Do đóngười ta không ngừng cải tiến hệ thống để nâng cao tính năng của nó.Hệ thống đang được áp dụng trên nhiều xe hiện đại đời mới vì nó cónhiều ưu điểm hơn các hệ thống khác, để hiểu th
THÍCH ỨNG ADAPTIVE CRUISE CONTROL 1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu
Là một hệ thống giúp xe tự động điều chỉnh tốc độ để duy trì khoảng cách an toàn với các phương tiện phía trước.Hệ thống kiểm soát hành trình thích ứng có khả năng duy trì tốc độ theo ý muốn của tài xế, nó còn cảnh báo va chạm và hỗ trợ giảm tốc trong trường hợp cần thiết.Trong trường hợp xe phía trước đột ngột phanh khẩn cấp, xe sẽ phát cảnh báo bằng hình ảnh trên màn hình và âm thanh qua loa, để người lái đạp chân phanh hoặc hỗ trợ phanh giảm tốc.Trên nhiều mẫu xe hiện đại, hệ thống tự động còn có thể dừng hẳn xe theo phương tiện đi trước Khi phương tiện phía trước tiếp tục khởi hành, xe sẽ tự động di chuyển theo.Hệ thống này giúp người lái xe giảm bớt công việc đòi hỏi trí óc trong việc kiểm tra tốc độ của xe từ đó cho phép người lái được thoải mái và an toàn.
- Giữ tốc độ không đổi ở cài đặt do người lái lựa chọn.
- Cảnh báo va chạm và hỗ trợ giảm tốc trong trường hợp cần thiết, nhằm tăng sự an toàn và tính tiện dụng cho người lái xe.
- Tự động giảm ga và thậm chí là tự động phanh (sử dụng bơm từ hệ thống chống bó cứng phanh ABS) khi phát hiện có vật cản phía trước trong các điều kiện giao thông đông đúc để duy trì được khoảng cách an toàn với các xe phía trước.
- Tự động điều khiển bướm ga để tăng tốc xe đạt đến tốc độ đã đinh sẵn khi radar phát hiện khoảng cách phía trước xe đã an toàn.
- Do đó, hệ thống kiểm soát hành trình thích ứng có thể điều chỉnh tốc độ của xe để phù hợp với tốc độ của xe đang di chuyển phía trước và duy trì sự an toàn Lái xe có thể duy trì hoặc tắt chức năng này bất cứ lúc nào bằng cách nhấn ga hoặc chân phanh.
1.1.2.1 Hệ thống ACC truyền thống a) Giới thiệu về hệ thống ACC truyền thống trên xe ô tô
TỔNG QUAN HỆ THỐNG KIỂM SOÁT HÀNH TRÌNH THÍCH ỨNG ADAPTIVE CRUISE CONTROL
Phân loại
THÍCH ỨNG ADAPTIVE CRUISE CONTROL 1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu
Là một hệ thống giúp xe tự động điều chỉnh tốc độ để duy trì khoảng cách an toàn với các phương tiện phía trước.Hệ thống kiểm soát hành trình thích ứng có khả năng duy trì tốc độ theo ý muốn của tài xế, nó còn cảnh báo va chạm và hỗ trợ giảm tốc trong trường hợp cần thiết.Trong trường hợp xe phía trước đột ngột phanh khẩn cấp, xe sẽ phát cảnh báo bằng hình ảnh trên màn hình và âm thanh qua loa, để người lái đạp chân phanh hoặc hỗ trợ phanh giảm tốc.Trên nhiều mẫu xe hiện đại, hệ thống tự động còn có thể dừng hẳn xe theo phương tiện đi trước Khi phương tiện phía trước tiếp tục khởi hành, xe sẽ tự động di chuyển theo.Hệ thống này giúp người lái xe giảm bớt công việc đòi hỏi trí óc trong việc kiểm tra tốc độ của xe từ đó cho phép người lái được thoải mái và an toàn.
- Giữ tốc độ không đổi ở cài đặt do người lái lựa chọn.
- Cảnh báo va chạm và hỗ trợ giảm tốc trong trường hợp cần thiết, nhằm tăng sự an toàn và tính tiện dụng cho người lái xe.
- Tự động giảm ga và thậm chí là tự động phanh (sử dụng bơm từ hệ thống chống bó cứng phanh ABS) khi phát hiện có vật cản phía trước trong các điều kiện giao thông đông đúc để duy trì được khoảng cách an toàn với các xe phía trước.
- Tự động điều khiển bướm ga để tăng tốc xe đạt đến tốc độ đã đinh sẵn khi radar phát hiện khoảng cách phía trước xe đã an toàn.
- Do đó, hệ thống kiểm soát hành trình thích ứng có thể điều chỉnh tốc độ của xe để phù hợp với tốc độ của xe đang di chuyển phía trước và duy trì sự an toàn Lái xe có thể duy trì hoặc tắt chức năng này bất cứ lúc nào bằng cách nhấn ga hoặc chân phanh.
1.1.2.1 Hệ thống ACC truyền thống a) Giới thiệu về hệ thống ACC truyền thống trên xe ô tô
- Hệ thống ACC truyền thống trên xe ô tô là một phần quan trọng của động cơ, giúp điều khiển các bộ phận khác nhau trong xe Hệ thống này bao gồm các thành phần chính như ly hợp, hộp số và cầu sau.
- Ly hợp là bộ phận kết nối giữa động cơ và hộp số Khi người lái đạp đến đáy pedal ly hợp, nó sẽ giúp truyền tải lực từ động cơ sang hộp số để thay đổi số. b) Những vấn đề thường gặp hệ thống ACC truyền thống
* Cách bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống acc truyền thống trên xe ô tô:
- Để giữ cho hệ thống acc truyền thống trên xe ô tô hoạt động tốt, người sử dụng cần bảo dưỡng định kỳ Việc bảo dưỡng bao gồm thay dầu, kiểm tra đĩa ly hợp và trục số, và thay thế bất kỳ linh kiện nào bị hỏng.
