Hệ thống điện thân xe và điều khiển tự động trên ô tô

Trang bị điện và điện tử trên ô tô hiện đại Tập 2: Hệ thống điện thân xe và điều khiển tự động trên ô tô Tác giả: PGS. TS. Đỗ Văn Dũng - Hiệu trưởng ĐH SPKT TPHCM

PGS-TS Đỗ Văn Dũng CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG THÔNG TIN TRÊN ÔTÔ 1.1 TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN TRÊN ÔTÔ 1.1.1 Lý thuyết hệ thống thông tin ôtô Bảng đồng hồ giúp tài xế người sửa chữa biết thông tin hệ thống xe Bảng đồng hồ sử dụng đồng hồ đèn để hiển thị, báo hiệu hoạt động số phận quan trọng ôtô Bảng đồng hồ buồng lái thường bố trí loại đồng hồ sau: - Đồng hồ tốc độ xe - Đồng hồ tốc độ động - Vôn kế - Đồng hồ áp suất dầu - Đồng hồ báo nhiên liệu - Đồng hồ nhiệt độ nước làm mát Ngoài đồng hồ trên, táplô có đèn cảnh báo thông số mức, chức thiếùt bị điện hoạt động không bình thường hệ thống Nhìn chung chúng bao gồm đèn sau: - Đèn báo áp suất dầu thấp - Đèn báo sạt - Đèn báo pha, cốt - Đèn báo rẽ - Đèn báo đèn cảnh báo (giống đèn báo xi nhan) - Đèn báo xăng hết - Đèn báo hệ thống phanh - Đèn báo mở cửa Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Trang PGS-TS Đỗ Văn Dũng Đèn báo hiệu đèn cảnh báo Đồng hồ Đèn tốc độ báo rẽ Đồng hồ động tốc độ xe Các đèn báo hiệu đèn cảnh báo Vôn kế Đồng hồ nhiệt độ nước làm mát Đồng hồ nhiên liệu Đèn báo chế độ pha Đèn báo phanh Đồng hồ áp suất dầu T-BELT Đèn báo thắt dây an toàn chưa vị trí Đèn báo nhắc thắt dây an toàn Đèn báo lọc nhiên liệu bị bẩn, nghẹt Đèn báo sạt Đèn báo mực nước làm mát thấp Đèn báo áp lực dầu thấp Đèn báo rẽ Đèn báo mực nhớt động Đèn báo nguy Đèn báo động hoạt động không bình thường Đèn báo xông Đèn báo cánh cửa chưa đóng Đèn báo pha Hình 1.1: Các loại đồng hồ thị kim ký hiệu bảng đồng hồ Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Trang PGS-TS Đỗ Văn Dũng Hình 1.2: Cấu tạo đồng hồ táplô loại số 1.1.2 Cấu trúc tổng quát phân loại hệ thống thông tin ôtô: 1.1.2.1 Cấu trúc tổng quát: Bao gồm đồng hồ sau: a- Đồng hồ tốc độ xe: Nó bao gồm đồng hồ tốc độ để tốc độ xe, đồng hồ quãng đường để quãng đường xe từ lúc xe bắt đầu hoạt động đồng hồ hành trình b- Đồng hồ tốc độ động Chỉ thị tốc độ động theo v/p (vòng/phút) hay tốc độ trục khuỷu động c- Vôn kế Chỉ thị điện áp Accu hay điện áp máy phát d- Đồng hồ áp lực nhớt Chỉ thị áp lực nhớt động e- Đồng hồ nhiệt độ nước làm mát Chỉ thị nhiệt độ nước làm mát động f- Đồng hồ báo nhiên liệu Chỉ thị mức nhiên liệu có bình g- Đèn báo áp suất dầu thấp Chỉ thị áp suất dầu động thấp mức bình thường h- Đèn báo Accu phóng điện Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Trang PGS-TS Đỗ Văn Dũng Chỉ thị hệ thống nạp hoạt động không bình thường i- Đèn báo pha, cốt Chỉ thị đèn chế độ bật pha, cốt j- Đèn báo xi nhan Chỉ thị đèn báo rẽ phải hay trái k- Đèn báo nguy ưu tiên Chỉ thị đèn báo xi nhan phải trái chớp l- Đèn báo mức nhiên liệu thấp Chỉ thị nhiên liệu thùng nhiên liệu hết m- Đèn báo hệ thống phanh Chỉ thị kéo phanh tay, dầu phanh không đủ hay bố thắng mòn n- Đèn báo cửa mở Chỉ thị có cửa chưa đóng chặt 1.1.2.2 Phân loại: Hệ thống thông tin ôtô