): Điot phân cực thuận, với đặc trưng: dòng điện lớn (mA), điện áp nhỏ, điện trở nhỏ Khi đạt giá trị uAK ≥ u0 Điot phân cực (u0 = 0.7V: bán dẫn loại Si; u0 = 0.3V: bán dẫn loại Ge) Vùng (2): Điot phân cực ngược (khoá), với đặc trưng: điện trở lớn Vùng (3): Vùng đánh thủng tiếp giáp P-N, với đặc trưng: dòng điện ngược tăng mạnh, điện trở nhỏ, điện áp gần không đổi đạt giá trị uđt Biên soạn: TS Phạm Quốc Thái Trang Chương 1: Tổng quan hệ thống điện - điện tử thân xe IA(mA) (1) uđt (2) uAK(V) u0 (3) Hình 1.13 Đặc tuyến V-A Điot bán dẫn (1): Vùng Điot phân cực thuận; (2): Vùng Điot phân cực ngược; (3): Vùng đánh thủng tiếp giáp P-N uđt: điện áp đánh thủng; u0: điện áp ngưỡng mở Điot 1.2.3.4 Phân loại:  Theo vật liệu chế tạo: Điot có loại: Si Ge  Theo tần số làm việc giới hạn: Điot tần số cao Điot tần số thấp  Theo công suất: Điot công suất thấp (IAK