- Nếu gặp phải vấn đề với hệ thống acc truyền thống trên xe ô tô, người sử dụng nên đưa xe đến một cửa hàng sửa chữa uy tín để được kiểm tra và sửa chữa. Việc sửa chữa kịp thời sẽ giúp giữ cho xe hoạt động tốt và tránh được những sự cố không mong muốn.
1.1.2.2.Hệ thống ACC động cơ điện
Hệ thống ACC động cơ điện là một loại hệ thống ACC mới được sử dụng trên các xe điện Hệ thống này không chỉ giữ khoảng cách an toàn với xe phía trước, mà còn giúp tiết kiệm năng lượng bằng cách sử dụng thông minh nguồn điện. a) Giới thiệu về hệ thống ACC động cơ điện
- Hệ thống ACC động cơ điện là một phần không thể thiếu trong công nghệ hiện đại Được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, hệ thống này giúp tăng năng suất và giảm chi phí sản xuất.
- Hệ thống acc động cơ điện bao gồm các thiết bị điện tử và cơ khí để điều khiển động cơ điện Nó được sử dụng để điều chỉnh tốc độ và công suất động cơ, giúp cho máy móc hoạt động hiệu quả hơn. b) Nhược điểm của hệ thống ACC động cơ điện
- Tăng hiệu suất và tuổi thọ của hệ thống
- Tiết kiệm năng lượng và giảm khí thải
- Điều khiển chính xác và linh hoạt
- Không gây tiếng ồn và rung động
- Dễ dàng bảo trì và sửa chữa
- Ứng dụng đa dạng trong nhiều lĩnh vực c) Những thách thức của hệ thống acc động cơ điện
Mặc dù hệ thống acc động cơ điện có nhiều ưu điểm, nhưng nó cũng đối mặt với nhiều thách thức Đầu tiên, hệ thống này có thể gây ra nhiễu điện từ các thiết bị điện tử khác, gây ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống Thứ hai, nó đòi hỏi kỹ thuật viên có kiến thức chuyên môn cao để cài đặt và vận hành Thứ ba, hệ thống này có thể gặp sự cố do các yếu tố bên ngoài như sét đánh hoặc mất điện.
1.1.2.3.Hệ thống ACC kết hợp lái tự động
- Hệ thống ACC kết hợp lái tự động là một loại hệ thống cao cấp nhất, kết hợp tính năng của hệ thống ACC truyền thống và lái tự động Hệ thống này cho phép xe tự động điều khiển tốc độ và hướng đi của xe trên đường cao tốc.
- Khi sử dụng hệ thống này, tài xế chỉ cần đưa ra chỉ thị và hệ thống sẽ tự động điều khiển xe Tuy nhiên, tài xế vẫn cần phải giữ tay trên vô lăng và sẵn sàng can thiệp nếu cần thiết. a) Giới thiệu về hệ thống ACC kết hợp lái tự động
- Hệ thống ACC kết hợp lái tự động là một công nghệ tiên tiến được tích hợp trên các phương tiện giao thông như ô tô hoặc xe tải Nó cho phép phương tiện tự động điều khiển tốc độ và khoảng cách giữa các xe trên đường.
- Hệ thống này sử dụng các cảm biến để quét môi trường xung quanh và tính toán ra khoảng cách và tốc độ an toàn cho phương tiện di chuyển trên đường. b) Ưu điểm của hệ thống ACC kết hợp lái tự động
Đặc điểm
- Hệ thống này chỉ có thể được kích hoạt ở tốc độ đạt được tốc độ từ 30 km/h trở lên Trình điều khiển cho phép người lái nhập tốc độ và khoảng cách xác định đối với xe phía trước, khoảng cách này thường dao động từ 1 đến 2 giây ứng với vận tốc đang di chuyển tùy thuộc vào cài đặt của người lái xe, thông tin này được tính từ các tín hiệu radar.
- Nếu giá trị này ngắn hơn giá trị mong muốn, hệ thống sẽ phản ứng theo cách phù hợp với tình huống giao thông bằng cách giảm mô-men xoắn động cơ và tự động kích hoạt phanh xe khi cần thiết.
- Nếu vượt quá khoảng cách mong muốn hoặc đường trống trải, xe sẽ tăng tốc cho đến khi đạt được tốc độ của xe phía trước hoặc tốc độ mong muốn do người lái cài đặt.
- Với những ưu điểm như vậy nên ACC giúp ích rất nhiều cho lái xe ở những cung đường nội đô đông đúc khi phải liên tục thay đổi chế độ giữa dừng và chạy. Bên cạnh đó, nó còn đặc biệt hữu ích ở những cung đường cao tốc, quốc lộ đem lại khả năng an toàn cao hơn cho lái xe.
- Hệ thống mang tính hỗ trợ, có thể làm việc kém hiệu quả khi xe đi vào vùng thời tiết xấu (mưa, sương mù v v) hoặc đường đèo dốc với nhiều khúc cua liên tục.
1.3.Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống. a) Ưu điểm:
* Một số ưu điểm chính của hệ thống kiểm soát hành trình thích ứng bao gồm:
Ưu và nhược điểm của hệ thống
- Ngăn ngừa các tai nạn do tầm nhìn bị che khuất hoặc ở khoảng cách gần.
- Giúp người lái không phải lo lắng về tốc độ của xe, thay vào đó, bạn có thể tập trung nhiều hơn vào những gì đang diễn ra xung quanh mình. b) Nhược điểm:
* Mặc dù hệ thống kiểm soát hành trình thích ứng có nhiều ưu điểm, nhưng nó vẫn chế những hạn chế, như:
- Một trong những lỗi chính của hệ thống này là thực tế nó không hoàn toàn tự chủ Người điều khiển giao thông vẫn phải rèn luyện thói quen lái xe an toàn song song với công nghệ này để mang lại kết quả tốt nhất.