có hai dạng: a Thông tin dạng tương tự: Thông tin dạng tương tự (Analog) Ôtô loại đồng hồ báo kim b Thông tin dạng số: Thông tin dạng số: (Digital) loại đồng hồ hiển thị sử dụng tín hiệu từ cảm biến khác tính toán dựa tín hiệu để xác định tốc độ xe, hiển thị chúng dạng số hay đồ thị dạng 1.1.3 Các yêu cầu hệ thống thông tin Ôtô: Do đặc thù hoạt động ôtô nên hệ thống thông tin ôtô yêu cầu đòi hỏi tính mỹ thuật phải đảm bảo: - Độ bền học - Chịu nhiệt độ cao - Chịu độ ẩm - Có độ xác cao Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Trang PGS-TS Đỗ Văn Dũng + Hình 1.3: Sơ đồ tableau loại tương tự 1.2 THÔNG TIN DẠNG TƯƠNG TỰ (ANALOG) Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Trang PGS-TS Đỗ Văn Dũng Đây hệ thống đồng hồ đèn hiệu để kiểm tra theo dõi hoạt động số phận quan trọng động toàn xe Hình 1.4: Đồng hồ thị kim 1.2.1 Đồng hồ cảm biến báo áp suất dầu: Đồng hồ áp suất dầu báo áp suất dầu động giúp phát hư hỏng hệ thống bôi trơn Đồng hồ áp suất dầu kiểu đồng hồ lưỡng kim Cấu tạo Toàn cấu đồng hồ thường gồm hai phần: cảm biến, lắp vào carte động nắp lọc dầu thô đồng hồ (bộ phận thị), bố trí bảng đồng hồ trước mặt tài xế Đồng hồ cảm biến mắc nối tiếp với đấu vào mạch sau công tắc máy Bộ cảm biến làm nhiệm vụ biến đổi tương đương thay đổi áp suất dầu nhờn thành thay đổi tín hiệu điện để đưa đồng hồ đo Đông hồ phận thị áp suất nhớt ứng với tín hiệu điện thay đổi từ cảm biến Thang đo đồng hồ phân độ theo đơn vị Kg/cm Trên ôtô ngày gặp bốn loại đồng hồ áp suất dầu nhờn: loại đồng hồ nhiệt điện, loại từ điện, khí đơn loại điện tử Ở giới thiệu hai loại đồng hồ nhiệt điện loại từ điện Đồng hồ áp suất nhớt kiểu đồng hồ nhiệt điện Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Trang PGS-TS Đỗ Văn Dũng Cấu tạo: Xem hình 1.5 Phần tử lưỡng kim Bộ tạo áp suất dầu Dây may so Phần tử lưỡng kim Dây may so Tiếp điểm Công tắc máy Màng Cảm biến áp suất dầu Accu Hình 1.5: Đồng hồ áp suất dầu Nguyên lý loại đồng hồ cho môt dòng điện qua phần tử lưỡng kim chế tạo cách liên kết hai loại kim loại hợp kim có hệ số giãn nở nhiệt khác Nhờ hệ số giãn nở nhiệt khác nhau, nên phần tử lưỡng kim bị cong nhiệt thay đổi Rất nhiều đồng hồ bao gồm phần tử lưỡng kim kết hợp với dây may so Phần tử lưỡng kim có hình dạng hình 1.6 Khi phần tử lưỡng kim bị cong ảnh hưởng nhiệt độ môi trường không làm tăng sai số đồng hồ Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Trang PGS-TS Đỗ Văn Dũng Lưỡng kim A Dây may so Không sinh nhiệt Bị cong dòng điện A Sinh nhiệt Nhiệt độ không cao (Không sai số) Hình 1.6: Hoạt động phần tử lưỡng kim Hoạt động: Áp suất dầu thấp/không có áp suất dầu Phần tử lưỡng kim phận áp suất dầu gắn tiếp điểm độ dịch chuyển kim đồng hồ tỉ lệ với dòng điện chạy qua dây may so Khi áp suất dầu không, tiếp điểm mở, dòng điện chạy qua bật công tắc máy Vì vậy, kim không Khi áp suất dầu thấp, màng đẩy tiếp điểm làm tiếp xúc nhẹ Sau có dòng điện chạy qua dây may so cảm biến báo áp suất dầu Vì áp suất tiếp xúc tiếp điểm nhỏ, tiếp điểm lại mở phần tử lưỡng kim bị uốn cong có dòng điện nhỏ chạy qua Do tiếp điểm phía cảm nhận áp suất dầu mở