Trong quá trình học tập tại trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Thành Phố Hồ Chí Minh, em đã được quý thầy, cô giảng dạy tận tình cũng như truyền lại những kiến thức rất bổ ích, quan trọng giúp ích cho em trong quá trình đi làm sau này. Vì còn thiếu kinh nghiệm thực tế nên em vẫn còn những hạn chế về năng lực và những thiếu sót trong quá trình nghiên cứu. Em xin lắng nghe và tiếp thu những ý kiến của giảng viên phản biện để hoàn thiện, bổ sung kiến thức. Em xin chân thành cảm ơn
Tình hình tai nạn giao thông trong những năm gần đây
Tình hình tai nạn giao thông trên thế giới
Trên khắp thế giới, các con đường gồm rất nhiều phương tiện như ô tô, xe buýt, xe tải, mô tô, xe gắn máy, người đi bộ, động vật, taxi và những du khách khác Việc đi lại bằng phương tiện cơ giới hỗ trợ sự phát triển kinh tế và xã hội ở nhiều quốc gia Tuy nhiên, mỗi năm, các phương tiện giao thông liên quan đến các vụ tai nạn gây ra hàng triệu người chết và bị thương
An toàn đường bộ đang trở thành một lĩnh vực trọng tâm được điều tra do tai nạn đường bộ vẫn xảy ra trên thế giới và tăng lên hàng năm Hiện trạng an toàn giao thông đường bộ trên thế giới ngày càng trở lên tồi tệ Tử vong do tai nạn giao thông đường bộ hiện là nguyên nhân gây tử vong đứng thứ tám trên toàn cầu cho tất cả các nhóm tuổi, vượt qua HIV/AIDS, bệnh lao và bệnh tiêu chảy
Có rất nhiều lý do cho việc xảy ra tai nạn giao thông như : tốc độ đô thị hóa tăng nhanh, hoạt động vận tải phát triển, các tiêu chuẩn an toàn ở mức thấp và ít được triển khai trong thực tế, người lái xe mất tập trung hoặc mệt mỏi, một số lái xe khác bị tác động của ma túy hoặc rượu, mất kiểm soát duy trì vận tốc hợp lý và không thắt dây an toàn khi lái xe cũng như không sử dụng mũ bảo hiểm
Hình 1.1 Dân số, tử vong do giao thông đường bộ và phương tiện cơ giới đã đăng ký theo quốc gia
Tỷ lệ tai nạn ở Đông Nam Á do các nước đang phát triển như Indonesia thống trị cho thấy tai nạn đường bộ bao gồm người đi bộ, người đi xe máy, xe khách, xe buýt và xe tải Năm 2019 có là 107.500 vụ, tăng 3% so với TNGT năm 2018 Tuy nhiên, TNGT đường bộ tử vong năm 2019 đã giảm 6% so với tử vong do tai nạn giao thông đường bộ năm 2018 đối với 23.530 trường hợp tử vong trên đường bộ
Tai nạn giao thông đường bộ phần lớn do 3 yếu tố gây ra là yếu tố con người chiếm 61%, yếu tố môi trường và cơ sở hạ tầng chiếm 30% và yếu tố phương tiện chiếm 9%
Hình 1.2 Số người chết do tai nạn giao thông đường bộ năm 2019
Hình 1.2 cho thấy tỷ lệ tử vong cao nhất có xu hướng ở các nước châu Phi và thấp nhất ở các nước châu Âu
Các số liệu tổng số tử vong được lấy từ báo cáo của WHO và thường là một số tử vong do tai nạn giao thông đã được điều chỉnh để phản ánh các phương pháp báo cáo và tính toán khác nhau giữa nhiều quốc gia (ví dụ: "một trường hợp tử vong sau bao nhiêu ngày kể từ khi xảy ra tai nạn vẫn được tính một con đường tử vong? "(theo tiêu chuẩn quốc tế được điều chỉnh thành khoảng thời gian 30 ngày), hoặc" để bù đắp cho việc báo cáo thiếu ở một số quốc gia".
Tại nạn giao thông tại Việt Nam
Hình 1.4 Số người chết do tai nạn giao thông ở Việt Nam từ 2012 - 2020 Ở Việt Nam, khoảng 14000 người thiệt mạng mỗi năm do tai nạn giao thông đường bộ Người đi xe máy chiếm tỷ lệ cao (khoảng 59%) trong các vụ va chạm giao thông đường bộ trên cả nước Phần lớn số người chết và bị thương trên đường là ở độ tuổi từ
15 đến 49, nhóm chiếm 56% tổng dân số và là nhóm hoạt động kinh tế nhất
WHO ước tính rằng chấn thương giao thông đường bộ là nguyên nhân hàng đầu gây tử vong cho những người từ 15-29 tuổi ở Việt Nam Theo báo cáo hiện trạng toàn cầu của WHO về an toàn đường bộ được công bố gần đây, nhiều luật an toàn đường bộ hiện hành của Việt Nam hoặc không toàn diện trong phạm vi của chúng hoặcđược thực thi kém Việt Nam là một trong mười quốc gia nằm trong dự án an toàn đường bộ của WHO tại 10 quốc gia, dự án này sẽ được thực hiện trong 5 năm bởi một tập đoàn gồm sáu đối tác quốc tế.
Các hệ thống an toàn được áp dụng trên ô tô hiện nay
Hệ thống phanh tự động AEB (Auto Emergency Brake)
Hình 1.5 Phanh tự động AEB
Là một hệ thống có tính năng phát hiện và ngăn chặn được một vụ tai nạn có thể xảy ra từ phía sau, hoặc giảm thiểu tốc độ trước khi xảy ra va chạm nhờ vào camera giám sát, các cảm biến, laser
Khi hệ thống phát hiện ra những tình huống khẩn cấp có thể xảy ra, nó sẽ cảnh báo tới người lái bằng hình ảnh, âm thanh hoặc rung tay lái Nếu người lái vẫn không có phản ứng lại, chiếc xe sẽ tự động phanh để tránh va chạm
Hệ thống an toàn trên ô tô AEB này được chia thành 3 loại, tùy thuộc vào điều kiện sử dụng khác nhau như hệ thống cảnh bảo ở dải tốc độ thấp, cảnh báo ở dải tốc độ cao và cảnh báo người đi bộ Mỗi hệ thống sẽ hoạt động ở một tốc độ giới hạn khác nhau, nhưng các nhà sản xuất cũng có thể kết hợp cả 3 loại này lại với nhau
Tuy nhiên bạn nên nhớ rằng, hệ thống phanh tự động AEB chỉ “hỗ trợ” người lái trong những tình huống khẩn cấp, và việc ngăn chặn hay giảm thiểu các tai nạn phần lớn vẫn phụ thuộc vào người lái.
Hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp BA ( Brake Assist)
Hình 1.6 Hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp BA
Có không ít tình huống người lái phải phanh gấp khi điều khiển xe Tuy nhiên, vào những tình huống khẩn cấp bất ngờ xảy ra như vậy, người lái thường mất bình tĩnh và muốn đạp phanh nhanh nhất có thể, nhưng lực phanh thường vẫn không đủ mạnh Bên cạnh đó, lực phanh thường có xu hướng giảm dần sau thời điểm nhấn phanh Vậy nên, chiếc xe vẫn có thể dừng lại quá điểm mong muốn của người lái và va chạm sẽ xảy ra
Với hệ thống an toàn trên ô tô BA, khi có tình huống bất ngờ đột ngột xảy ra, các cảm biến sẽ nhận biết được những động thái bất thường ở bàn đạp phanh
Lúc này, bộ điều khiển trung tâm sẽ kích hoạt van điện cấp khí nén vào bộ khuếch đại lực phanh, giúp chiếc xe có thể dừng lại kịp thời
Thậm chí ở một số dòng xe cao cấp hơn, hệ thống còn ghi nhớ thói quen sử dụng phanh của người lái để có thể phát hiện nhanh chóng và chính xác đối với những tình huống khẩn cấp.
Hệ thống kiểm soát hành trình CCS (Cruise Control System)
Hình 1.7 Hệ thống kiểm soát hành trình CCS
Là hệ thống được trang bị trên đa số những dòng xe hạng C trở lên Hệ thống kiểm soát hành trình giúp người lái có thể thoải mái hơn khi điều khiển xe trên những quãng đường trường, nhờ vào việc cài đặt tốc độ chạy thông qua các nút bấm trên vô lăng Lúc này, người lái có thể bỏ chân ra khỏi bàn đạp ga và chỉ cần đặt sẵn chân lên bàn đạp phanh để sẵn sàng xử lý các tình huống khẩn cấp trên đường
Bên cạnh đó, việc căn tốc độ giới hạn khi di chuyển trên đường trường và đường cao tốc sẽ khiến người lái phải làm việc nhiều hơn Với hệ thống an toàn trên ô tô CCS, người lái chỉ cần thiết lập tốc độ tối đa cho phép và tập trung vào việc điều khiển vô lăng mà không lo lắng về việc chiếc xe của mình chạy quá tốc độ.
Hệ thống hỗ trợ đổ xe tự động ( Active Parking Assist System )
Với hệ thống hỗ trợ đỗ xe tự động, người lái sẽ không cần phải chạm tay vào vô lăng mà vẫn có thể hoàn thành việc đỗ xe Bên cạnh đó, một số dòng xe cao cấp hơn còn có tính năng hỗ trợ người lái di chuyển xe ra khỏi vị trí đỗ Qua đó hạn chế tối đa những va quẹt có thể xảy ra
Hình 1.8 Hệ thống hỗ trợ xe tự động
Khi kích hoạt, hệ thống sẽ tự động dò tìm vị trí trống thông qua các cảm biến và thông báo tới người lái Sau đó, người lái chỉ cần vào số và đạp ga theo lệnh của chiếc xe Còn việc tính toán đánh lái hay ga làm sao để tối ưu và nhanh nhất sẽ được hệ thống tự động thực hiện.
Hệ thống cảnh báo lệch làn đường LDWS (Lane Departure Warning System)
Hình 1.9 Hệ thống cản báo lệch làn đường LDWS
Hệ thống cảnh báo lệch làn LDWS là một trong số những hệ thống an toàn mang lại tính hiệu quả cao nhất khi di chuyển đường trường và đường cao tốc Hệ thống giúp giảm thiểu tối đa các vụ tai nạn do người lái mất tập trung vào việc điều khiển xe
Về cơ bản, LDWS hoạt động dựa vào các thông tin từ các Camera hay cảm biến hồng ngoại Chúng được bố trí ở taplo, kính chắn gió, trần xe hay cản trước
Bộ phận camera và cảm biến sẽ đảm nhận nhiệm vụ rà soát và phân tích các vạch kẻ đường Sau đó gửi tín hiệu về trung tâm để tính toán nhằm phát hiện ra những chuyển động lệch ra khỏi làn đường
Nếu nhận thấy chiếc xe có dấu hiệu di chuyển lệch làn, hệ thống an toàn trên ô tô LDWS sẽ thông báo tới người lái bằng hình ảnh, âm thanh hoặc rung vô lăng Nếu tài xế vẫn không phản hồi lại những cảnh báo thì hệ thống sẽ tự động đánh lái để duy trì làn đường.