- Trong điều kiện thời tiết bất lợi như mưa hoặc sương mù, hoặc khi xe lái qua đường hầm có thể gây nhầm lẫn cho các cảm biến của hệ thống.
Kết luận chương 1
Hệ thống kiểm soát hành trình thích ứng ACC là một tính năng an toàn thông minh được trang bị trên xe ô tô với mong muốn có thể điều chỉnh vận tốc của xe nhằm tối ưu khả năng lưu thông trên các cao tốc Hệ thống kiểm soát hành trình được coi là một giải pháp tối ưu nhằm giảm thiểu ùn tắc và tai nạn giao thông Hệ thống này được tích hợp với các tính năng an toàn và thông minh khác trên xe, tạo ra tiền đề và là bước đầu cho sự phát triển xe tự hành trong tương lai
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG KIỂM SOÁT HÀNH TRÌNH THÍCH ỨNG ADAPTIVE CRUISE CONTROL TRÊN HONDA CIVIC
Hệ thống kiểm soát hành trình thích ứng adaptive cruise control trên
Hình 2.1.Khu vực của ứng dụng hệ thống kiểm soát hành trình thích ứng
1 Cảm biến khoảng cách và bộ điều khiển
3 Bộ điều khiển can thiệp phanh thông qua ESP
4 Công tắc điều khiển và màn hình hiển thị
5 Can thiệp điều khiển động cơ bằng van tiết lưu điều chỉnh bằng điện
6 Cảm biến tốc độ bánh xe
7 Điều khiển chuyển số bằng phương tiện điều khiển truyền điện tử
Hệ thống kiểm soát hành trình thích ứng (ACC) tích hợp chức năng kiểm soát hành trình cơ bản, tiêu chuẩn, theo đó phương tiện được giữ ở tốc độ không đổi do người lái cài đặt, khi chạy trên đường rộng rãi thì người lái sẽ chạy ở tốc độ hợp lý và cài đặt hệ thống ACC ở mức tốc độ ấy Nó cũng có hiệu lực khi xe phía trước xe có ACC đi nhanh hơn Sự khác biệt cơ bản về chức năng giữa ACC và kiểm soát hành trình (Cruise Control ) tiêu chuẩn là một chiếc xe có ACC sẽ an toàn đi theo một chiếc xe đang đi với tốc độ chậm hơn tốc độ hành trình mà người lái đã đặt ACC.
Nếu chiếc xe phía trước đang di chuyển với tốc độ không đổi, xe có hệ thốngACC sẽ giữ khoảng cách với xe trước Đó là bởi vì khoảng cách giữa hai xe đã được hệ thống cài đặt sẵn và khoảng cách được giữ trong bán kính 200m Thay đổi giữa chức năng này là khi có xe phía trước được hệ thống này sử dụng các cảm biến đo khoảng cách từ mũi xe đến vật thể phía trước bằng sóng radar hoạt động trong dải tần số từ 76 đến 77 GHz.
2.2.2Cấu tạo chi tiết các bộ phận chính trong hệ thống
Cấu tạo hệ thống ACC có thể được chia thành mô hình cấp trên và mô hình cấp dưới Mô hình cấp trên bao gồm gia tốc là đầu vào và vị trí của xe là đầu ra Mô hình cấp dưới có chân ga hoặc phanh làm đầu vào và gia tốc của xe làm đầu ra Sẽ có nhiều thành phần khác nhau liên quan để hình thành một thuật toán cho chuyển động của xe phù hợp với xe phía trước Những thành phần chính bao gồm: Bộ điều khiển, Cảm biến và Giao thức truyền thông (phương thức giao tiếp với mạng CAN)
2.2.3.Mô-đun điều khiển hành trình thích ứng
Chức năng chính của mô-đun điều khiển hành trình thích ứng là xử lý thông tin đến từ radar về sự hiện diện của mục tiêu và xác định mục tiêu chính xác Nếu hệ thống kiểm soát hành trình có thể bao gồm cả cảm biến Radar và Camera thì mô- đun ACC sẽ xử lý và kết hợp thông tin từ cả hai cảm biến để xác định mục tiêu chính xác Nó cũng có trách nhiệm gửi thông tin tương ứng đến mô-đun điều khiển động cơ, mô-đun điều khiển phanh và các mô-đun khác để duy trì khoảng cách đã đặt của hệ thống kiểm soát hành trình.
Bộ điều khiển của xe ACC thường bao gồm hai bộ điều khiển riêng biệt, bộ điều khiển cấp trên và cấp dưới
Hình 2.2 Hệ thống điều khiển của xe ACC Kiểm soát khoảng cách được thiết kế trong mô hình bộ điều khiển cấp trên của xe ACC trong đó quan hệ động học giữa khoảng cách và chênh lệch tốc độ giữa hai xe với vận tốc và gia tốc của xe ACC được sử dụng để tính toán gia tốc mong muốn cho bộ điều khiển cấp dưới Bộ điều khiển cấp dưới sử dụng lệnh tăng tốc mong muốn này để tạo ra các lệnh phanh và ga cần thiết cho xe ACC để theo dõi, kiểm soát khoảng cách do bộ điều khiển cấp trên tính toán Tín hiệu về chênh lệch khoảng cách được tạo ra do sự khác biệt trong chuyển động của xe trước và xe ACC được gửi trở lại bộ điều khiển cấp trên, lúc này sẽ đạt được gia tốc hợp lý với xe phía trước.
2.2.4 Cụm thiết bị điều khiển
Chức năng chính của bộ phận này là lấy thông tin đầu vào từ người lái xe bằng cách sử dụng công tắc trên vô lăng hoặc các công tắc khác được hệ thống kiểm soát hành trình sử dụng và gửi thông tin đến mô-đun ACC và mô-đun điều khiển động cơ để thông báo về thông tin đầu vào ECU sử dụng giao thức truyền thông như mạng kết nối nội bộ (CAN) để giao tiếp với các bộ chuyển mạch truyền đến các cơ cấu chấp hành trên xe.