dòng điện chạy qua thời gian ngắn, nhiệt độ phần tử lưỡng kim thị không tăng nên bị uốn Vì vậy, kim lệch nhẹ Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Trang PGS-TS Đỗ Văn Dũng Đồng hồ báo áp suất dầu Công tắc máy Accu Cảm biến áp suất dầu Không có áp suất dầu Hình 1.7: Hoạt động đồng hồ nhiệt điện áp suất dầu thấp/không có dầu Áp suất dầu cao Khi áp suất dầu tăng, màng đẩy tiếp điểm mạnh nâng phần tử lưỡng kim lên Vì vậy, dòng điện chạy qua thời gian dài, tiếp điểm mở phần tử lưỡng kim uốn lên đủ để chống lại lực đẩy dầu Do dòng điện chạy qua báo áp suất dầu thời gian dài tiếp điểm phía cảm biến áp suất dầu mở, nhiệt độ phần tử lưỡng kim phía thị tăng làm tăng độ cong Khiến kim đồng hồ lệch nhiều Như vậy, độ cong phần tử lưỡng kim thị tỉ lệ với độ cong phần tử lưỡng kim cảm nhận áp suất dầu Đồng hồ báo áp suất dầu Công tắc máy Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Trang PGS-TS Đỗ Văn Dũng Hình 1.8: Hoạt động đồng hồ nhiệt điện áp suất dầu cao Đồng hồ áp suất dầu loại từ điện Cấu tạo: Như hình vẽ đây: Bộ cảm biến Đồng hồ thị Công tắc máy Hình 1.9: Đồng hồ áp suất dầu nhờn loại từ điện Chú thích hình vẽ 1.9: a) Sơ đồ chung Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Trang 10 PGS-TS Đỗ Văn Dũng - Tăng tốc (SET/ACCEL hay ACC) - Hủy bỏ (CANCEL) - Việc ấn giữ nút COAST làm ôtô để giảm tốc 7.1.3.1 Đặt tốc độ CCS: - Ấn nhả công tắc chính, đèn báo sáng lên - Đạp chân ga để đạt tốc độ mong muốn (40-200 Km/h) - Ấn cần điều khiển CCS xuống nhả ra, thao tác bật công tắc SET/COAST, tốc độ xe thời điểm nhả cần lưu nhớ CCS đặt tốc độ 7.1.3.2 Tăng tốc giảm tốc điều khiển CCS: Tăng tốc - Nhấc công tắc điều khiển lên, bật RES/ACC đạt tốc độ mong muốn - Nhả công tắc điều khiển đạt tốc độ mong muốn Giảm tốc: - Ấn công tắc điều khiển lên, bật RES/ACC đạt tốc độ mong muốn - Nhả công tắc điều khiển đạt tốc độ mong muốn 7.1.3.3 Hủy chức điều khiển chạy tự động: Điều khiển chạy tự động hủy theo trường hợp sau: Cần điều khiển kéo phiá lái xe (đến CANCEL) Đạp bàn đạp phanh Đạp bàn đạp ly hợp (xe hộp số tay) Chuyển số đến vị trí N (xe hộp số tự động) Kéo nhẹ cần phanh tay lên (chỉ áp dụng với số xe) Tốc độ xe giảm xuống thấp 40Km/h Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Trang 168 PGS-TS Đỗ Văn Dũng Tốc độ xe giảm xuống thấp 16Km/h so với tốc độ đặt trước 7.1.3.4 Phục hồi lại tốc độ đặt trước: Bật công tắc RESUME/ACCEL phục hồi lại tốc độ đặt trước tạm thời bị hủy bỏ trường hợp – – – - tốc độ xe không giảm xuống 40Km/h Khi tắt công tắc trường hợp – CCS hủy vónh viễn tốc độ đặt trước Nếu lái xe muốn phục hồi hoạt động CCS phải đặt lại tốc độ nhớ cách bật công tắc lặp lại thao tác đặt tốc độ mô tả 7.2 CÁC YÊU CẦU VỀ TÍNH NĂNG CỦA CCS: Các đặc tính hệ thống CCS lý tưởng bao gồm yếu tố sau:  Tính tốc độ: Khoảng điều chỉnh tốc độ chênh lệch so với tốc độ thiết đặt khoảng  0.5 1m/h  Độ tin cậy: Mạch thiết kế để chống lại vượt điện áp tức thời, đảo chiều điện áp, tiêu phí lượng thiết bị hạn chế mức thấp  Các phiên ứng dụng khác nhau: Bằng cách thay đổi EEPROM thông qua seri liệu đơn giản hay mạng MUX, phần mềm CCS nâng