Công nghệ đèn pha thích ứng thông minh (Adaptive Headlights)
Hình 1.10 Đèn pha thích ứng thông minh
Những loại đèn pha thông thường chỉ có thể chiếu ánh sáng về phía trước theo hướng thẳng đứng với chiếc xe Vậy nên, mỗi khi chiếc xe đổ cua thì ánh sáng sẽ không bao quát được con đường, gây tới tình trạng thiếu tầm nhìn, đặc biệt là khi di chuyển trong điều kiện thiếu ánh sáng
Hiện nay, đa số các dòng xe tầm trung đều đã được trang bị công nghệ đèn pha thích ứng Với công nghệ đèn pha thông minh, các đèn pha hầu như được sử dụng công nghệ đèn pha dạng LED và tự động chuyển hướng tùy theo góc đánh lái, để có thể chiếu sáng được đoạn đường phía trước Đối với những dòng xe cao cấp hơn, hệ thống an toàn trên ô tô này được cải tiến thông minh hơn, bằng cách sử dụng nhiều khối đèn LED hay Laser để có thể mở tắt hoàn toàn độc lập, đồng thời chúng còn kết hợp với hệ thống camera giám sát để phát hiện các nguồn sáng phía đối diện Qua đó hệ thống sẽ điều khiển tắt các khối sáng có thể gây ảnh hưởng tới các phương tiện di chuyển ngược chiều
Với công nghệ này, người lái có thể sử dụng đèn pha liên tục và cải thiện đáng kể tầm quan sát mà không lo ảnh hưởng tới những xe di chuyển đối diện.
Hệ thống cảnh báo điểm mù (Blind Spot Warning)
Hệ thống cảnh báo điểm mù hoạt động dựa trên những cảm biến được bố trí phía sau hoặc bên hông xe Những cảm biến này sẽ phát ra những sóng điện từ trong lúc xe vận hành Qua đó phát hiện những phương tiện khác đang nằm trong điểm mù mà người lái không thể nhìn thấy qua gương Sau đó hệ thống sẽ gửi tín hiệu về bộ điều khiển và cảnh báo cho người lái qua hình ảnh, âm thanh…
Hình 1.11 Hệ thống cảnh báo điểm mù
Hệ thống cân bằng điện tử ESC
Hệ thống cân bằng điện tử là hệ thống an toàn chủ động, ngăn tình trạng xe bị mất lái, chệch khỏi quỹ đạo mong muốn
Chức năng chính của hệ thống này là đảm bảo cho xe di chuyển ổn định, chắc chắn trong mọi tình huống và giúp tài xế kiểm soát tay lái tốt hơn
Hình 1.12 Hệ thống cân bằng điện tử ESC
Hệ thống này rất hữu ích cho ô tô khi xe vận hành trong điều kiện thời tiết xấu như đường có độ bám thấp vì ướt mưa, cát đất, băng tuyết hay trong những tình huống bạn cần đánh lái gấp để tránh chướng ngại vật
ESP, ESC hay VSC đều là cách gọi cho hệ thống cân bằng điện tử mà mỗi hãng xe có cách định danh khác nhau Tất cả đều được xem là bùa hộ mệnh giúp giảm đáng kể những tai nạn.
Tầm quan trọng của các hệ thống an toàn trên ô tô
Tính năng an toàn cho người sử dụng thông qua kết cấu và điều khiển là vô cùng quan trọng Do đường xá ngày càng được cải thiện tốt hơn, tốc độ phát triển nghành giao thông vận tải tăng nhanh cho nên tốc độ chuyển động của ô tô cũng ngày càng đưoc nâng cao Tuy nhiên, cùng với những sự phát triển đó mật độ phương tiện cơ giới trên đường ngày càng cao, vấn để tai nạn giao thông trên đường là vấn đề quan tâm hàng đầu
Nói đến về độ an toàn thân xe thì chúng ta không thể nào không kể đến tính năng cân bằng, cân bằng điện tử là chức năng không thể thiếu của những chiếc xe hơi bởi nó là hệ thống rất hữu ích cho ô tô vận hành trong các điều kiện môi trường khắc nghiệt như có độ ma sát bám dính thấp do trời mưa, cát đất, hay là trong những lúc xảy ra các tình huống đột ngột khiến tài xế phải phanh gấp hay bẻ lái để tránh chướng ngại vật
Hệ thống ESC sẽ đảm nhiệm vai trò hết sức quan trọng cho sự di chuyển ổn định của xe giúp cho tài xế dễ dàng kiểm soát được trong các tình huống bất ngờ này, giúp ngăn chặn tình trạng xe bị mất lái chệch khỏi quỹ đạo mong muốn.
Định nghĩa ESC
Định nghĩa ESC dựa trên Báo cáo thông tin về phương tiện bề mặt J2564 của Hiệp hội Kỹ Sư Ô tô (SAE) (sửa đổi tháng 6 năm 2004) ESC được định nghĩa là một hệ thống có tất cả các thuộc tính sau:
- ESC tăng cường độ ổn định về hướng của xe bằng cách áp dụng và điều chỉnh riêng từng mômen phanh của xe để tạo ra thời điểm sai lệch điều chỉnh cho xe
- Chương trình Ổn định Điện tử (ESC) là một hệ thống vòng kín được thiết kế để cải thiện khả năng xử lý của xe và phản ứng phanh thông qua sự can thiệp được lập trình trong hệ thống phanh và hệ thống truyền động
- Chức năng tích hợp của ABS giúp bánh xe không bị khóa khi đạp phanh, trong khi TCS ngăn bánh xe quay trong quá trình tăng tốc Với vai trò là một hệ thống tổng thể, ESC áp dụng một khái niệm đồng bộ, thống nhất để kiểm soát xu hướng “xoay vòng” của xe thay vì tuân theo tay lái khi cố gắng điều chỉnh tay lái; đồng thời nó duy trì sự ổn định để ngăn phương tiện lao sang một bên, miễn là phương tiện vẫn nằm trong giới hạn vật lý của nó
- ESC nâng cao sự an toàn khi lái xe bằng cách cung cấp các yếu tố sau: Tăng cường độ ổn định của xe, hệ thống giữ cho xe đi đúng hướng và cải thiện độ ổn định hướng trong mọi điều kiện vận hành, bao gồm dừng khẩn cấp, thao tác phanh tiêu chuẩn, xuống dốc, tăng tốc, ga kéo (vượt qua) và chuyển tải
- ESC hoạt động trên toàn bộ dải tốc độ của xe (ngoại trừ ở tốc độ xe nhỏ hơn 15 km/h (9,3 mph) hoặc khi được lái ngược lại).
Lịch sử ra đời và phát triển của hệ thống ESC
Vào năm 1987, những nhà cách tân đầu tiên của ESP là Mercedes-Benz và BMW đã giới thiệu hệ thống điều khiển lực kéo (TRC) đầu tiên Hệ thống này hoạt động bằng cách tiến hành hãm độc lập từng bánh xe và điều tiết lượng ga cung cấp để giữ độ bám đường trong khi tăng tốc, nhưng không như ESP, hệ thống này không được thiết kế để hỗ trợ điều hướng
BMW đã làm việc với tập đoàn công nghệ khổng lồ Robert Bosch GmbH của Đức và Continental Automotive Systems để phát triển một hệ thống giảm mô-men xoắn động cơ để ngăn chặn sự mất kiểm soát phương tiện và áp dụng công nghệ này vào toàn bộ dòng xe BMW 1992 Từ 1987 đến 1992, Mercedes-Benz và Robert Bosch GmbH đã cựng phỏt triển một hệ thống gọi là Elektronisches Stabilitọtsprogramm hay chương trình ổn định điện tử thường được gọi là ESP để kiểm soát trượt ngang
Tập đoàn GM thì làm việc với công ty Delphi và giới thiệu phiên bản ESP gọi là
"StabiliTrak" vào năm 1997 cho các mẫu Cadillac được chọn StabiliTrak là thiết bị tiêu chuẩn được trang bị trên tất cả xe SUV và xe tải của GM được bán tại thị trường Mỹ và Canada vào năm 2007 ngoại trừ một số phương tiện thương mại và xe cơ quan Trong khi tên "StabiliTrak" được sử dụng trên hầu hết các phương tiện của General Motors cho thị trường Mỹ thì nhãn hiệu "ESP" lại được sử dụng cho thương hiệu GM ở nước ngoài như Opel, Holden và Saab, ngoại trừ trường hợp của Saab 9-7X vẫn sử dụng tên
"StabiliTrak" Phiên bản ESP của Ford, được gọi là AdvanceTrac, đã ra mắt vào năm
2000 Sau đó Ford còn thêm hệ thống kiểm soát chống lật RSC (Roll Stability Control) vào AdvanceTrac lần đầu tiên được giới thiệu trên chiếc Volvo XC90 vào năm 2003 khi Volvo Cars đã hoàn toàn thuộc sở hữu của Ford và hệ thống này hiện đang được lắp đặt trong nhiều mẫu xe của tập đoàn này Các nhà sản xuất ô tô giới thiệu hệ thống ESP của họ vào năm 1995 Cùng năm đó, BMW ra mắt thiết bị này nhờ vào Bosch và ITT Automotive (sau này được mua lại bởi Continental Automotive Systems) Rồi đến Volvo Cars bắt đầu đưa ra phiên bản ESP của họ được gọi là DSTC vào năm 1998 trên mẫu xe S80 Hệ thống kiểm soát cân bằng xe của Toyota (VSC) cũng xuất hiện trên chiếc Crown Majesta vào năm 1995 (đến năm 2004, cũng trên chiếc Crown Majesta, Toyota ra mắt hệ thống VDIM) Trong khi đó các nhà sản xuất khác cũng tiến hành nghiên cứu và phát triển hệ thống của riêng mình
Trong một bài thử nghiệm tránh chướng ngại vật (moose test) hay còn gọi là "Elk test" ở Đức, chiếc Mercedes A-class (không có ESP) được lái bởi nhà báo Thụy Điển Robert Collin của tờ Teknikens Vọrld (Thế giới Cụng nghệ) vào thỏng Mười năm 1997 đã lật tại vận tốc 78 km/h Vì lý do an toàn nên Mercedes-Benz đã thu hồi và trang bị thêm hệ thống ESP cho 130.000 chiếc A-class Việc này đã giảm thiểu đáng kể tai nạn và số lượng xe được cài đặt ESP tăng lên Ngày nay hầu như tất cả các thương hiệu cao cấp đã biến ESP thành một tiêu chuẩn trên tất cả xe của họ, và số lượng các mẫu xe có ESP tiếp tục tăng Ngay cả một chiếc xe mini như A-class cũng có thể cài đặt ESP đã khiến thị trường có xu hướng làm ESP trở thành một option cho tất cả các mẫu xe Năm
2009, Liên minh châu Âu đã quyết định rằng hệ thống ESP là bắt buộc phải có trong tất cả các mẫu xe mới kể từ ngày 1 tháng 11 năm 2011 và vào cuối năm 2013, tất cả các mẫu xe cũ không có ESP đều không được bán ra nữa Tuy nhiên, một số mẫu xe mới ra vào tháng 11 năm 2011 cũng không có tiêu chuẩn ESP
Ford và Toyota công bố rằng tất cả các xe của họ tại Bắc Mỹ sẽ được trang bị tiêu chuẩn ESP vào cuối năm 2009 (đây đã là tiêu chuẩn trên Toyota SUV vào năm 2004, và sau các mẫu năm 2011, tất cả xe Lexus, Toyota và Scion đều có ESP General Motors đã công bố điều tương tự vào cuối năm 2010 Và Cục an toàn giao thông xa lộ quốc gia
Mỹ NHTSA đã yêu cầu tất cả các phương tiện chở khách phải được trang bị ESP vào năm 2012 và ước tính điều này sẽ ngăn chặn 5,300-9,600 vụ tử vong hàng năm một khi tất cả các phương tiện hành khác đều được trang bị hệ thống này.