Hình 2.4 Cụm công tắc điều khiển hệ thống ACC
2.2.5.Mô-đun điều khiển động cơ
Chức năng chính của mô-đun điều khiển động cơ là nhận tốc độ do tính năng kiểm soát hành trình điều khiển sau đó điều chỉnh ga động cơ phù hợp để thay đổi tốc độ xe.
Mô-đun điều khiển động cơ lần lượt giao tiếp với các môđun khác như môđun điều khiển hộp số để thay đổi các bánh răng được điều khiển để tăng hoặc giảm tốc độ Trong chế độ kiểm soát tốc độ, như trong hệ thống điều khiển hành trình, người lái đặt tốc độ mong muốn của xe ACC và hệ thống điều khiển hoạt động bướm ga để duy trì tốc độ mong muốn. Ở chế độ theo sau, góc mở bướm ga được điều khiển bởi tín hiệu nhận được từ bộ điều khiển cấp dưới.Bộ điều khiển cấp dưới xác định góc mở bướm ga mong muốn dựa trên các lệnh tăng tốc mong muốn do bộ điều khiển cấp trên tính toán. Người lái xe vẫn luôn cần phải kiểm soát tay lái của xe khi xe ACC đang ở chế độ theo sau để tránh một tình huống xấu phát sinh khi cần, để có sự tương tác của người lái xe để điều khiển xe ACC để tránh va chạm.
2.2.6.Mô-đun điều khiển phanh
Nếu hệ thống kiểm soát hành trình đang ra lệnh giảm tốc độ thì nó sẽ gửi thông tin đến mô-đun điều khiển phanh từ các cảm biến tốc độ bánh xe ở mỗi bánh xe để giảm tốc độ tương ứng bằng cách sử dụng các hệ thống phanh như hệ thống phanh ABS, hệ thống phân phối lực phanh EBD, hệ thống cân bằng điện tử ESP,….
Hệ thống ACC được thiết kế để mang lại sự thoải mái cho người lái và những hành khách khác và giúp cải thiện sự an toàn trong tình huống lái xe không bằng phẳng hoặc nguy hiểm Xe được trang bị hệ thống ACC sử dụng bộ truyền động bướm ga và bộ truyền động phanh để thực hiện các mục tiêu này.
Yêu cầu của hệ thống phanh là phải áp dụng phanh một cách ổn định mà không vượt quá mức thoải mái có thể được xác định bằng mức giảm tốc tối đa khi áp dụng mô- men xoắn phanh Hệ thống phanh của một hệ thống ACC được điều khiển bởi tín hiệu điều khiển nhận được từ bộ điều khiển cấp dưới Bộ điều khiển cấp thấp hơn tính toán mô-men phanh mong muốn dựa trên các lệnh tăng tốc mong muốn do bộ điều khiển cấp trên tính toán.
Hình 2.4 Điều khiển phanh từ EC
Công tắc hành trình được gắn trên tay lái bánh xe và có một số nút cho phép người lái xe điều khiển hoạt động của hệ thống ACC.
Các công tắc bao gồm:
ON: Hệ thống tại chỗ ở trạng thái “ACC chờ”.
OFF: Hủy hoạt động ACC và đặt hệ thống ở trạng thái “ACC tắt” SET+: Kích hoạt ACC và thiết lập tốc độ hoặc tăng tốc độ mong muốn SET-: Giảm tốc độ mong muốn.
RES: Tiếp tục tốc độ thiết lập.
Coast: Để giảm tốc hoặc hủy chế độ hoạt động của hệ thống ACC Time Gap+: Tăng khoảng cách thời gian
Time gap -: Giảm khoảng cách thời gian
Hình 2.7 Công tắc kiểm soát hành trình thích ứng trên vô lăng
Khi công tắc phanh được tác động vào thì hoạt động kiểm soát hành trình sẽ ngừng hoạt động và hệ thống chuyển sang trạng thái ACC chờ
Hình 2.6 Bàn đạp chân phanh
Các cảm biến
Hệ thống ACC được triển khai bằng cách sử dụng các cảm biến (Lindar, Radar, Cảm biến nhiệt hạch, Cảm biến hình ảnh, Cảm biến siêu âm, …) nhằm tăng hiệu quả phát hiện và độ tin cậy để phát hiện môi trường giao thông phía trước Hệ thống ACC này đi kèm với các tính năng hỗ trợ người lái khác như hệ thống hỗ trợ làn đường và duy trì làn đường để giúp xe đi cùng làn đường khi đang theo sau xe phía trước.
2.3.1.Lidar (Light Detection and Ranging)
Lidar là một phương pháp khảo sát đo khoảng cách tới mục tiêu bằng cách chiếu sáng mục tiêu đó bằng một tia laser xung quanh và đo các xung phản xạ bằng một cảm biến Sự khác biệt về thời gian và bước sóng laser sau đó có thể được sử dụng để tạo mô hình của đối tượng
Hệ thống Lidar có hiệu suất không tốt và hạn chế việc sử dụng của nó trong phạm vi 30 đến 40 mét ảnh hưởng đến những điều kiện thời tiết mưa hoặc sương mù nghiêm trọng
Tuy nhiên hệ thống Lidar lại có giá thành rẻ và cho độ phân giải góc tốt.
Hình 2.7 Hệ thống lidar phát tín hiệu đo khoảng cách
2.3.2.Cảm biến hình ảnh (Vision sensors)
Cảm biến hình ảnh sẽ thu thập hình ảnh bằng cách chụp hình vật thể xác định, sau đó “bức ảnh” sẽ được lưu vào bộ nhớ, và được thực hiện xử lý, phân tích với các thông số như độ thẳng hàng (Aligment), độ tương phản (Contrast), chỉ số mức sáng (Brightness), diện tích (Area), Góc cạnh (Edge), chiều dài (Length), đường kính (Diameter) và đếm số lượng (Object Counting) v.v… Sau đó, Cảm biến hình ảnh căn cứ vào những dữ liệu đã thu thập và phân tích để đưa ra kết quả ở đầu ra. Ứng dụng vào hệ thống ACC, cảm biến hình ảnh có thể xác định sự tồn tại của xe phía trước và gửi tín hiệu đó về cho mô-đun ACC.