cấp, tối ưu hóa cho kiểu xe cụ thể Những khả biến đổi thích ứng với nhiều kiểu cảm biến, trợ lực nhiều phạm vi tốc độ  Sự thích ứng ngưới lái: Thời gian đáp ứng hệ thống CCS điều chỉnh để phù hợp với sở thích người lái phạm vi tính xe Khía cạnh an toàn: Thiết kế hệ thống CCS cần phải tính đến số yếu tố an toàn Về phương pháp thiết kế nhắm vào mạch điều khiển bướm ga nhằm đảm bảo chế xử lý cố hoạt động điều khiển vi mạch hay cấu chấp hành hư hỏng Mạch điện tử an toàn cắt trợ lực điều khiển làm cho tay đòn điều khiển bướm ga tác dụng công tắc phanh hay công tắc hành trình kích hoạt, với tình trạng ECU hay mạch bán dẫn điều khiển (Với giả định kết cấu khí chấp hành tình trạng tốt) Các vấn đề khác liên quan đến an toàn bao gồm chương trình dò tìm tình trạng vận hành không bình thường ghi lại liệu vào Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Trang 169 PGS-TS Đỗ Văn Dũng nhớ để phục vụ cho công việc chẩn đoán hư hỏng sau Tình trạng hoạt động không bình thường, chẳng hạn tốc độ xe không ổn định hay tín hiệu điều khiển bị ngắt quãng Công việc kiểm tra tiến hành thời kỳ chạy xe lần đầu thời điểm lúc xe hoạt động để xác định mức độ hoàn chỉnh hệ thống điều khiển, tình trạng hoạt động thể qua hình thị cho người lái Tình trạng hư hỏng nghiêm trọng tăng tốc không kiểm soát Theo dõi liên tục tình trạng ECU phận chủ yếu khác giúp hạn chế khả hư hỏng 7.3 HOẠT ĐỘNG CỦA CCS: Hệ thống CCS bao gồm: Cảm biến tốc độ xe, công tắc, chấp hành vi xử lý (bộ CCS ECU điều khiển chạy tự động) Bộ điều khiển nhận tín hiệu từ công tắc điều khiển chính, cảm biến tốc độ công tắc thắng Nếu hệ thống sử dụng cảm biến vị trí cụm trợ lực vị trí cánh bướm ga, tín hiệu gởi đến điều khiển Một mạch điện đồng hồ thay đổi tín hiệu xung km thành tín hiệu xung giây - Hz (biến đổi A/D) Mạch tích hợp kích thích lôgic (IC) chia làm mạch điện: mạch lưu trữ tần số thiết đặt, mạch khác giám sát tần số cảm biến tốc độ Hai tần số so sánh với điều khiển Nếu tìm thấy khác tần số, ECU gởi tín hiệu điều khiển đến cấu chấp hành để điều chỉnh vị trí cánh bướm ga trì tốc độ ôtô giá trị thiết đặt Có hai loại cấu chấp hành: Loại dẫn động chân không loại môtơ bước, ngày chủ yếu dùng loại chân không, nhiên xu hướng tương lai sử dụng nhiều loại mô tơ để điểu khiển tốc độ xe xác ECU Độn g Hình 7.2 Sơ đồ CCS dẫn động chân không Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Trang 170 PGS-TS Đỗ Văn Dũng ECU Động Hình 7.3: Hệ thống CCS dẫn động mô tơ bước 7.4 NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN: 7.4.1 Sơ đồ nguyên lý: Hệ thống CCS hoạt động theo nguyên lý điề u khiển hồi tiếp (Close-loop control), sơ đồ nguyên lý thể sau: Tín hiệu đặt trước Xử lý tín hiệu vào Cơ cấu dẫn động Cơ cấu chấp hành Vị trí bướm ga Cảm biến tốc độ xe Hình 7.4 Sơ đồ điều khiển CCS Tín hiệu đầu vào yếu tốc độ theo ý muốn người lái tốc độ thực xe Các tín hiệu quan trọng khác điều chỉnh Fasteraccel/Slower-coast người lái, Resume, On/Off, công tắc phanh, tín hiệu điều khiển động Tín hiệu đầu chủ yếu trị số trợ lực điều khiển bướm ga, đèn báo ON CCS, báo phục vụ bảo dưỡng thông tin gửi lưu