Hệ thống cân bằng điện tử trên các hãng xe và hiệu quả của chúng
Hiện nay, ngoài tên gọi phổ biến là ESC (Electronic Stability Control) và ESP (Electronic Stability Program) thì hệ thống cân bằng điện tử còn được gọi bằng nhiều cái tên khác nhau, nhưng nguyên lý hoạt động chung của chúng lại tượng tự nhau Tùy theo từng nhà sản xuất xe hơi mà có các tên khác nhau, ví dụ:
Bảng1.1 Tên gọi hệ thống cân bằng điện tử của các hãng xe
STT Hãng Tên Tiếng Anh Tên viết tắt
1 Acura Vehicle Stability Assist VSA
2 Alfa Romeo Vehicle Dynamic Control VDC
10 Fiat Vehicle Dynamic Control VDC
AdvanceTrac and Interactive Vehicle Dynamics
Electronic Stability Control hoặc Electronic Stability Program
16 Infiniti Vehicle Dynamic Control VDC
17 Jaguar Dynamic Stability Control DSC
20 Land Rover Dynamic Stability Control DSC
21 Lexus Vehicle Stability Control VSC
23 Mazda Dynamic Stability Control DSC
25 MINI Cooper Dynamic Stability Control DSC
26 Nissan Vehicle Dynamic Control VDC
31 Rover Dynamic Stability Control DSC
Vehicle Dynamic Intergrated Management with Vehicle Stability
Trong quá trình lái bình thường, ESP hoạt động ngầm và liên tục theo dõi hệ thống lái và hướng xe Nó so sánh hướng đi dự định của tài xế (được xác định thông qua việc đo đạc các góc vô lăng) với hướng đi thực tế của xe (được xác định thông qua việc đo đạc gia tốc ngang, sự quay quanh trục đứng của xe (sự chệch hướng), và tốc độ mỗi bánh riêng biệt)
ESP can thiệp chỉ khi nó phát hiện khả năng mất lái, tức là khi chiếc xe không đi theo hướng người lái chỉ đạo Điều này có thể xảy ra, ví dụ khi xảy ra trượt bánh trong trường hợp đổi hướng khẩn cấp, thiếu lái hoặc thừa lái vì khả năng đánh giá mặt đường trơn trượt kém, hoặc do chạy xe trên đường ướt ESP cũng có thể can thiệp theo cách không mong muốn đối với những xe công suất cao, bởi vì dữ liệu điều khiển đầu vào có thể không phải lúc nào cũng chỉ định hướng đi dự định của xe (ví dụ drifting - kỹ thuật kiểm soát sự trượt văng của ô tô) ESP ước tính hướng đi của bánh trượt, sau đó áp dụng hệ thống phanh cho từng bánh xe một cách không đối xứng để tạo ra mô-men xoắn quanh trục thẳng đứng của xe, chống lại sự trượt và đưa xe trở lại hướng đi phù hợp với hướng dự định của người lái Ngoài ra, hệ thống còn có thể làm giảm công suất động cơ hoặc tác động vào cơ cấu truyền động để giảm tốc độ của chiếc xe
ESP có thể làm việc trên bất cứ bề mặt nào, từ vỉa hè khô đến mặt hồ đóng băng
Nó phản ứng và điều chỉnh sự trượt nhanh và hiệu quả hơn so với người lái, thường là thậm chí trước khi người lái kịp nhận thức rằng khả năng mất lái sắp xảy ra Thực tế, điều này đã dẫn đến một số lo ngại rằng cho rằng ESP có thể cho phép các tài xế quá tự tin trong việc điều khiển xe và kỹ năng lái của mình Vì lý do này, các hệ thống ESP thường thông báo cho lái xe biết khi nào nó sẽ can thiệp Hầu hết các hệ thống sẽ kích hoạt đèn trên bảng điều khiển và/hoặc bằng âm báo, một vài hệ thống còn cố ý cho phép hướng đi đã được điều chỉnh của phương tiện đi chệch một ít so với hướng tài xế điều khiển, thậm chí ngay cả khi nó có thể đi chính xác theo hướng đó
Thật vậy, tất cả các nhà sản xuất ESP nhấn mạnh rằng hệ thống này không phải là bộ phận nâng cao công suất cũng không phải là một sự thay thế cho các nguyên tắc lái xe an toàn, nhưng là một công nghệ an toàn để hỗ trợ người lái khắc phục lỗi khi gặp tình huống nguy hiểm ESP không tăng lực kéo, do đó, nó không giúp xe vào cua nhanh hơn (mặc dù nó có thể giúp tài xế kiểm soát tốt hơn khi vào cua) Nói một cách tổng quát hơn, ESP hoạt động trong một giới hạn vốn có của các thao tác điều khiển xe và các lực kéo có sẵn giữa lốp xe và mặt đường Điều khiển phương tiện thiếu thận trọng vẫn có thể vượt quá giới hạn này, dẫn đến mất khả năng kiểm soát Ví dụ, trong trường hợp mưa rất lớn và đường rất trơn trượt, các bánh xe mà ESP sử dụng để điều chỉnh hướng trượt thậm chí có thể không được tiếp xúc với mặt đường và cuối cùng thì làm giảm hiệu quả của hệ thống
Vào tháng 7, 2004, trong chiếc Crown Majesta, Toyota đã ra mắt VDIM (Vehicle Dynamics Intergrated Management - Ổn định vận hành) là một hệ thống kết hợp những hệ thống độc lập khác, bao gồm cả ESP Hệ thống này không những làm việc sau khi phát hiện sự trượt mà còn có thể ngăn chặn sự trượt xảy ra ngay từ lúc đầu Sử dụng hệ thống lái linh hoạt VGRS (Variable gear ratio steering), tay lái trợ lực, hệ thống tiên tiến này có thể cũng làm thay đổi tỷ số truyền động và mức mô-men xoắn chỉ đạo để hỗ trợ người lái khi lái quá đà
Do thực tế là kiểm soát căn bằng đôi khi có thể không tương thích với các xe có công suất lớn (ví dụ khi lái xe cố tình làm trượt bánh sau như khi drifting), sẽ có rất nhiều phương tiện có một mức điều khiển khống chế (over-ride control) cho phép hệ thống tắt một phần hoặc tắt hoàn toàn hệ thống này Trong tất cả các hệ thống đơn giản hơn, chỉ cần một nút duy nhất là lái xe có thể vô hiệu hóa tất cả các tính năng, trong khi các cài đặt phức tạp hơn có thể có nhiều nút ở nhiều vị trí hoặc có thể không bao giờ tắt được hoàn toàn
Nhiều nghiên cứu trên thế giới đã xác nhận rằng ESP có hiệu quả rất cao trong việc giúp đỡ người lái duy trì kiểm soát xe, do đó nó giúp bảo vệ mạng sống và làm giảm mức độ nghiêm trọng của các tai nạn Trong mùa thu năm 2004 tại Mỹ, Cục an toàn giao thông xa lộ quốc gia Mỹ NHTSA đã xác nhận các nghiên cứu của quốc tế, phát hành các kết quả nghiên cứu tại Mỹ về hiệu quả của ESP NHTSA kết luận rằng ESP làm giảm tai nạn 35% Ngoài ra, các xe thể thao đa dụng (SUV) có hệ thống căn bằng điện tử liên quan đến các vụ tai nạn đã giảm tới 67% so với các SUV không có hệ thống này Viện bảo hiểm an toàn giao thông xa lộ (IIHS) đã xuất bản nghiên cứu riêng của mình trong tháng sáu năm 2006 trong đó cho thấy có đến 10.000 tai nạn gây tử vong ở Mỹ hàng năm có thể tránh được nếu tất cả các phương tiện được trang bị ESP Nghiên cứu của IIHS kết luận rằng ESP làm giảm khả năng gây tai nạn dẫn đến tử vong là 43%, giảm khả năng một chiếc xe tự gây tai nạn dẫn đến tử vong là 56%, và giảm khả năng một chiếc xe tự lật dẫn đến tử vong là 77-80%.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA HỆ THỐNG CÂN BẰNG ĐIỆN TỬ ESC
Lực và momen
Một vật chịu đựng các lực và moment khác nhau Nếu tổng số lực và moment tác động lên vật bằng không, vật sẽ đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều khi bỏ qua ma sát Nếu tổng số này khác 0, thì vật sẽ di chuyển theo hướng của tổng lực này
Loại lực được biết đến nhiều nhất chính là lực hấp dẫn Lực hấp dẫn tác động hướng hướng vào tâm của trái đất
Và ngoài trọng lực, còn những thành phần lực tác dụng vào xe chúng ta như :
2 Lực hãm phanh ( Brake Pressure ) – Lực chống lại lực kéo
3 Lực bên ( Lateral Force ) – Lực tạo ra khả năng quay vòng cho ô tô
4 Lực bám mặt đường ( Adhesion Force ) – Lực bám là kết quả chính của trọng lực, lực ma sát
Hình 2.1 Lực tác động vào bánh xe
Ngoài ra, ô tô còn chịu tác động bởi các lực dưới đây:
1 Momen quay vòng ( Yaw momen ) – Lực giúp ô tô chuyển hướng
2 Momen bánh xe ( Wheels momen ) – Lực giữ cho ô tô chuyển động
Hình 2.2 Momen tác động lên xe Để tìm ra mối liên hệ giữa những lực được liệt kê ở trên, ta sử dụng vòng tròn ma sát Kamm Bán kính của vòng tròn Kamm được xác định bởi lực bám giữa mặt đường và các bánh xe Điều này có nghĩa là , nếu độ bám dính ít hơn thì bán kính của vòng tròn Kamm cũng nhỏ hơn ( vòng tròn a ), ngược lại nếu độ bám dính nhiều hơn thì bán kính của vòng tròn Kamm cũng lớn hơn ( vòng tròn b )
Hình 2.3 Ảnh hưởng của lực bám đến vòng tròn ma sát Kamm
Trong vòng tròng ma sát cam, chúng ta cần chú ý đến tổng hợp lực G ( được xác định theo nguyên tắc hình bình hành giữa lực bên S và lực phanh B) Ô tô hoạt động ổn định chỉ khi lực tổng hợp G nằm trong vòng tròn tròn ma sát Nếu lực tổng hợp G nằm ngoài vòng tròn ma sát, ô tô sẽ mất khả năng điều khiển (mất khả năng lái)
Hình 2.4 Tổng hợp lực G và vòng tròn ma sát Kamm
- Ta sẽ cùng xem xét sâu hơn về mối quan hệ bên trong giữa 2 các lực trên (tổng hợp lực G, lực quay vòng S và lực B)
1 Khi tổng độ lớn của lực phanh và lực quay vòng vẫn còn nằm trong vòng tròn ma sát Ô tô sẽ không gặp vấn đề khi thực hiện quay vòng