2.3.3.Cảm biến siêu âm (Ultrasonic Sensor)
Cảm biến siêu âm được biết đến là một trong những thiết bị đo khoảng cách của các vật thể bằng cách phát ra một sóng siêu âm và chuyển đổi âm thanh phản xạ thành tín hiệu điện Sóng siêu âm trong môi trường được truyền đi nhanh hơn tốc độ âm thanh (tức là âm thanh mà con người có thể nghe thấy được).
Cảm biến siêu âm phát ra các nguồn xung âm thanh có tần số ngắn, tần số cao theo khoảng thời gian đều đặn Chúng lan truyền trong không khí với tốc độ nhanh hơn tốc độ âm thanh.
Hình 2.8 Nguyên lý hoạt động sóng siêu âm Trong quá trình lan truyền trong không khi, chúng gặp vật thể, chúng sẽ phản xạ ngược trở lại dưới một dạng tín hiệu phản hồi và đồng thời bộ xử lý sóng âm sẽ tự động tính toán khoảng cách dựa trên khoảng thời gian sóng được phát ra và tín hiệu trả về Để có thể tính được khoảng cách giữa cảm biến và đối tượng, cảm biến sẽ đo thời gian cần thiết giữa khoảng thời gian phát ra âm thanh của bộ phát đến tiếp xúc với bộ thu.
2.3.4.Đèn phanh Đèn phanh là một tính năng mới được tích hợp vào hệ thống hành trình thích ứng ACC của các dòng xe hiện đại Điều này giúp tăng cường tính an toàn và giảm nguy cơ tai nạn giao thông.
Khi hệ thống ACC hoạt động, đèn phanh sẽ tự động phanh xe nếu có chướng ngại vật xuất hiện trong quá trình di chuyển Điều này giúp giảm tải cho người lái xe và giúp họ tập trung hơn vào việc lái xe
Khi Mô-đun kiểm soát phanh áp dụng phanh theo yêu cầu ACC, nó sẽ phát sáng đèn phanh để cảnh báo các phương tiện phía sau xe ACC đang giảm tốc độ.
Phương thức giao tiếp (mạng CAN)
CAN là viết tắt của Control Area Network – nghĩa là Mạng điều khiển cục bộ.
Là một hệ thống truyền tải dữ liệu nối tiếp ứng dụng thời gian thực Nó là một hệ thống thông tin phức hợp có tốc độ truyền rất cao và đặc biệt là khả năng phát hiện ra hư hỏng.
CAN là hệ thống mạng giao tiếp trên ô tô phổ biến nhất hiện nay.
CAN là một chuẩn giao tiếp cho phép các module khác nhau và các máy tính trên xe ô tô nói chuyện với nhau
Nó như một nhóm các đường dẫn với tốc độ rất cao cho phép các dữ liệu và các lệnh được nén qua lại từ một module khác nhau. Điều này cho phép hệ thống kiểm soát hành trình ACC được kết nối với các các hệ thống như hệ thống điều khiển điện tử của hệ thống động cơ ECU, hệ thống phanh chống bó cứng ABS, hệ thống kiểm soát độ bám đường, hệ thống kiểm soát tay lái, hệ thống cân bằng điện tử,
Hình 2.9 Phương thức giao tiếp mạng CAN với các hệ thống
RADAR ( Radio Detection and Ranging)
Phần lớn các hệ thống ACC ngày nay sử dụng cảm biến RADAR 77GHz Hệ thống RADAR có lợi ích là có thể đo vận tốc tương đối trực tiếp và hiệu suất của chúng không bị ảnh hưởng bởi mưa hoặc sương mù nghiêm trọng.
Radar là thuật ngữ viết tắt của cụm từ tiếng Anh Radio Detection And Ranging (dò tìm và định vị bằng sóng vô tuyến) Hệ thống RADAR phát hiện và định vị các vật thể phản xạ như máy bay, tàu thủy, tàu vũ trụ và các phương tiện bằng hệ thống điện từ Nó hoạt động bằng cách phát ra năng lượng vào không gian và phát hiện tín hiệu dội lại từ một mục tiêu Năng lượng phản xạ không chỉ biểu thị sự hiện diện của mục tiêu mà còn có thể được sử dụng để thu thêm thông tin về mục tiêu bằng cách so sánh nó với tín hiệu được truyền đi.
Hình 2.10 Tầm hoạt động của Radar
Cấu tạo Radar
RADAR (Phát hiện và Phạm vi Radio) phát ra một chùm điện từ từ ăng ten Các tia sáng trong đường đi của chùm tia phản xạ lại. a) b) c) Hình 2.11 Hành trình hoạt động của hệ thống kiểm tra thích ứng a)Xe có ACC tiếp cận xe chậm hơn khi di chuyển với tốc độ không đổi. b)Xe có ACC giảm tốc độ để phù hợp với tốc độ của xe chậm hơn ở phía trước.c)Sau khi xe phía trước tắt, xe có ACC tăng tốc trở lại để đặt tốc độ đã chọn ban đầu.
Bộ cảm biến ACC có cấu tạo như sau:
Hình 2.12 Bộ cảm biến & Điều khiển ACC
Nguồn phát (bộ phát xạ); 4.Thấu kính;
Tiếp điểm nối thấu kính;
Bộ mạch số 1 là trung tâm chi tiết có tín hiệu số Bộ mạch số 2 sử dụng vi điều khiển 16 bit để tính toán để điều khiển tốc độ xe, điều chỉnh điện áp và ghi thông báo vô tuyến Mạch số 3 kết nối với module điều khiển kết nối với hệ thống điện tử của xe và để giao tiếp với mạng CAN Vì các kết nối này rất linh hoạt, chúng cho phép các bảng mạch riêng lẻ được lưu trữ bên trong vỏ ACC SCU.