trữ phục vụ chẩn đoán hư hỏng 7.4.2 Sơ đồ mạch sơ đồ khối: Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Trang 171 PGS-TS Đỗ Văn Dũng Sơ đồ khối: BỘ CHẤP HÀNH Van điều khiển Công tắc Cảm biến tốc độ Công tắc điều khiển Công tắc phanh tay Công tắc đèn phanh Công tắc ly hợp Công tắc khởi động trung gian Giắc kiểm tra hay TDCL ECU ĐIỀU KHIỂN CHẠY TỰ ĐỘNG Khoá điện Công tắc đèn phanh Van xả Đèn báo ECU động ECT Van điện No.2 ECT ECU O/D hay Relay Công tắc chân không Van điện O/D (A/T) ECU động ECT Bơm chân không Hình 7.5 Sơ đồ hệ thống CCS Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Trang 172 PGS-TS Đỗ Văn Dũng Khoá điện STT MAIN FL ALT FL AM1 FL IG Cầu chì GAUGE ACC Ắc quy Cầu chì STOP Đèn phanh Đèn báo phanh Công tắc phanh tay Công tắc đèn phanh Bộ chấp hành Van xả Cầu chì GAUGE Đèn báo 2 Van Đ/khiển Công tắc điều khiển MAIN Van điện số 2(ECT) SET/COAST RES/ACC ECU hay rơ le O/D Van điện O/D(A/T) ECU điều khiển chạy tự động ECU hay rơ le O/D CANCEL Công tắc ly hợp Công tắc khởi động trung gian Máy khởi động Cảm biến tốc độ số Công tắc chân không Cảm biến tốc độ số Bơm chân không Giắc nối chẩn đoán tổng (TDCL) Giắc nối chẩn đoán tổng Hình 7.6: Sơ đồ mạch điện hệ thống CCS xe TOYOTA CRESSIDA Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Trang 173 PGS-TS Đỗ Văn Dũng Tín hiệu đầu vào: Cảm biến tốc độ phận yếu hệ thống, CCS ECU đo đạt tốc độ xe từ cảm biến tốc độ phạm vi 1/32 (m/h) Mọi dây cáp đồng hồ tốc độ hay dao động gây sai lệch tính toán tốc độ Sự sai lệch tính toán tốc độ giảm thiểu chu kỳ đo đạt Cảm biến tốc độ dẫn động cho Microcontroller’s Timer Input Capture Line hay Interrupt Line bên Bộ ECU tính toán tốc độ xe từ tần số tín hiệu, cảm biến từ sở thời gian bên ECU Trị số tốc độ xe cập nhật liên tục lưu trữ nhớ RAM xử lý chương trình điều khiển tốc độ sở Thông thường cảm biến tốc độ máy phát xoay chiều đơn giản bố trí hộp số hay cáp truyền động đồng hồ tốc độ Máy phát xoay chiều tạo điện áp xoay chiều với tầ n số tỉ lệ với cảm biến tốc độ vòng tốc độ xe Cảm biến quang học đầu đồng hồ tốc độ sử dụng Thông thường cảm biến tốc độ tạo số xung hay chu kỳ Km Cùng với việc sử dụng phanh chống trượt ABS ngày nhiều, trị số cảm biến bổ sung nhận từ cảm biến tốc độ đặt ABS bánh xe Dữ liệu tốc độ từ hệ thống ABS thu thông qua mạng MUX Tín hiệu đầu vào hệ thống CCS từ công tắc người lái thiết đặt nhiều tín hiệu Analog khác chuyển đổi thành tín hiệu đầu vào dạng Digital Ngoài thông số khác tham chiếu đến, cảm biến vị trí bướm ga, tình trạng ly hợp hay hệ thống truyền lực Các tín hiệu đầu vào khác sử dụng hệ thống CCS vị trí bướm ga, hộp số, ly hợp, tình trạng A/C, chẩn đoán chấp hành, tình trạng động cơ… tín hiệu lấy từ mạng liệu MUX 7.4.3 Thuật toán điều khiển chạy tự động: Chương trình điều khiển chạy tự động thiết lập dựa vào lý thuyết điều khiển tự động “ Fuzzy Control “, lý thuyết mẻ ngành điều khiển tự động, dựa vào “ Fuzzy Control”, người ta thiết kế thành công hệ thống điều khiển tự động cho đối tượng có nhiều thông số đầu vào tác động mà theo lý thuyết điều khiển tự động cổ điển trước khó lòng giải Tín hiệu