Hình 2.5 Tổng hợp lực G nằm trong vòng ma sát
2 Nếu ta tăng lực phanh B lên, lực quay vòng sẽ giảm dần
Hình 2.6 Khi áp lực phanh tăng lên
3 Khi tổng hợp lực G bằng lực phanh bánh xe thì bánh xe sẽ bị khóa Ô tô sẽ không thể thực hiện quay vòng nữa do không còn lực quay vòng Một trường hợp tương tự xảy ra giữa công suất đầu vào của động cơ (Input Power) và lực quay vòng Nếu lực quay vòng bằng không do công suất đầu vào được sử dụng hoàn toàn, lúc đó bánh xe sẽ quay trơn (bị trượt)
Hình 2.7 Khi tổng hợp lực G bằng lực phanh B
Điều khiển độ ổn định của góc lệch
Hình 2.8 Sự can thiệp của ESC trong các tình huống nguy hiểm
Chế độ ESC này được sử dụng để ổn định bên (hoặc hướng) của xe Khi xe đang hoạt động trong điều kiện giới hạn dưới (góc trượt rất thấp) và có điều khiển, có một mối quan hệ tuyến tính giữa tỷ lệ chệch hướng và góc vô lăng được cho bởi:
Tỷ lệ nghiêng = (góc đánh lái) x (tỷ lệ nghiêng thu được)
Hơn nữa cho một phương tiện lái với góc trượt không đáng kể, tốc độ nghiêng và gia tốc bên có sự liên quan như sau:
Tỷ lệ chệch hướng = (Gia tốc bên)/(tốc độ xe)
Bất kỳ mối quan hệ nào trên hai quan hệ trên có thể được sử dụng để tìm tốc độ chạy lý tưởng của một chiếc xe trong các điều kiện nhất định Tỷ lệ lắc thực tế được đo bằng cách sử dụng cảm biến độ lắc trên xe Các chênh lệch giữa tỷ lệ trượt thực tế và lý tưởng (đôi khi được gọi là "tỷ lệ trượt xe") được sử dụng làm biến điều khiển cho độ ổn định của góc lệch
(Tỷ lệ trượt của xe) = (tỷ lệ trượt thực tế) - (tỷ lệ trượt lý tưởng)
Nếu tỷ lệ trượt xe có giá trị dương tức là tỷ lệ chệch hướng thực tế cao hơn lý tưởng, khi đó chiếc xe được cho là bắt đầu trượt Nếu tỷ lệ trượt của xe là âm, xe đó được cho là chưa trượt Trong khi bắt đầu trượt, xe quay ra do lắc quá nhiều trong khi xe quay ít hơn mong muốn và được cho là cày ra Mặc dù vượt quá mức đều không mong muốn, vượt quá mức được coi là nguy hiểm hơn khi lấy lại sự ổn định thông qua sự can thiệp của điều khiển là rất khó khăn trong quá trình vượt qua Phụ thuộc vào dấu hiệu về tốc độ trượt của xe (tức là tùy thuộc vào việc chiếc xe đó có đủ tiêu chuẩn hay không hoặc đi quá giới hạn) và hướng rẽ, ESC phanh có chọn lọc các bánh xe riêng lẻ để tạo ra một mô-men xoắn điều chỉnh để duy trì sự ổn định của xe
Hãy xem xét Hình 2.3, trong đó một chiếc xe được minh họa đang rẽ trái Nếu xe rẽ ít hơn dự định của người lái xe (thiếu lái), do mất lực bám bánh trước, sau đó ESC tạo ra một thời điểm điều chỉnh bằng cách phanh bánh sau bên trái Nếu xe rẽ nhiều hơn dự định của người lái xe (thừa lái), thì thời điểm can thiệp được áp dụng bằng cách phanh bánh trước bên phải để giúp xe đi đúng hướng Độ lớn của lực hãm phụ thuộc vào độ lớn của sự khác biệt giữa tỷ lệ trượt của xe và giá trị cho phép độ trượt của xe.
Điều khiển độ ổn định cuộn
Chế độ kiểm soát này được thiết kế nhằm mục đích giảm khả năng xe bị lật Điều mong muốn là sự can thiệp của ESC là tối thiểu để người lái xe vẫn ở trong kiểm soát hầu hết thời gian Phanh tất cả các bánh xe sẽ hữu ích nhưng nó sẽ làm giảm tốc độ quá mức và điều này là không tốt đến hiệu quả của xe Do đó, độ ổn định cuộn hệ thống điều khiển thường phanh các bánh trước bên ngoài để ngăn xe bị lật Như xe đi vào một ngã rẽ có tải trọng bên truyền từ bánh xe bên trong ra bánh xe bên ngoài bánh xe Do đó lực bên ở các bánh xe bên ngoài cao hơn Do đó phanh bên ngoài bánh xe có lợi hơn so với phanh bánh xe bên trong vì giảm lực bên lớn hơn sẽ đạt được Hơn nữa, chỉ phanh bánh xe bên ngoài phía trước đảm bảo rằng bên ngoài phía sau bánh xe tạo ra đủ lực bên để ngăn xe chệch hướng đường dẫn quá mức Hệ thống ổn định cuộn sử dụng gia tốc bên làm biến điều khiển Giá trị ngưỡng của gia tốc bên được đặt và khi gia tốc bên của xe đạt đến giá trị này, hệ thống ESC sẽ phanh bánh xe bên ngoài phía trước để ngăn chặn hiện tượng lật xe Hệ thống ESC trên xe được tích hợp với hệ thống ABS Nếu bánh xe quá mức trượt được phát hiện thì ABS được ưu tiên hơn ESC vì điều quan trọng là ngăn chặn bánh xe Khóa
Trước khi hệ thống ESC nhận biết được một trường hợp lái khẩn cấp, ESC phải trả lời được hai câu hỏi sau: a Người lái xe sẽ đánh lái theo hướng nào? b Xe ô tô đang chuyển động theo hướng nào?
Khi xe di chuyển, hệ thống ESC sẽ theo dõi ý định của người lái xe và phản ứng của xe Nó so sánh cả hai và quyết định xem chiếc xe có phản ứng đúng với ý định của người lái xe hay không
Hệ thống thu được câu trả lời cho câu hỏi đầu tiên từ cảm biến góc lái (1) và cảm biến tốc độ ở các bánh xe (2)
Câu trả lời cho câu hỏi thứ hai được cung cấp bằng cách đo tốc độ quay vòng (3) và gia tốc bên (4)
Nếu thông tin nhận được cung cấp hai câu trả lời khác nhau cho câu hỏi a và b, ESC giả định rằng một tình huống bất lợi có thể xảy ra và sự can thiệp đó là cần thiết
Hệ thống ESC sẽ can thiệp và ảnh hưởng đến sự quay vòng bằng cách phanh một hoặc nhiều bánh xe để giữ cho xe ổn định
Nếu a và b khác nhau thì có thể biểu hiện trong hai trạng thái quay vòng khác nhau của xe đó là quay vòng thừa và quay vòng thiếu.
Hình 2.9 Quy tắc kiểm soát
Một trường hợp nguy hiểm như vậy có thể thể hiện ở việc chiếc xe hoạt động theo một trong hai khác nhau:
- Nếu ô tô đang có nguy cơ bị thiếu lái Bằng cách cho phanh bánh sau bên trong ( bánh gần tâm quay) hoạt động một cách hiệu quả (điều chỉnh lực phanh phù hợp) và can thiệp vào hệ thống quản lý hộp số và động cơ, hệ thống ESC sẽ ngăn chặn được ô tô đi lệch khỏi cua
Hình 2.10 Trường hợp ô tô đang có nguy cơ bị thiếu lái
- Nếu ô tô đang có nguy cơ bị thừa lái Bằng cách cho phanh trước nằm bên ngoài (tâm quay) hoạt động 1 cách hiệu quả (điều chỉnh lực phanh phù hợp) và can thiệp vào hệ thống quản lý hộp số và động cơ, hệ thống ESC sẽ ngăn chặn được ô tô đi lệch khỏi hiện tượng trượt
Hình 2.11 Trường hợp ô tô đang có nguy cơ bị thừa lái
Kết luận chương 2
Chương này mô tả việc nghiên cứu tìm hiểu cơ sở lý thuyết của hệ thống cân bằng điện tử ESC Hệ thống ESC dựa trên cơ sở lý thuyết về động học của các quá trình xảy ra với ô tô khi chuyển động để điều khiển và đảm bảo sự ổn định và an toàn cho xe trong mọi tình huống Các dao động của xe trong quá trình chuyển động liên quan đến động lực hệ thống treo, hệ thống phanh, hệ thống lái,… Trên cơ sở lý thuyết đưa ra các lý thuyết về kiểm soát sự ổn định của xe theo góc đánh lái, cuộn, độ nghiêng thân xe,…
CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG CÂN BẰNG ĐIỆN TỬ ESC
Bộ điều khiển ABS với EDL / TCS / ESC
Bộ phận điều khiển được kết hợp với bộ phận thủy lực để tạo thành một bộ phận duy nhất
Hình 3.3 Bộ điều khiển ABS với EDL/TCS/ESP
- Nhận các tín hiệu từ các cảm biến của hệ thống ESC và xử lý
- Phân tích các tín hiệu và điều khiển các chức năng ESC
- Nhận biết các lổi xảy ra của hệ thống
Khi có đánh lửa, việc lựa chọn bộ phận điều khiển sẽ được thực hiện sau đó Bộ điều khiển sẽ hoạt động và giám sát các thiết bị do nó điều khiển nhờ các tín hiệu được gửi từ các cảm biến
Trong trường hợp có sự cố xảy ra với hệ thống, người lái chỉ có hệ thống phanh thông thường mà không có ABS, EDL, EBD, EBC, TCS và ESC
Các lỗi sau được phát hiện:
- Bộ phận điều khiển bị lỗi
- Đơn vị điều khiển được mã hóa không chính xác
- Lỗi nguồn cung cấp điện áp
- Bơm thủy lực ABS bị lỗi
- Tín hiệu đáng kinh ngạc ở chế độ ABS
- Cơ sở dữ liệu ổ đĩa bị lỗi
Cảm biến góc lái G85
Cảm biến góc xoay này nằm ở dưới núm của còi (núm volăng) Đây là vị trí kín đáo và gần như không tiếp xúc của bụi bẩn
Chức năng của cảm biến vị trí góc lái ô tô là ghi lại thông tin góc xoay khi vô lăng hoạt động, rồi gửi những thông tin này về bộ xử lý ECU để nhận biết người lái đang muốn lái xe về hướng nào Dữ liệu này còn được dùng để xử lý thăng bằng xe khi đánh lái gấp, hay tránh các vật cản trên đường
Hình 3.4 Cảm biến góc lái G85
Bộ điều khiển ABS J104 và bộ điều khiển trợ lực lái đều sử dụng tín hiệu được cung cấp bởi bộ gửi góc lái được truyền qua dữ liệu CAN để phát hiện góc quay vô lăng Trong trường hợp không có thông tin từ cảm biến, ESC không thể phát hiện sự thay đổi mong muốn về hướng di chuyển Chức năng ESC sau đó không hoạt động nữa
Hình 3.5 Mạch điện cảm biến góc lái