Hình 2.13 Cấu tạo bộ cảm biến & Điều khiển ACC (ACC SCU)
9:Khung cảm biến được gắn ở lớp vỏ bên dưới.
Nguyên lí hoạt động
Kiểm soát ACC cấu trúc bộ điều khiển:
2.7.1Cấp độ 1: Ở mức xử lý tín hiệu cao nhất này (mức chức năng), các biến vật lý khả dụng trước tiên được đo (tần số, thời gian truyền, tiếng vong, biên độ, ).
ACC tự đo một số thông tin của cảm biến này (chẳng hạn như dữ liệu radar) và cách sử dụng một số giá trị cảm biến từ các cảm biến bên ngoài ( chẳng hạn như cảm biến tốc độ bánh xe của chương trình cân bằng điện tử EPS để kiểm soát động lực học xe).
2.7.2.Cấp độ 2: Ở cấp độ này (mức độ hợp lý), các biến vật lý được đo lường trước đó được xử lý thêm Điều này dẫn đến một danh sách ban đầu các đối tượng radar quan tâm cho hệ thống điều khiển ACC với các thuộc tính "khoảng cách", "tốc độ tương đối" và "vị trí bên". Để xác định độ cong của đường đi, cấp độ này cũng đánh giá các cảm biến động lực học của xe liên quan đến "độ cong quỹ đạo".
Trong bước xử lý tiếp theo này (mức điều khiển), mục tiêu là chọn, từ các đối tượng quan tâm, đối tượng có ý nghĩa đối với hệ thống điều khiển Đây thường là
"phương tiện mục tiêu" Trong hầu hết mọi trường hợp, phương tiện mục tiêu này là phương tiện chạy ngay phía trước phương tiện ACC trong làn đường Ngoại lệ đối với quy tắc này xảy ra chủ yếu khi một trong hai phương tiện phía trước hoặc xe ACC chuyển làn Vì trường hợp như vậy, nó là thuận lợi để có một danh sách với nhiều hơn một đối tượng mục tiêu có thể Quyết định sau đó được chuyển sang cấp độ tiếp theo Để lựa chọn chính xác các phương tiện mục tiêu.
Sau khi đối tượng mục tiêu được chọn, kiểm soát ACC thực tế diễn ra ở cấp độ này Kết quả là "gia tốc điểm đặt của xe” Nếu, theo phân loại ở Cấp độ 3, vẫn còn nhiều hơn một phương tiện mục tiêu trong danh sách, thì các thuật toán điều khiển cho nhiều đối tượng mục tiêu tiềm năng có thể được tính toán và đánh giá sau đó Bước xử lý này cũng có thể bao gồm kiểm soát tốc độ xe và kiểm soát khúc cua.
2.7.5.Cấp độ 5: Ở mức 5, biến đầu ra "gia tốc điểm đặt của xe" từ bước xử lý thứ tư được thực hiện bởi điều khiển theo chiều dọc Để làm như vậy, trước tiên hãy chọn nhánh cụ thể có thể đặt gia tốc mong muốn Đối với gia tốc dương và âm nhẹ, đây là hệ truyền động.
Nếu tốc độ giảm tốc đạt được với mô-men xoắn kéo của động cơ là không đủ,một bộ chuyển đổi sang nhánh điều khiển giảm tốc sẽ diễn ra, sau đó sử dụng việc tạo lực phanh chủ động. Ở cả hai nhánh, có sự bù cho các giá trị nhiễu gây ra bởi sự thay đổi của lực cản (đặc biệt là do thay đổi độ dốc của đường).
Cấp độ cuối cùng của các bước xử lý này liên quan đến việc tạo và điều chỉnh lực của bánh xe Trong nhánh truyền động, điều này chủ yếu ảnh hưởng đến việc điều khiển động cơ, nơi cũng có thể điều tiết bắt nguồn từ hộp số (hệ thống truyền động).
Việc giảm tốc chủ yếu do hệ thống truyền động khí nén hoặc thủy lực gây ra. Chúng tạo ra lực phanh một cách chủ động mà không cần người lái làm bất cứ điều gì (can thiệp phanh chủ động).
Hình 2.14 Cấu trúc cơ bản của bộ điều khiển ACC
Giao diện người lái cho hệ thống ACC rất giống với một hệ thống điều khiển hành trình thông thường Người lái vận hành hệ thống thông qua một bộ công tắc trên vô lăng.
Hình 2.15 Dòng tín hiệu của hệ thống ACC Thông thường, hệ thống ACC gồm có hai chế độ chính là “chế độ kiểm soát tốc độ” và “chế độ theo sau” Xe ACC hoạt động ở chế độ kiểm soát tốc độ khi không có xe phía trước (giống như hệ thống kiểm soát hành trình tiêu chuẩn) Khi gặp xe phía trước xe ACC ở một khoảng cách nhất định (khoảng cách này được xác định bởi phạm vi của cảm biến radar) thì chế độ hoạt động được chuyển sang chế độ theo sau xe Không phải lúc nào xe ACC cũng phải thực hiện các hoạt động ở trạng thái ổn định, nó có thể cần phải thực hiện tạm thời hoạt động, ví dụ nó có thể gặp một xe chạy chậm hơn hoặc dừng lại phía trước trong cùng một làn đường hoặc khi cắt ngang (một xe khác đi vào giữa ACC và các xe phía trước khi xe ACC đang ở xe chạy theo chế độ sau) từ làn đường khác, hoặc phanh đột ngột do xe phía trước áp dụng hoặc tình huống dừng và đi Trong mọi tình huống, khả năng theo dõi gia tốc của xe ACC phải có độ chính xác cao Do đó sự chuyển tiếp giữa các chế độ làm việc cũng là yếu to rất quan trọng trong quá trình vận hành hệ thống.