đầu ổn định tín hiệu đầu vào biến đổi đa dạng Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Trang 174 PGS-TS Đỗ Văn Dũng Sự vận hành chương trình điều khiển: Set speed value Proportional gain, Kp + - + Intergral Gain, KI Actuator Control Speed Sensor Actual Vehicle Speed Value Hình 7.7: Sự vận hành chương trình điều khiển (PI Speed error control) Bộ vi xử lý lập trình để đo đạt tốc độ xe ghi lại mức độ chạy theo trớn xe và xu hướng tăng hay giảm Phương pháp PI tiêu chuẩn tạo tín hiệu đầu P tỉ lệ với với khác biệt tốc độ xe cài đặt tốc độ thực xe (độ sai lệch) trị số tỉ lệ Gain Block KP Một tín hiệu KI tạo biến động lên xuống theo tỉ lệ phụ thuộc vào độ sai lệch tín hiệu Các giá trị thu nhận KI KP chọn để tạo phản ứng nhanh, với mức độ không ổn định nhỏ Hệ thống PI cộng vào mức độ sai lệch, vậy, tốc độ mức tốc độ cài đặt trường hợp xe lên dốc thời gian dài, tín hiệu sai lệch bắt đầu gia tăng mạnh để bù trừ Trong điều kiện chạy xe đường phẳng, trị số block KI có xu hướng tiến có sai lệch theo thời gian Trọng lượng xe, tính động cơ, sức cản lăn, yếu tố xác định số PI Tóm lại, phương pháp PI cho phép hệ thống phản ứng nhanh trường hợp leo dốc đột ngột hay chạy xuống dốc Kiểm soát tín hiệu đầu ra: Khi tín hiệu sai xử lý, tín hiệu đưa đến chấp hành tạo để mở lớn bướm ga, giữ vị trí cố định hay giảm bớt bướm ga Bộ trợ lực cập nhật với đặc tính khí trợ lực, đến vài phần ngàn giây Tín hiệu sai lệch xử lý nhanh hơn, vậy, tạo thời gian cho vài giá trị trung bình cảm biến tốc độ xe Điều khiển bướm ga loại trợ lực chân không truyền thống hay môtơ bước Ở loại trợ lực chân không, chân không tác động vào chấp hành xả theo qui trình xử lý cố hệ thống phanh tác động với mục đích bổ sung cho trình đóng cuộn solenoid điều khiển chấp hành Bộ trợ Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Trang 175 PGS-TS Đỗ Văn Dũng lực kiểu môtơ điện đòi hỏi truyền động điện tử phức tạp vài cấu xử lý cố khí kết nối vào hệ thống phanh 7.5 CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA CCS 7.5.1 Cảm biến tốc độ (Sensor) Hình 7.8: Cảm biến tốc độ loại công tắc lưỡi gà Chức cảm biến tốc độ xe thông báo tốc độ thời cho ECU điều khiển chạy tự động Cảm biến tốc độ xe chủ yếu loại công tắc lưỡi gà, loại quang học (diod phát quang kết hợp với transitor quang) loại MRE (loại phần tử điện trở từ) Cảm biến lắp đồng hồ tốc độ hay hộp số Khi tố độ xe tăng, cáp đồng hổ tốc độ xe quay nhanh hơn, bật tắc công tắc lưỡi gà hay transitor nhanh hơn, ngược lại chạy tốc độ thấp giảm tần số tính hiệu tốc độ a) Loại công tắc lưỡi gà: dùng với bảng đồng hồ loại kim, dây công tơ mét quay, nam châm quay Điều bật tắt công tắc lưỡi gà lần vòng quay Tốc độ xe tỷ lệ với tần số xung điện áp b) Loại quang học: dùng với bảng đồng hồ kiểu số, lắp đồng hồ tốc độ Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Trang 176 PGS-TS Đỗ Văn Dũng Hình 7.9: Cảm biến tốc độ loại quang Cáp đồng hồ tốc độ làm cho đóa xẽ rãnh quay Khi đóa xẽ rãnh quay, ngắt tia sáng chiếu lê transitor quang từ diod phát quang (LED) làm cho transitor quang phát sinh xung điện áp Ánh sáng từ đèn LED bị