Cảm biến góc lái là cảm biến duy nhất của hệ thống ESC truyền thông tin trực tiếp qua cơ sở dữ liệu CAN đến bộ phận điều khiển Sau khi đánh lửa, cảm biến sẽ được khởi động khi vô lăng quay 4,5 ̊ Điều này tương đương với chuyển động quay của chu vi vô lăng khoảng 1,5 cm
Cấu tạo của cảm biến
Góc được đo bằng nguyên tắc chắn sáng (tín hiệu quang điện) Gồm các thành phần cơ bản là: a - nguồn sáng b - một đĩa mã hóa với hai vòng dạng lỗ c + d - cảm biến quang học e - bộ đếm cho các vòng quay hoàn chỉnh Đĩa mã hóa bao gồm hai vòng, vòng tuyệt đối và vòng tăng dần được đặt trên nguồn sáng nằm giữa hai vòng Hai cảm biến quang được bố trí đối diện với nguồn sáng
Hình 3.6 Cấu tạo cảm biến góc lái G85
Nguyên lý của cảm biến góc lái
Nếu vô lăng được quay và có ánh sáng chiếu qua khe hở của các mẫu lỗ lên cảm biến quang học, sẽ tạo ra tín hiệu điện áp dạng xung
Nếu nguồn sáng bị che khuất, thì sẽ không xuất hiện tín hiệu điện áp
Nếu di chuyển các mẫu lỗ theo hướng mũi tên, sẽ có hai tín hiệu điện áp khác nhau xuất hiện
Tín hiệu điện áp sẽ xuất hiện đều khi các khoảng trống giữa các mẫu lỗ là đều đặn Tín hiệu điện áp sẽ xuất hiện không đều nếu các khoảng trống giữa các mẫu lổ là không đều Bằng cách so sánh hai tín hiệu, bộ điều khiển có thể tính toán khoảng cách vô lăng đã được xoay
Cảm biến góc lái hoạt động theo nguyên tắc tương tự, điểm khác biệt duy nhất là nó được thiết kế cho chuyển động quay
Hình 3.7 Nguyên lý của cảm biến góc lái
Cảm biến gia tốc bên G200
Vì lý do vật lý, cảm biến này nên được đặt càng gần trọng tâm của xe càng tốt Đây là lý do tại sao nó được đặt ở chân dưới ghế lái xe
Cảm biến gia tốc bên G200 sẽ xác định và ở mức độ nào đó thì lực bên là nguyên nhân gây mất phương hướng
Hình 3.8 Cảm biến gia tốc bên G200
Cảm biến xác định lực vào cua có thể được truyền đi Làm như vậy, nó cung cấp một cơ sở quan trọng để ước tính chuyển động của xe nào có thể được thực hiện trong các điều kiện đường hiện có mà không cần tạo ra bất kỳ phương tiện nào không ổn định
Cảm biến gia tốc bên được liên kết trực tiếp với bộ điều khiển J104 bằng ba chân
Nếu cảm biến không cung cấp tín hiệu cho bộ điều khiển, bộ điều khiển sẽ không tính toán được trạng thái hoạt động của xe, suy ra ESC không hoạt động
- Trước tiên, xác định xem có sự hở mạch nào xảy ra ở đây hay không
- Sau đó xác định xem cảm biến có bị lỗi hay không
Hình 3.10 Cấu tạo của cảm biến gia tốc bên
Cảm biến gia tốc bên bao gồm một nam châm vĩnh cửu ( 1 ), một lò xo ( 2 ), một tấm van điều tiết ( 3 ), và một bộ gửi Hall ( 4 )
Nam châm vĩnh cửu, lò xo và van điều tiết tạo thành một hệ thống từ tính Nam châm được liên kêt chắc chắn với lò xo và có thể dao động qua lại trên tấm van điều tiết
Hình 3 11 Hoạt động của cảm biến
Khi gia tốc ngang ( a ) tác động lên xe, nam châm vĩnh cửu sẽ theo giỏi hoạt động của chuyển động này gây ra bởi momen quán tính của nó Có nghĩa là nam châm vĩnh cửu chuyển động quanh tấm van điều tiết, cùng với vỏ cảm biến và toàn bộ chiếc xe mà ban đầu khi chưa có tác động của gia tốc ( a ) thì nam châm này đứng yên
Chuyển động này tạo ra dòng điện xoáy trong tấm van điều tiết Những dòng xoáy này lần lượt tạo ra từ trường đối lập với từ trường của nam châm vĩnh cửu
Cường độ của từ trường tổng thể bị giảm theo cách này Điều này làm cho điện áp Hall (V) thay đổi
Cường độ của sự thay đổi điện áp tỷ lệ thuận với cường độ gia tốc ngang Điều đó có nghĩa là chuyển động giữa nam châm vĩnh cửu và tấm van điều tiết càng mạnh thì từ trường sẽ càng yếu và điện áp Hall sẽ thay đổi nhiều hơn Hiệu điện thế Hall không đổi nếu không có gia tốc ngang tác động lên xe.
Cảm biến góc xoay xe G202
Cảm biến góc xoay xe thường được lắp đặt dưới ghế tài xế, dưới ghế hành khách hoặc tại bảng điều khiển trung tâm Nó được đặt sát dưới sàn xe để tối ưu việc tiếp cận với trọng tâm của thân xe
Hình 3.12 Cảm biến góc xoay xe Yaw G202
Nhiệm vụ của nó là xác định xem momen xoắn có tác động lên ô tô hay không Tùy thuộc vào vị trí lắp đặt của nó, cảm biến có thể phát hiện chuyển động quay quanh một trong các trục trong không gian Trong hệ thống ESC, nhiệm vụ của cảm biến là xác định xem chiếc xe có đang quay quanh trục thẳng đứng của nó hay không Quá trình này được gọi là đo tốc độ quay vòng
Hình 3.13 Cấu tạo và chức năng của cảm biến xoay xe Đây là loại cảm biến tinh thể áp điện Cảm biến này bao gồm một hình trụ rỗng trên đó có gắn 8 phần tử áp điện Bốn trong số các phần tử này làm cho hình trụ rỗng dao động cộng hưởng Bốn yếu tố khác theo giõi các nút rung nơi chúng được đặt có thay đổi hay không
Nếu có momen xoắn tác động lên hình trụ rỗng, các nút rung động sẽ dịch chuyển
Sự dịch chuyển được ghi lại bởi các phần tử áp điện và chuyển tiếp đến thiết bị điều khiển và thiết bị điều khiển sẽ tính toán tỷ lệ quay vòng.
Cảm biến áp suất phanh G201
Hình 3.14 Cảm biến áp suất phanh G201 Được đặt ở xylanh phanh chính Phát hiện áp suất dầu phanh đi đến xilanh phanh và thông báo tới thiết bị điều khiển điện tử ( ECU ) tại thời điểm người lái đạp phanh
Từ đó, bộ điều khiển tính toán lực phanh bánh xe và lực dọc tác dụng lên xe Nếu cần can thiệp ESP, thiết bị điều khiển cho phép giá trị này khi tính toán lực bên
Hình 3.15 Sơ đồ kết nối của cảm biến áp suất phanh
Cảm biến áp suất phanh được kết nối với thiết bị điều khiển J104 bằng ba dây đó là dây mass, dây tín hiệu và dây +B ( 5V ) Ảnh hưởng khi không hoạt động:
Khi cảm biến áp suất phanh bị hỏng, ECU không thể tính toán áp suất hệ thống một cách chính xác và ESP sẽ bị vô hiệu hóa
- xác định liệu một mạch hở có tồn tại hay không
- cảm biến có bị lỗi hay không
Hình 3.16 Cấu tạo của cảm biến áp suất phanh
Cảm biến gồm một phần tử áp điện (a) trên đó áp suất dầu phanh có thể hoạt động cộng với các thiết bị điện tử cảm biến (b)
Khi dầu phanh tạo áp suất lên phần tử áp điện, sự phân bố các điện tích bên trong bộ phận này sẽ thay đổi như thể hiện trong hai trường hợp dưới đây:
+ Trường hợp không chịu tác dụng của áp suất, các điện tích phân bố đều
Hình 3.17 Khi không chịu tác dụng của áp suất
+ Trường hợp áp suất bắt đầu tác dụng, các điện tích thay đổi vị trí vật lý của chúng và điện áp được tạo ra
Hình 3.18 Khi chịu tác động của áp suất
Khi tác động áp suất được tăng lên, nhiều điện tích bị phân cực hơn và điện áp tăng lên Điện áp này được khuếch đại bởi các thiết bị điện tử trong cấu trúc của nó và gửi đến bộ điều khiển ABS từ đầu tín hiệu Như sẽ hiểu, độ căng của lực căng là chỉ số trực tiếp của áp suất phanh.
Nút bấm TCS/ESC E256
Hình 3.19 Nút bấm TCS/ESC E256
Nút này nằm trên bảng điều khiển, tùy thuộc vào loại xe
Nó cho phép trình điều khiển tắt kích hoạt chức năng ESC Khi điều khiển nhấn bàn đạp phanh hoặc nhấn lại nút, nó sẽ kích hoạt lại chức năng ESC Nếu điều khiển mà quên kích hoạt lại ESC, hệ thống sẽ tự kích hoạt lại khi khởi động lại động cơ
Nó có ý nghĩa để khử kích hoạt chức năng ESP trong tình huống muốn cố gắng giải phóng xe khỏi lún sâu trong tuyết hoặc bề mặt lỏng lẻo bằng cách lắc lư xe qua lại
Hình 3.20 Sơ đồ kết nối của nút nhấn Ảnh hưởng khi không hoạt động
- Nếu nút ESP bị lỗi, chức năng ESP không thể được khử kích hoạt Sự cố được thể hiện trên bảng điều khiển bằng đèn cảnh báo TCS / ESP
Chẩn đoán: việc chẩn đoán không thể phát hiện một nút bị lỗi
Hình 3.21 Bơm thủy lực V156 Được lắp bên dưới bộ phận thủy lực trong khoang động cơ
Trong một hệ thống ABS, một lượng nhỏ dầu phanh phải được bơm qua bàn đạp phanh với áp suất cao và được thực hiện bởi bơm dòng hồi lưu Tuy nhiên, máy bơm hồi lưu không thể cung cấp một lượng lớn dầu phanh ở áp suất bàn đạp thấp vì chất lỏng phanh có độ nhớt quá cao ở mức nhiệt độ thấp
Do đó, hệ thống ESP cần có một máy bơm thủy lực bổ sung để tạo ra áp suất trước cần thiết ở phía hút của máy bơm hồi lưu
Hình 3.22 Sơ đồ kết nối của bơm thủy lực
Bơm thủy lực được kết nối với bộ điều khiển J104 bằng hai dây Ảnh hưởng khi không hoạt động: Chức năng ESP không hoạt động tốt nữa Chẩn đoán:
-Tự chẩn đoán cho biết mạch mở cũng như đoản mạch
- Không được sửa chữa máy bơm thủy lực mà phải được thay toàn bộ Máy bơm đã được đổ đầy chất lỏng phanh
- Không tháo giắc cắm sớm
- Không sử dụng bơm thủy lực rỗng.