Khả năng cần thiết nhất của ACC với bộ điều khiển logic là khả năng kiểm soát hành trình trong việc kiểm soát tốc độ ổn định ở tốc độ do người lái thiết lập. Điều này có thể xảy ra khi không có phương tiện nào cần thiết để giảm tốc độ Một chức năng khác của ACC với bộ điều khiển logic là theo dõi một chiếc xe và điều chỉnh theo tốc độ của nó Điều này có nghĩa là nếu một xe chuyển động với tốc độ ổn định thì xe kia chuyển động với cùng vận tốc ở một khoảng cách nhất định Tốc độ tương đối của các phương tiện sẽ chọn khoảng cách được bảo vệ Khoảng cách thời gian là một phần quan trọng trong việc quyết định sự tách biệt thoải mái giữa hai phương tiện, là một trong những yếu tố đầu vào của hệ thống ACC Một thành phần khác của hệ thống ACC là tính năng tránh va chạm, trong đó nếu hệ thống ACC phát hiện ra tác động tiềm ẩn; nó sẽ tác động mạnh hơn vào hệ thống phanh và cố định các đai an toàn Khi tránh được va chạm và đường đi rõ ràng, hệ thống ACC sẽ tiếp tục tốc độ đã đặt Điều chỉnh theo đường cong là một chức năng nữa của hệ thống ACC, bao gồm nhường đường trong việc tiếp tục kiểm soát tốc độ đã đặt khi góc nhìn của cảm biến không đủ ở các đường cong gấp khúc để theo kịp phương tiện mục tiêu trong khi bám đuôi xe ở một khoảng cách an toàn hoặc vừa ý.
Hiển thị và cài đặt điều khiển ACC
Hệ thống ACC sẽ hiển thị thông tin trên bảng taplo và thể hiện đầy
Hình 2.16 Bảng đồng hồ bảng taplo Chú thích:
1.Bảng đồng hồ tốc độ
3.Hiển thị lựa chọn khoảng cách
4.Thể hiện ACC được kích hoạt
Biểu tượng hiển thị ACC hoạt động
Hình 2.17 Biểu tượng hiển thị ACC hoạt động Chú thích: a Hệ thống ACC hoạt động b Hệ thống ACC đang bị lỗi cần khắc phục
2.8.2.Cài đặt điều khiển ACC
Hệ thống kiểm soát hành trình thích ứng được hoat động tương tự với kiểm soát hành trình (Cruise control) và khác nhau ở tốc độ mong muốn.
Có 4 bước để cài đặt:
Bước 1: Cài đặt tốc độ hiện tại.
Bước 2: Cài đặt tăng (+) tốc độ từ 10km/h
Bước 4: Công tắc mở/ đó
Hình 2.18 Bảng điều khiển ACC Hình 2.19 Bảng thiết lập hệ thống ACC Các chức năng Set và Step cũng tương tự nhau vì lý do từng hãng xe sẽ thiết kế để phù hợp Nhấn + kết hợp SET +
Nhấn – kết hợp với điều chỉnh SET – hoặc cài đặt lại
Khi khoảng cách thời gian bị thay đổi, trình điều khiển được thông báo về cài đặt đã chọn Có hai phương pháp hiển thị thông tin đó:
Hình 2.20 Hiển thị các đối tượng mong muốn và tùy chỉnh để chọn đối tượngKhi đã điều chỉnh về cài đặt khoảng cách và tốc độ phù hợp, nếu trên đường di chuyển, radar sẽ thu tín hiệu nếu gặp xe phía trước hay vật cản lạ sẽ hiển thị đối tượng và hệ thống sẽ xử lý để hạ tốc độ động cơ, phanh ABS, hệ thống chống trượt TCS hoặc ESP Khi đã xử lý tình huống kịp thời thì hệ thống ACC sẽ tự mất và bắt đầu cài đặt lại.
Tính năng của ACC được hoạt động ở đường rộng và hạn chế khi ở những con đường hẹp, xấu và dễ kẹt xe nhất là trong thành phố, tốc độ 20 đến 30km sẽ không thể kích hoạt được và khi di chuyển bắt đầu từ 0 đến 50km hoặc 0 đến 60km sẽ dễ phân biệt được trong điều kiện dừng và chạy ở giao thông đô thị Vật cản chắn trên đường không chuyển động cũng làm cho hệ thống ACC hoạt động.
Khi ACC hoạt động dựa vào 2 điều kiện: tốc độ và khoảng cách, nếu không thỏa 1 trong 2 điều kiện trên thì hệ thống không thể hoạt động Khoảng cách càng xa thì khả năng nhận tín hiệu tần số sẽ dễ sai hơn và dù vật thể cản đường cũng sẽ không nhận được và hệ thống ACC không kích hoạt.Do đó, chế độ dừng và đi, chức năng ACC hoạt động bình thường phải được bổ sung thành 2 chế độ vận hành cung cấp cho người lái những chức năng khác nhau Sau đó tài xế sẽ phải điều chỉnh lại những trường hợp, tình huống khác nhau vì phải sử dụng linh hoạt Vì lý do đó, đầu vào sẽ phải cài lại tốc độ nếu muốn di chuyển lại.
Kết luận chương 2
Hệ thống kiểm soát hành trình là tính năng thông minh được thêm vào nhằm duy trì vận tốc của xe trong quá trình vận hành của xe Hệ thống này được phát triển và tích hợp với các tính năng thông minh khác nhằm tối ưu hiệu quả của hệ thống
Hệ thống kiểm soát hành trình thích ứng là một sự cải tiến so với hệ thống kiểm soát hành trình thông thường Hệ thống ACC có khả năng điều chỉnh vận tốc của xe dựa vào điều kiện môi trường xung quanh Các điều kiện này được thu thập và xác định bằng các loại cảm biến trên xe Với các điều kiện đó, bộ điều khiển ACC sẽ tính toán và đưa ra gia tốc phù hợp với mong muốn Gia tốc mong muốn này sẽ được truyền đến các mô-đun điều khiển thân xe, mô-đun điều khiển phanh cũng như bộ điều khiển bướm ga điện tử nhằm đưa ra các điều chỉnh về lực phanh, độ mở bướm ga trên xe một cách tự động, từ đó điều chỉnh được vận tốc của xe Các bộ phận trao đổi tín hiệu bằng hệ thống mạng CAN Do hệ thống ACC là một tính năng hỗ trợ nên ta có thể bật tắt khi cần thiết và việc bật tắt hay điều chỉnh các hệ số mong muốn được thực hiện bởi các công tắc trên vô lăng.