ngắt 20 lần cáp đồng hồ tốc độ quay vòng tạo 20 xung Số lượng xung giảm xuống xung trước tín hiệu gởi đến ECU điều khiển chạy tự động, Một tín hiệu 20 xung vòng quay trục roto transitor quang đóa xẽ rãnh tạo chuyển thành tín hiệu xung vòng quay nhờ ECU đồng hồ số chuyển đến ECU chạy tự động c) Loại MRE (phần tử điện trở từ) Cảm biến lắp hộp số hay hộp số phụ dẫn động bánh chủ động trục thứ cấp Cảm biến bao gồm mạch HIC (mạch tích hợp) gắn MRE (phần tử điện trở từ) vành từ Nguyên lý hoạt động MRE: Khi hướng dòng điện chạy MRE song song với hướng đường sức từ, điện trở trở nên lớn (và dòng điện yếu), ngược lại, hướng dòng điện đường sức từ cắt nhau, điện trở giảm đến mức tối thiểu (và dòng điện mạnh) Hướng đường sức từ thay đổi chuyển động quay nam châm lắp vành từ, kết qủa điện áp MRE ttở thành dạng sóng xoay chiều Bộ so sánh cảm biến tốc độ chuyển dạng sóng xoay chiều thành tín hiệu số, sau đảo ngược transitor trước đến đồng hồ Tần số dạng sóng phụ thuộc vào số lượng cực nam châm lắp vành từ Có loại vành từ (tùy theo kiểu xe): Loại có 20 cực từ loại có cực từ Loại có 20 cực từ tạo dạng sóng 20 chu kỳ (20 xung vòng quay vành từ), loại cực tạo dạng sóng chu kỳ Trong loại 20 cực, tần số tín hiệu số chuyển thành 20 xung vòng quay của vành từ thành xung mạch chuyển đổi xung đồng hồ tốc độ sau gửi đến ECU Mạch đầu cảm biến tốc độ khác tùy theo kiểu xe Kết qủa tín hiệu phát khác tùy theo kiểu xe: có loại điện áp điện trở thay đổi Một số cảm biến tốc độ không qua bảng đồng hồ mà gửi trực tiếp đến ECU Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Trang 177 PGS-TS Đỗ Văn Dũng 7.5.2 Bộ điều khiển Yêu cầu kỹ thuật vi xử lý (ECU): Bộ ECU sử dụng hệ thống CCS có yêu cầu cao chức Bộ ECU phải bao gồm yêu cầu sau:  Chuẩn thời gian phải xác để đo đạt tính toán tốc độ  Tín hiệu vào A/D  Tín hiệu PWM  Ghi nhận thời gian tín hiệu vào  Ghi nhận so sánh thời gian tín hiệu  Cổng liệu (cổng MUX)  Bộ phận ghi bên  EPROM  Công nghệ Low-Power CMOS 7.5.3 a) Bộ phận dẫn động (Actuator) Bộ dẫn động chân không Hình 7.10: Bộ dẫn động chân không Van điều khiển: Bộ trợ lực hoạt động chân không gồm màng hoạt động lò xo với van cung cấp, van điều khiển solenoid Khi hệ thống không sử dụng đến, solenoid van điều khiển thường đóng lúc đó, solenoid van thông cho khí trời vào Màng trợ lực lò xo giãn góc mở cánh bướm ga không điều chỉnh Việc đóng mở van hoạt động trì việc thiết lập tốc độ di chuyển ôtô đường mong muốn Van xả: Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Trang 178 PGS-TS Đỗ Văn Dũng Dùng để dẫn áp suất khí vào chấp hành hệ thống CCS bị hủy bỏ Van xả đóng vai trò van an toàn van điều khiển bị cố định vị trí cấp chân không hư hỏng Nó dẫn áp suất khí từ van an toàn để đóng bướm ga, giảm tốc độ xe Van xả bảo đảm tính an toàn cao lái xe ON TỐC ĐỘ ÔTÔ TĂNG OFF ON TỐC ĐỘ ÔTÔ GIẢM OFF Hình7.12: Đấu dây cáp từ Actuator đến bướm ga Sơ đồ gồm: Bộ trợ lực điều khiển gồm có màng solenoid điều khiển chân không Hệ số xung điều khiển hệ số xung: ECU gởi dòng ngắt (tính hiệu xung) đến van điều khiển với tần số khoảng 20 Hz, cách thay đổi khoảng thời gian