Bộ phận điều khiển thủy lực ( ABS )
Bộ thủy lực được gắn trên một giá đỡ ở bên trái của khoang động cơ Bộ điều biến thủy lực tạo thành kết nối thủy lực giữa xilanh chính và xilanh phanh bánh xe và do đó nó là thành phần trung tâm của hệ thống phanh điện tử Nó có nhiệm vụ chuyển đổi các lệnh điều khiển của bộ điều khiển điện tử và sử dụng các van điện từ để điều khiển áp suất trong phanh bánh xe
Hình 3.24 Cấu tạo của bộ chấp hành ABS
Cấu trúc tiêu chuẩn của ABS thường được cấu tạo gốm ba bộ phận chính:
+ Bộ điều khiển điện tử ECU
+ Bộ điều khiển thủy lực
Mỗi bộ phận của một bộ phận chứa một số thành phần, chẳng hạn như:
+ Bộ phận ECU, bao gồm bảng mạch PCB, chip, các loại điện trở, tụ điện, rơle, cuộn dây kéo van điều khiển
+ Bộ phận thủy lực, bao gồm một bơm piston, một nhóm có bốn van thường mở, một nhóm bốn van thường đóng, một bộ tích áp thấp ( Pin ), thân van Điều biến áp suất cho hệ thống ABS
+ Áp suất của hệ thống ABS/TCS/ESP được điều biến bằng van điện từ Các van đầu ra và đầu vào và van chuyển đổi mạch áp suất cao là các van chuyển mạch được đóng ở dòng điện bằng không và có thể sử dụng hai vị trí đóng hoặc mở Ngược lại, van đầu vào và van chuyển mạch đều mở ở dòng điện bằng không
+ Trong trường hợp sử dụng phanh ABS, đầu tiên người lái sẽ tạo ra lực phanh ở bánh xe bằng cách nhấn bàn đạp phanh Điều này có thể được thực hiện mà không cần chuyển đổi các van vì van đầu vào mở ở dòng điện bằng không và van đầu ra đóng ở dòng điện bằng không
Hình 3.25 Trạng thái tạo áp suất
EV: Van đầu vào HL: Bánh sau bên trái
AV: Van đầu ra HR: Bánh sau bên phải
+ Trạng thái duy trì áp suất được tạo ra khi đóng các van đầu vào
Hình 3.26 Trạng thái duy trì áp suất
+ Nếu một bánh xe bị khóa, áp suất từ bánh xe này sẽ được giải phóng bằng cách mở van xả liên quan Dầu phanh cũng có thể thoát ra từ xilanh phanh bánh xe đến bình chứa áp suất thấp Buồng này thực hiện vai trò của một bộ đệm Nó có thể nhận dầu phanh một cách nhanh chóng và hiệu quả Bơm hồi lưu trong mạch, được điều khiển bởi một động cơ dùng chung thông qua một phần tử lệch tâm, làm giảm áp suất do trình điều khiển chỉ định Động cơ được kích hoạt theo tốc độ quay
Hình 3.27 Trạng thái giảm áp suất
Bộ trợ lực phanh chủ động với xi lanh chính phanh
Bộ trợ động phanh chủ động, hoặc bộ trợ lực chủ động, về cơ bản khác với các mẫu cũ hơn Ngoài chức năng thông thường là hỗ trợ lực chân tác dụng lên bàn đạp phanh với sự hỗ trợ của chân không hút từ ống nạp, hoặc nhờ bơm chân không, nó còn thực hiện nhiệm vụ tạo ra áp suất trước cho ESC Điều này là cần thiết vì công suất nạp của bơm thủy lực ABS không phải lúc nào cũng đủ để tạo ra áp suất cần thiết Nguyên nhân của hiện tượng này là do độ nhớt của dầu phanh cao ở nhiệt độ thấp
Hình 3.28 Bộ trợ lực phanh chủ động với xi lanh chính phanh
Bộ trợ lực bao gồm một xi lanh chính phanh a và bộ trợ lực phanh b Bộ trợ lực phanh được chia thành phần chân không c và phần áp suất d, được ngăn cách bởi một màng ngăn f Ngoài ra, nó còn có một bộ van điện từ e
Hình 3.29 Cấu tạo của bộ trực lực phanh
Bộ van điện từ được kết nối bằng điện với hệ thống ESC Nó bao gồm:
- Công tắc phát hiện phanh ESC F83
- Cuộn cảm từ điều khiển cho áp suất phanh N247
Công tắc phát hiện phanh ESC còn được gọi là công tắc nhả Thực chất nó là một công tắc với ba tiếp điểm
Nếu bàn đạp phanh không hoạt động, tiếp điểm ở giữa được liên kết với tiếp điểm tín hiệu 1
Khi bàn đạp phanh được vận hành, tiếp điểm tín hiệu 2 sẽ đóng lại
Do chỉ có một tiếp điểm luôn đóng nên tín hiệu mà công tắc tạo ra luôn được xác định rõ ràng
Công tắc phát hiện phanh thông báo cho hệ thống ESP về việc người lái có đang đạp phanh hay không
Hình 3.30 Chức năng của công tắc phát hiện phanh ESC F83
Nếu tiếp điểm nằm so với tiếp điểm tín hiệu 1 trong công tắc, thì hệ thống sẽ giả định rằng nó phải tự tạo ra áp suất trước cần thiết
Nếu người lái điều khiển bàn đạp phanh, cuộn dây từ sẽ được đẩy theo hướng của xi lanh chính phanh Do đó, tiếp điểm trong công tắc chuyển từ tiếp điểm tín hiệu 1 sang tiếp điểm tín hiệu 2 và hệ thống nhận biết được thực tế là người lái xe đang đạp phanh Theo thực tế, áp suất trước cần thiết được tạo ra bằng lực chân của người lái trên bàn đạp phanh, nên điện từ không cần phải được kích hoạt nữa
Hình 3.31 Nguyên lý của bộ van điện từ pít tông
Mục đích của bộ pít tông van là tạo ra áp suất trước 1 MPa (10 bar) cần thiết ở phía đầu vào của bơm thủy lực ABS trong trường hợp người lái chưa nhấn bàn đạp phanh Nếu hệ thống phát hiện có sự can thiệp của ESP và người lái vẫn chưa nhấn bàn đạp phanh, bộ phận điều khiển ABS với EDL / TCS / ESP sẽ kích hoạt cuộn dây từ để tạo áp suất phanh
Một từ trường được tạo ra trong cuộn dây từ, hút lõi kim loại vào trong cuộn dây từ Kết quả của chuyển động này, các van bên trong bộ van điện từ-pít-tông mở và một lượng không khí đủ để tạo ra áp suất trước 1 MPa (10bar) vào bầu trợ lực phanh Nếu áp suất trước bị vượt quá, dòng điện cung cấp cho cuộn từ sẽ giảm Lõi kim loại trượt trở lại và áp suất trước giảm xuống Bộ điều khiển sẽ ngắt cuộn từ khi kết thúc chu trình điều khiển ESC, hoặc nếu người lái nhấn bàn đạp phanh.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống ESC
Khi ô tô chuyển động trên đường, quỹ đạo chuyển động của nó rất là phức tạp Trong những trường hợp chuyển động trên đường vòng với tốc độ cao có thể xảy ra trường hợp quay vòng thiếu hay quay vòng thừa Khi các hiện tượng này xảy ra sẽ làm cho ô tô chuyển động mất ổn định có thể dẫn tới những tai nạn đáng tiếc Hệ thống ổn định ESC sẽ giải quyết vấn đề này
Khả năng của các hệ thống phanh điện tử ngày nay vượt xa các nhiệm vụ mà chúng được thiết kế ban đầu Ban đầu, hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) chỉ được sử dụng để ngăn các bánh xe bị bó cứng và do đó để đảm bảo khả năng lái của xe ngay cả khi phanh khẩn cấp Ngày nay, hệ thống phanh cũng kiểm soát sự phân bổ lực phanh Chương trình ổn định điện tử (ESC), với khả năng tạo áp suất phanh độc lập với vị trí của bàn đạp phanh, cung cấp một loạt khả năng can thiệp phanh chủ động ESC nhằm mục đích hỗ trợ người lái bằng cách tự động áp dụng phanh và do đó cung cấp cho người lái mức độ thoải mái và thuận tiện cao hơn Tuy nhiên, một số chức năng nâng cao độ an toàn của xe vì ứng dụng phanh tự động trong trường hợp khẩn cấp dẫn đến quãng đường phanh ngắn hơn
Hình 3.32 Hoạt động của ESC
1 Bộ điều khiển ABS với EDL,TCS, ESP,…
3 Cảm biến áp suất phanh
4 Cảm biến đo gia tốc bên
5 Cảm biến góc xoay xe
6 Nút điều khiển ESP/TCS
7 Cảm biến đo góc đánh lái
9,12 Cảm biến tốc độ bánh xe
14 Đèn cảnh báo hệ thống phanh
15 Đèn cảnh báo hệ thống ABS
16 Đèn cảnh báo hệ thống TSC/ESP
17 Tình trạng ô tô và hành vi người lái
18 Hệ thống can thiệp điều khiển động cơ
19 Hệ thống can thiệp điều khiển hộp số ( chỉ có trên hộp số tự động )
Bằng các tín hiệu đầu vào được cung cấp bởi các cảm biến tốc độ, cảm biến góc đánh lái, và cảm biến gia tốc lệch bên, bộ điều khiển quyết định góc quay mong muốn khi quay vòng Giá trị phản hồi được cung cấp bởi cảm biến tốc độ quay vòng ECU sẽ so sánh giá trị thực tế với giá trị mong muốn Nếu thấy chúng có sự sai khác lớn so với ngưỡng điều chỉnh ghi trong bộ điều khiển, ESC sẽ điều chỉnh lại Kết quả quyết định trong cách này cũng cho biết xe quay vòng thiếu hay thừa Sự khai thác này là rất quan trọng trong chiến lược điều chỉnh của hệ thống
Thiếu lái là khi tay lái được đánh lái đến một góc nhất định trong quá trình lái và lốp trước trượt về hướng ngược lại của hướng mong muốn Nói chung, các phương tiện được thiết kế để có tay lái dưới Xe có thể quay trở lại bên trong đường vào cua khi vô lăng lái về phía trong ngay cả khi xe phía trước bị trượt ra ngoài Khi lực ly tâm tăng lên, lốp xe dễ mất độ bám đường và xe có xu hướng trượt ra ngoài khi góc cua càng lớn và tốc độ càng tăng
Hình 3.33 Xe trong trường hợp thiếu lái Điều khiển ESC trong trường hợp thiếu lái:
- Hệ thống ESC nhận dạng góc định hướng với cảm biến góc của vô lăng và cảm nhận đường trượt xảy ra ngược lại với hướng vào cua của xe trong quá trình lái xe dưới bánh thông qua cảm biến tốc độ chệch hướng và cảm biến bên Sau đó, hệ thống ESC sẽ áp dụng phanh ở bánh sau bên trong để bù giá trị mômen lệch Bằng cách này, xe không bị mất hướng và người lái có thể lái xe theo ý định của người lái
Thừa lái là khi tay lái được đánh lái đến một góc nhất định trong quá trình lái và lốp sau bị trượt ra ngoài làm mất độ bám đường Khi so sánh với xe đánh lái dưới, việc điều khiển xe gặp khó khăn trong quá trình vào cua và xe có thể quay vòng do momen bánh sau khi lốp sau mất độ bám đường và tốc độ xe tăng
Hình 3.34 Xe trong trường hợp thừa lái Điều khiển ESC trong trường hợp thừa lái :
- Hệ thống ESC nhận dạng góc định hướng với cảm biến góc vô lăng và cảm nhận đường trượt xảy ra đối với hướng vào cua của xe trong quá trình lái xe quá đà bằng cảm biến tốc độ chệch hướng và cảm biến bên Sau đó, hệ thống ESC sẽ áp dụng phanh ở bánh trước bên ngoài để bù giá trị mô men lệch Bằng cách này, xe không bị mất hướng và người lái có thể điều khiển xe theo ý muốn của mình.
THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN GƯƠNG CHIẾU HẬU TỰ ĐỘNG
Chức năng, phân loại, yêu cầu
Gương chiếu hậu là gương dùng để gắn lên xe hơi nói chung và một số phương tiện đi lại khác
Gương chiếu hậu được lắp hai bên thân xe giúp người lái xe có thể quan sát được phía sau để đảm bảo an toàn khi tham gia giao thông
Hệ thống gương điều khiển điện có những yêu cầu sau:
- Có tầm nhìn rộng hạn chế những điểm mù
- Có khả năng tự gập hoặc gập bằng tay
Theo vị trí lắp đặt gương chia làm hai loại
+ Gương chiếu hậu lắp trên kính chắn gió Đây là loại gương chiếu hậu dùng để quan sát phía sau xe và có trọng tâm quan sát ở khoảng giữa Tuy nhiên, đối với những loại gương này chỉ phù hợp với các dòng xe như Hatchback, Sedan, hay Coupe vì tầm nhìn phía sau của nó không bị chắn lại Các dòng xe tải, xe van thường sẽ bị che tầm nhìn nhưng các nhà sản xuất vẫn trang bị loại gương này lên các dòng xe đấy
Hình 4.1 Gương chiếu hậu gắn trên kính chắn gió
+ Gương chiếu hậu hai bên thân xe ( Gương chiếu hậu ngoài ) Đây là loại gương được đặt ở hai bên cửa xe người lái và ghế lái phụ Trên các dòng xe Hatchback, Sedan, hay Coupe thì loại kính này đặt khá gần với cột A nhằm để người lái dễ dàng quan sát hai bên phía sau xe Hiện nay, các loại gương chiếu hậu rất linh hoạt bởi người lái điều chỉnh được ở các góc độ khác nhau
Hình 4.2 Gương chiếu hậu hai bên thân xe
Theo phương pháp điều khiển
+ Gương chiếu hậu điều khiển bằng tay
Hiện nay gương chiếu hậu điều khiển bằng tay vẫn được sử dụng rấ t phổ biến và rộng rãi chủ yếu sử dụng trên các xe tải, xe bus, xe đầu kéo và một số xe con đời cũ + Gương chiếu hậu điều khiển điện
Việc ứng dụng gương chiếu hậu lắp bên ngoài xe đem đến cho người lái tầm quan sát tốt hơn Tuy nhiên, trước kia, để điều chỉnh góc chiếu và gập gương lại khi đỗ xe, người lái đều phải thao tác bằng tay rất bất tiện Gương chiếu hậu gập điện là một trong những tính năng khá cơ bản với giá thành khá rẻ và được nhiều tài xế ở nước ta độ thêm để thuận tiện sử dụng hơn trong thành phố Gương chiếu hậu điện càng thể hiện tiện ích khi chủ xe lắt léo vào các con hẻm nhỏ Khi gặp khúc hẹp, chủ xe chỉ cần ấn công tắc để gập gương, sau khi ra tới đường lớn thì bấm mở gương là không cần phải thò tay ra ngoài
Khi lái xe vào ban đêm, một trong những yếu tố ảnh hưởng lớn đến độ an toàn là gương chiếu hậu bị chói khi có xe đi phía sau rọi đèn pha Gương chống chói chính là giải pháp nâng cao độ an toàn Về cấu tạo của gương chống chói có 2 lớp trong đó lớp ngoài trong suốt và lớp bên trong được tráng chất phản xạ như các loại gương bình thường
Giữa hai lớp kính này có một chất gel từ tính,nó khác với các loại gương chiếu hậu thông thường chỉ có một lớp kính Vật liệu đặc biệt này có khả năng thay đổi màu dưới tác dụng của điện áp Điện áp làm thay đổi lớp gel bên trong nằm giữa 2 tấm kính, nó có tác dụng ngăn cản ánh sáng truyền tới mặt phản xạ
+ Gương chiếu hậu tích hợp màn hình:
Một thực tế cho thấy, dù rất hữu ích nhưng gương chiếu hậu vẫn tồn tại những điểm mù, tức là những điểm mà lái xe không thể nhìn thấy được qua gương Khi công nghệ phát triển, người ta ứng dụng các thiết bị camera gắn phía sau xe để khắc phục nhược điểm đó Gương chiếu hậu trong, ngoài nhiệm vụ truyền thống còn được tích hợp màn hình Tín hiệu hình ảnh sẽ được truyền trực tiếp lên màn hình trên gương chiếu hậu Ở một số loại xe, bạn chỉ cần gài số lùi, màn hình lập tức hiển thị lên gương chiếu hậu.
Sơ lược về hệ thống gương chiếu hậu điều khiển tự động
4.2.1.1 Công tắc điều khiển gương chiếu hậu
Hình 4.3 Công tắc điều khiển gươg chiếu hậu
Công tắc này được lắp trên cánh cửa xe bên người lái Giúp người lái điều chỉnh gương một cách thuận tiện nhất
4.2.1.2 Mô tơ gập gương Ở rất nhiều chiếc xe hơi không có chức năng gập gương tự động, bạn phải đi quanh xe để gập bằng tay rất bất tiện
Xe chưa có motor thì phải chế motor điện vào Kết hợp mạch tự động gập gương và gương gập điện sẽ giúp xe ô tô của bạn trở thành một chiếc sang trọng và hiện đại như các dòng mới nhất hiện nay
- Tự động gập gương khi ra xe
- Tự động mở gương khi vào xe
- Điều khiển gập gương từ xa
Hình 4.4 Moto gập gương tự động 4.2.1.3 Xương motor gương chiếu hậu
Hình 4.5 Xương motor gương chiếu hậu
Hình 4.6 Sơ đồ mạch điện của xe Toyota Camry 2007
+ Khi chưa nhấn công tắc gập gương ( Gương ở trạng thái mở ) , được trình bày như hình ảnh dưới đây
Hình 4.7 Mạch điều khiển gương tự động ở trạng thái gương chưa gập Ở trạng thái này, dòng điện đi từ dương Acc qua chân số 12 chân số 4 chân số 2 chân số 6, sau đó qua motor, qua chân số 5 chân số 3 và chạy về mass
+ Khi nhấn công tắc gập gương ( Trạng thái gương được gập lại ), được trình bày như hình dưới dây
Hình 4.8 Mạch điều khiển gương tự động ở trạng thái gương gập lại Ở trạng thái này, dòng điện đi từ dương Acc qua chân số 12 chân số 4 chân số 3 Chân số 5, qua chân motor chân số 6 chân số 2 và về mass, lúc này gương gập lại
+ Khi nhấn công tắc sang vị trí left và điều chỉnh tròng kính nghiêng về phía bên trái, được trình bày như hình vẽ dưới đây
Hình 4.9 Mạch điều khiển tròng kính sang bên trái của gương bên trái
Khi ta chọn công tắc điều khiển gương bên trái, nhấn điều khiển tròng kính nghiêng về phía bên trái Lúc này dòng điện đi từ dương Acc qua tiếp điểm điều khiển tròng kính nghiêng về phía bên trái chân số 5 chân số 1, qua motor chân số 2 chân số
6, sau đó dòng điện tiếp tục chạy qua tiếp điểm của chân Up/Left và về mass
+ Khi nhấn công tắc sang vị trí left và điều chỉnh tròng kính nghiêng về phía bên phải, được trình bày như hình vẽ dưới đây
Hình 4.10 Mạch điều khiển tròng kính sang bên phải của gương bên trái
Khi ta chọn công tắc điều khiển gương bên trái, nhấn điều khiển tròng kính nghiêng về phía bên phải Lúc này dòng điện đi từ mass ( - ), qua tiếp điểm của công tắc right chân số 5 chân số 1, sau đó qua motor chân số 2 chân số 6, qua tiếp điểm của chân Down/Right và về dương ( + )
+ Khi nhấn công tắc sang vị trí left và điều chỉnh tròng kính nghiêng về phía bên trên, được trình bày như hình vẽ dưới đây
Hình 4.11 Mạch điều khiển tròng kính sang bên trên của gương bên trái
Khi ta chọn công tắc điều khiển gương bên trái, nhấn điều khiển tròng kính nghiêng về phía bên trên Lúc này dòng điện đi từ dương ( + ) Acc qua tiếp điểm điều khiển tròng kính nghiêng về phía bên trên chân số 4 chân số 5, qua motor chân số 2 chân số 6, sau đó dòng điện tiếp tục chạy qua tiếp điểm của chân Up/Left và về mass ( - )
+ Khi nhấn công tắc sang vị trí left và điều chỉnh tròng kính nghiêng về phía dưới, được trình bày như hình vẽ dưới đây
Hình 4.12Mạch điều khiển tròng kính xuống dưới của gương bên trái
Khi ta chọn công tắc điều khiển gương bên trái, nhấn điều khiển tròng kính nghiêng xuống dưới Lúc này dòng điện đi từ mass ( - ), qua tiếp điểm của công tắc Down chân số 4 chân số 5, sau đó qua motor chân số 2 chân số 6, qua tiếp điểm của chân Down/Right và về dương ( + )
+ Khi nhấn công tắc sang vị trí Right, và điều chỉnh tròng kính nghiêng về phía bên trái được trình bày như hình vẽ dưới đây
Hình 4.13 Mạch điều khiển tròng kính sang bên trái của gương bên phải
Khi ta chọn công tắc điều khiển gương bên phải, nhấn điều khiển tròng kính nghiêng về phía bên trái Lúc này dòng điện đi từ dương Acc qua tiếp điểm điều khiển tròng kính nghiêng về phía bên trái chân số 2 chân số 1, qua motor chân số 2 chân số 6, sau đó dòng điện tiếp tục chạy qua tiếp điểm của chân Up/Left và về mass
+ Khi nhấn công tắc sang vị trí Right, và điều chỉnh tròng kính nghiêng về phía bên phải được trình bày như hình vẽ dưới đây.
Hình 4.14 Mạch điều khiển tròng kính sang bên phải của gương bên phải
Khi ta chọn công tắc điều khiển gương bên phải, nhấn điều khiển tròng kính nghiêng về phía bên phải Lúc này dòng điện đi từ mass ( - ), qua tiếp điểm của công tắc right chân số 2 chân số 1, sau đó qua motor chân số 2 chân M+, qua tiếp điểm của chân Down/Right và về dương ( + )
+ Khi nhấn công tắc sang vị trí Right, và điều chỉnh tròng kính nghiêng về phía bên trên, được trình bày như hình vẽ dưới đây.
Hình 4.15 Mạch điều khiển tròng kính lên trên của gương bên phải
Khi ta chọn công tắc điều khiển gương bên phải, nhấn điều khiển tròng kính nghiêng về phía bên trên Lúc này dòng điện đi từ dương ( + ) Acc qua tiếp điểm điều khiển tròng kính nghiêng về phía bên trên chân số 3 chân số 5, qua motor chân số 2 chân số 6, sau đó dòng điện tiếp tục chạy qua tiếp điểm của chân Up/Left và về mass ( - )
+ Khi nhấn công tắc sang vị trí Right, và điều chỉnh tròng kính nghiêng xuống dưới, được trình bày như hình vẽ dưới đây
Hình 4.16 Mạch điều khiển tròng kính xuống dưới của gương bên phải
Khi ta chọn công tắc điều khiển gương bên phải, nhấn điều khiển tròng kính nghiêng xuống dưới Lúc này dòng điện đi từ mass ( - ), qua tiếp điểm của công tắc Down chân số 3 chân số 5, sau đó qua motor chân số 2 chân số 6, qua tiếp điểm của chân Down/Right và về dương ( + ).