CHƯƠNG:3 BẢO DƯỠNG SỮA CHỮA HỆ THỐNG ACC-
3.1 MỘT SỐ HƯ HỎNG CỦA HỆ THỐNG ACC
Công tắc đèn phanh: vì điều khiển hành trình tự động bị hủy bằng cách nhấn phanh, một số phương tiện, trang bị có thể ngắt điều khiển hành trình nếu không thể phát hiện công tắc đèn phanh.
Đèn phanh: trong một số hệ thống, điều khiển hành trình bị tắt khi đèn phanh sáng Hệ thống đèn độ (chẳng hạn như đèn phanh LED) có thể khiến CCM nghĩ rằng đèn phanh sáng.
Cầu chì và rơle: trên một số phương tiện, cầu chì và rơle được sử dụng để bảo vệ mạch truyền động điều khiển hành trình.
Nếu cầu chì chảy hoặc rơle bị lỗi, hệ thống sẽ không hoạt động.
Cáp xoắn ốc: nhiều xe có gắn công tắc điều khiển hành trình trên vô lăng.
Cáp xoắn ốc bị lỗi có thể khiến mạch mở, ngăn công tắc tiếp xúc với CCM
Công tắc điều khiển: nếu các tiếp điểm bên trong bị mòn, công tắc điều khiển hành trình có thể không tiếp xúc được với CCM Điều này có thể vô hiệu hóa hoàn toàn kiểm soát hành trình hoặc không phản ứng với các chức năng hủy hoặc tăng tốc.
Đèn động cơ: trên một số mẫu xe hiện đại, đặc biệt là những xe được trang bị hệ thống ETCS, kiểm soát hành trình có thể bị vô hiệu hóa nếu có vấn đề về động cơ hoặc hộp số.
Rò rỉ chân không: một số mẫu xe đời cũ sử dụng bộ truyền động chân không để điều khiển bướm ga trong quá trình vận hành điều khiển hành trình Nếu có rò rỉ, hệ thống sẽ không hoạt động.
Cảm biến tốc độ xe: thường trên ô tô có nhiều cảm biến tốc độ xe (VSS) CCM có thể sử dụng nguồn cấp dữ liệu VSS từ ECM, cụm đồng hồ hoặc hộp số Nếu tín hiệu bị mất, CCM không thể phát hiện tốc độ xe và vô hiệu hóa kiểm soát hành trình.
Sự cố về điện: hầu hết các hệ thống điều khiển hành trình đều sử dụng các linh kiện điện hoặc điện tử Vì vậy, bạn cần kiểm tra kỹ lưỡng về điện áp nguồn, dây nối và đầu nối Bất cứ thiết bị nào lỏng lẻo hoặc bị hỏng có thể vô hiệu hóa hệ thống hoàn toàn.
Nếu bộ điều khiển hành trình của bạn không hoạt động đúng, hãy tránh sử dụng cho đến khi được sửa chữa Hệ thống kiểm soát hành trình bị lỗi có thể không hủy hoạt động theo yêu cầu Điều này sẽ tạo ra mối nguy hiểm an toàn cho bạn và những người xung quanh Sau khi tự đánh giá tình trạng kiểm soát hành trình, hãy đưa xe đến cơ sở đáng tin cậy để chẩn đoán và sửa chữa cụ thể.
3.2 BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG ACC (Adaptive cruise control)
Kiểm tra và làm sạch cảm biến: ACC sử dụng cảm biến để theo dõi khoảng cách giữa xe của bạn và xe phía trước Hãy kiểm tra và làm sạch cảm biến ACC định kỳ để đảm bảo nó không bị che khuất bởi bụi, cặn bẩn hoặc mảy may Sử dụng khăn mềm hoặc cọ mềm để làm sạch bề mặt cảm biến.
Kiểm tra và cập nhật phần mềm: Hệ thống ACC có thể được cập nhật phần mềm để cải thiện hiệu suất và tính năng Liên hệ với nhà sản xuất hoặc đại lý ôtô để biết thông tin về các bản cập nhật phần mềm và lịch trình bảo dưỡng.
Kiểm tra hệ thống điện: ACC sử dụng các cảm biến và hệ thống điện để hoạt động Kiểm tra các linh kiện điện như các cảm biến, bộ điều khiển và các kết nối điện để đảm bảo rằng không có sự cố nào xảy ra Nếu phát hiện bất kỳ vấn đề nào, hãy đưa xe tới một cửa hàng sửa chữa ôtô chuyên nghiệp để kiểm tra và sửa chữa.
Kiểm tra hệ thống phanh: Hệ thống ACC liên kết với hệ thống phanh của ôtô để điều chỉnh tốc độ và khoảng cách Kiểm tra hệ thống phanh định kỳ và thay thế linings phanh nếu cần thiết để đảm bảo hoạt động tốt của ACC
KẾT LUẬN Đề tài “Hệ thống kiểm soát hành trình thích ứng – adaptive cruise control (ACC)” là một tài liệu cần thiết cho sinh viên chuyên ngành cơ khí động lực nói chung cũng như sinh viên Khoa Cơ Khí Động Lực Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vĩnh Long nói riêng, là tài liệu giúp cho sinh viên tiếp cận và hiểu thêm về hệ thống ACC Hệ thống này đang dần trở nên phổ biến trên các dòng xe hiện nay.