dòng điện bật tắt (được gọi hệ số xung) làm tăng hay giảm độ chân không chấp hành theo tốc độ xe Khi dòng điện bật khoảng thời gian dài (hệ số xung cao) van chân không mở thời gian lâu hơn, độ chân không tăng chấp hành, kết qủa bướm ga mở tốc độ xe tăng lên ON Tốc độ tăng OFF Khi dòng điện tắt khoảng thời gian dài (hệ số xung thấp) van khí mở khoảng thời gian lâu hơn, độ chân không tăng chấp hành, kết qủa bướm ga đóng tốc độ xe giảm xuống ON Tốc độ giảm Hệ thốngOFFn thân xe & điều khiền tự động Ôtô điệ Trang 179 PGS-TS Đỗ Văn Dũng Sự hoạt động cấu chấp hành: Khi xe hoạt động tốc độ không thay đổi, tăng hay giảm tốc van điều khiển van xả chấp hành hoạt động để điều khiển tố độ xe Hoạt động liên hệ van ứng với điều kiện lái xe tổng kết bảng sau: SỰ PHỐI HP HOẠT ĐỘNG CỦA VAN ĐIỀU KHIỂN VÀ VAN XẢ Điều kiện CÔNG TẮC CHÍNH CCS tắt Tắt Chưa đặt tốc độ Bật Đặt tốc độ Bật Chạy tốc độ với chế độ CCS Bật Tăng tốc với công tắc điều khiển Bật BỘ CHẤP HÀNH VAN ĐIỀU KHIỂN VAN XẢ Dòng điện Dòng điện Van chân Van khí Van khí không quyển Tắt Tắt Đóng Mở Mở Tắt Tắt Đóng Mở Mở Điều khiển xung Bật Mở  Đóng Mở  Đóng Đóng Điều khiển xung Bật Mở  Đóng Mở  Đóng Đóng Điều khiển xung Bật Mở  Đóng Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Mở  Đóng Đóng Trang 180 PGS-TS Đỗ Văn Dũng Giảm tốc với công tắc điều khiển Tạm thời tăng tốc bàn đạp ga Tốc độ xe cao tốc độ đặt trước Tốc độ xe thấp tốc độ đặt trước Bật Bật Bật Bật 10 Hủy Bật 11.Phục hồi tốc độ xe công tắc điều khiển Bật Tắt Đóng Mở Điều khiển xung Mở  Đóng Mở  Đóng Điều khiển xung Mở  Đóng Mở  Đóng Tắt Đóng Mở Điều khiển xung Tắt Mở Tắt Mở Bật Đóng Bật Đóng Tắt Mở Bật Mở  Đóng Đóng Đóng Mở Tắt Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Mở  Đóng Trang 181 Khoá STT tắ IG điệ ACC tự rơ biế Cả nố Ắc O/D n Van châ châ Bộ quy khở ECU hay đè điềugkhiể ly 2(ECT) chạchấ điềh độ le bá i phanh Bơm phanhkhô Mániện số u khiể MAINkhở 2độ n độ số SET/COASTnc n FL RES/ACCchẩhợđộ n CANCEL hàALTđoág ĐèmxảFLnphanh khôn Côuy Đ/khiểtốn gpgtay Cầnc chìoSTOPinphanh GAUGEpcinO/D(A/T)n g Giắ AM1 gian tổng FL trung (TDCL) PGS-TS Đỗ Văn Dũng Sơ đồ phối hợp tốc độ xe với trạng thái van điều khiển van xả HỦY TỐC ĐỘ XE VAN ĐK PHỤC HỒI ON OFF VAN XẢ ON OFF b) Bộ dẫn động motor: Bộ chấp hành gồm mô tơ, ly hợp từ biến trở, thực nhiệm vụ truyền tác động điều khiền từ ECU đến bướm ga tương tự dẫn động chân không Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động Ôtô Trang 182 ... cao Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động ? ?tô Trang PGS-TS Đỗ Văn Dũng + Hình 1.3: Sơ đồ tableau loại tương tự 1.2 THÔNG TIN DẠNG TƯƠNG TỰ (ANALOG) Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động. .. thống điện thân xe & điều khiền tự động ? ?tô Trang 31 PGS-TS Đỗ Văn Dũng 1.3.3 Sơ đồ tiêu biểu: Hình 1.33: Sơ đồ tableau số xe Toyota CRESIDA Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động ? ?tô Trang... phanh Hệ thống điện thân xe & điều khiền tự động ? ?tô Trang 34 Đèn báo tableau: Dùng để hiển thị thông số, tình trạng hoạt động hệ thống, phận xe báo lỗi (hay báo nguy) hệ thống xe hoạt động không