Cấu tạo mô hình
Hình 4.17 Cấu tạo mô hình
Hình 4.18 Accu Ắcquy là nguồn điện thứ cấp, hoạt động dựa vào quá trình biến đổi hóa năng thành điện năng để tiến hành tích trữ và cấp điện cho các thiết bị điện
Accu dùng để cung cấp điện giúp cho xe khởi động và cung cấp toàn bộ hệ thống điện trên xe
Có ba loại bình ắc quy:
+ Bình ắcquy kiềm: là loại ắcquy dùng kiềm để làm chất điện phân
+ Bình ắcquy dạng axit: là loại ắcquy dùng axit làm chất điện phân
+ Bình ắcquy dạng Lithium: là loại ắcquy dùng muối lithium trong dung môi hữu cơ làm chất điện phân
Các thông số kỹ thuật cơ bản của ắc quy:
+ Điện áp ắc quy ( đo bằng đơn vị Vol ): là hiệu điện thế chênh lệch giữa hai đầu cực dương và cực âm của ắc quy
+ Dung lượng ắc quy ( đo bằng đơn vị A ): là tích giữa dòng điện phóng và thời gian phóng điện của ắc quy
Chìa khóa ô tô dùng để khởi động và tắt động cơ xe ô tô: Chủ xe chỉ cần sử dụng chìa khóa kích hoạt vào ổ khóa điện trên xe là có thể khởi động động cơ và ngược lại
Hình 4.19 Công tắc máy 4.3.3 Cầu chì
Cầu chì ô tô có tác dụng ngắt mạch điện khi dòng điện chạy trong hệ thống điện ô tô quá lớn
Cầu chì ô tô là bộ phận thuộc hệ thống an toàn ô tô, được lắp đặt dưới nắp capo hay dưới bảng taplo ô tô Giữ chức năng bảo vệ các chi tiết điện thuộc hệ thống điện ô tô khỏi các hiện tượng chập điện, cháy nổ hay hỏng hóc
Hình 4.20 Cầu chì 4.3.4 Công tắc điều khiển gương chiếu hậu
Công tắc chỉnh tròng dùng để điều khiển tròng kính gương qua trái, qua phải, lên, xuống, gập ra, gập vào phù hợp với người tài xế
Còn công tắc điều khiển gương chiếu hậu trên ô tô đơn thuần là bộ các Relay điện giúp đóng hoặc ngắt mạch điều khiển Motor điện
Hình 4.21 Công tắc điều khiển gương chiếu hậu
Gương chiếu hậu có nhiệm vụ giúp người lái dễ dàng quan sát phía sau, đảm bảo an toàn khi di chuyển Ngoài ra, nó có khả năng điều chỉnh linh hoạt để người lái có được góc nhìn tốt nhất
Tiến hành đo các chân của công tắc và gương chiếu hậu
4.4.1 Công tắc điều khiển gương chiếu hậu
Hình 4.23 Công tắc điều khiển gương chiếu hậu
Sử dụng đồng hồ điện tử, bật đồng hồ ở chế độ đo thông mạch để đo xác định chân công tắc
Hình 4.24 Đồng hồ đo điện
Lưu ý khi sử dụng đồng hồ vạn năng:
+ Nhìn trên màn hình, nếu trước chỉ số đo được có dấu (-) thì bạn đảo ngược que đo lại và thực hiện việc đo điện áp
+ Điều chỉnh và chọn đúng thang đo AC khi muốn đo điện xoay chiều, hoặc DC khi muốn đo điện áp một chiều nhằm giảm thiểu mức độ hỏng của thiết bị
Tiếp theo, ta tiến hành đo công tắc
Bảng 5.1 Bảng đo chân công tắc gương chiếu hậu
Từ bảng trên ta xác định các chân công tắc như sau:
+ Ta xác định chân số 4 là chân Up/Down của gương bên trái, chân số 3 là chân Up/Down của gương bên phải
+ Ta xác định chân số 5 là chân Left/Right của gương bên trái, chân số 2 là chân Left/Right của gương bên phải
+ Tại chế độ Up, chân nào nối với Up/Down là chân dương ( + ), ta được chân số
+ Còn lại là chân 7 và 6, ta thấy ở các chế độ, chân số 6 xuất hiện nhiều hơn, ta chọn chân số 6 là chân chung
+ Chân còn lại là chân số 7, ta chọn chân số 7 nối mass
4.4.2 Gương chiếu hậu Ở đây, ta sử dụng gương có 5 chân:
Trước tiên, ta sử dụng acquy, để thử gương chiếu hậu, ta loại ra được hai chân Open/Close
Còn lại là chân Chung, chân Up/Down, chân Left/Right, ta sử dụng đồng hồ đo điện, bật đồng hồ ở thang đo Ôm, và sau đó ta xác định các chân như sau
+ Nếu ta đo từng cặp chân trong ba chân còn lại, cặp chân nào có giá trị lớn nhất ta loại ra, thì chân còn lại là chân Chung
+ Và hai chân còn lại là chân Up/Down và chân Left/Right.
Sơ đồ đấu dây
Hình 4.25 Mạch điều khiển gương chiếu hậu tự động
Hình 4.26 Vị trí các chân của công tắc điều khiển gương chiếu hậu
Ta có sơ đồ nối dây như sau :
+ Cấp dương ( + ) cho chân số 8 của công tắc
+ Cấp mass ( + ) cho chân số 7 của công tắc
+ Chân số 6 ( chân chung của công tắc ) nối với chân chung của motor gương + Chân Up/Down của công tắc ( chân 4,3 ) nối với chân Up/Down của motor gương chiếu hậu
+ Chân Left/Right của công tắc ( chân 5,2 ) nối với chân Left/Right của motor gương chiếu hậu
+ Ở chế độ Open/Close, chân số 9,10 của công tắc nối với hai chân của motor
4.6 Kiểm tra và sữa chữa mô hình của hệ thống
4.6.1 Kiểm tra công tắc điều khiển gương chiếu hậu
Dụng cụ: Đồng hồ đo VOM, bật đồng hồ ở thang đo vol
Cách kiểm tra Đầu tiên, ta kiểm tra nguồn dương (+) cấp cho công tắc trước, sử dụng đồng hồ đo vol, một đầu kẹp mass sường, một đầu còn lại của đồng hồ, kẹp vào chân số 8, nếu đồng hồ hiển thị đủ 12V, thì có nguồn cấp cho công tắc Ngược lại, để kiểm tra có mass cấp cho công tắc chưa, ta tiếp tục dùng một chân của đồng hồ kẹp vào chân dương, chân còn lại của đồng hồ kẹp vào chân số 7 của công tắc, nếu đồng hồ xuất hiện 12V thì công tắc đã có mass
Tiếp theo, ta kiểm tra các chế độ của công tắc:
+ Ở chế độ Up, ta nhấn công tắc lên chế độ Up, sử dụng một chân đồng hồ kẹp vào mass ( - ), chân còn lại của đồng hồ kẹp vào chân số 4 của gương bên trái ( tương tự gương bên phải kẹp vào chân số 3 ) , nếu đồng hồ xuất hiện 12V, thì chứng tỏ chế độ
+ Ở chế độ Down, ta nhấn cống tắc xuống chế độ Down, sử dụng một chân đồng hồ kẹp vào dương ( + ), chân còn lại của đồng hồ kẹp vào chân số 4 của gương bên trái ( tương tự gương bên phải kẹp vào chân số 3 ), nếu đồng hồ xuất hiện 12V, thì chứng tỏ chế độ Down hoạt động tốt
+ Ở chế Left, ta nhấn công tắc sang chế độ Left, sử dụng một chân đồng hồ kẹp vào mass ( - ), chân còn lại của đồng hồ kẹp vào chân số 5 của gương bên trái ( tương tự gương bên phải kẹp vào chân số 2 ) , nếu đồng hồ xuất hiện 12V, thì chứng tỏ chế độ Left hoạt động tốt
+ Ở chế đọ Right, ta nhấn công tắc sang chế độ Right, ta nhấn cống tắc sang chế độ Right, sử dụng một chân đồng hồ kẹp vào dương ( + ), chân còn lại của đồng hồ kẹp vào chân số 5 của gương bên trái ( tương tự gương bên phải kẹp vào chân số 2 ), nếu đồng hồ xuất hiện 12V, thì chứng tỏ chế độ Right hoạt động tốt
4.6.2 Kiểm tra gương chiếu hậu
Dụng cụ : Đồng hồ đo Vom, bình ắc quy
Khi chưa cấp nguồn, bật đồng hồ ở chế độ đo thông mạch để xác định các chân của motor ( đã xác định ở trên )
Sau đó, sử dụng bình ắc quy để thử, ban đầu ta lấy chân chung của motor kẹp vào dương acquy, chân Up/Down ủa motor kẹp vào mass của ắc quy, nếu thấy tròng kính di chuyển lên trên hoặc xuống dưới, chứng tỏ motor còn hoạt động tốt
Tương tự, ta thử ở chế độ Left/Right, ta lấy chân chung của motor kẹp vào dương accquy, chân Left/Right của motor kẹp vào mass của accquy, nếu thấy tròng kính di chuyển sang bên phải hoặc bên trái, chứng tỏ motor còn hoạt động tốt
Dụng cụ: Đồng hồ đo Vom, bình ắc quy, kẹp cá xấu,
Hình 4.27 Sơ đồ mạch điện bị pan Ở hình trên, thể hiện mạch bị đứt dây ở gương bên trái
Ta kiểm tra bằng cách bật công tắc ở chế độ Up/Down hoặc Left/Right của gương bên trái Khi hệ thống đã đủ nguồn, sử dụng đồng hồ đo điện, bật đồng hồ ở chế độ đo vol, lấy một chân của đồng hồ kẹp vào mass/dương, chân còn lại ta kẹp trước chân motor, nếu đồng hồ xuất hiện 12V, chứng tỏ trước motor, dây dẫn không bị đứt Tiếp tục ta kiểm tra đoạn dây dẫn sau motor, lấy một chân đồng hồ kẹp vào mass/dương, chân còn lại kẹp ở chân chung của công tắc, nếu thấy đồng hồ không xuất hiện 12v, có thể đoạn dây dẫy ở phía sau motor bị đứt, ta thay đoạn dây khác và kiểm tra lại
Hình 4.28 Sơ đồ mạch điện bị pan Ở hình trên, thể hiện mạch điện bị đứt dây ở chế độ Left/Right của gương bên phải
Ta kiểm tra bằng cách bật công tắc ở chế độ Left/Right của gương bên phải Khi hệ thống đã đủ nguồn, sử dụng đồng hồ đo điện, bật đồng hồ sang chế độ đo vol, lấy một chân của đồng hồ kẹp vào mass ( - ) hoặc dương ( + ), chân còn lại của đồng hồ kẹp vào chân trước motor, nếu đồng hồ xuất hiện 12V, thì đoạn dây dẫn hoạt động bình thường, nếu đồng hồ không xuất hiện 12V, có thể đoạn dây dẫn chỗ này đã bị đứt, ta thay đoạn dây dẫn.