Huyên Đề 1 tìm hiểu hệ thống cân bằng Điện tử trên ô tô du lịch

TOM TAT KHOA LUAN Đề tài “Tìm hiểu hệ thống cân bằng điện tử trên 6 tô du lịch” tập trung chủ yếu về việc tìm hiểu về cầu tạo, nguyên lí hoạt động và mô phỏng lại các chế độ của hệ thống

BO GIAO DUC VA DAO TAO

TRUONG DAI HOC NGUYEN TAT THANH

KHOA KY THUAT - CONG NGHE

NGO THANH TAM

TP HO CHi MINH, THANG 12/2022

BO GIAO DUC VA DAO TAO TRUONG DAI HOC NGUYEN TAT THANH KHOA KY THUAT - CONG NGHE

NGUYEN TAT THANH

CHUYEN DE 1

TIM HIEU HE THONG CAN BANG DIEN TU

Sinh viên thực hiện

‘NGUYEN TIEN DUNG :1900008986

:LƯU TƯỜNG KỲ :1900006472 :HUỲNH VĂN THU :1900009404 :NGÔ THÀNH TÂM :1900008443 :Th§ PHAN QUANG ĐỊNH :19DOT2D

:2019 - 2023

TP HO CHi MINH, THANG 12/2022

TRUONG ĐẠI HỌC NGUYEN TAT THANH CONG HOA XA HOI CHU NGHIA VIET NAM KHOA KY THUAT —- CÔNG NGHỆ Déc lap — Tw do — Hanh phiic

Bộ môn chuyên đề 1

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP

Sinh viên thực hiện: Phan Văn Ngọc Ngà MSSV: 1911549610

Ngành: Công nghệ - Kỹ thuật ô tô

1 Tên đề tài khóa luận:

TÌM HIẾU HE THONG CAN BANG DIEN TU TREN O TO DU LICH

2 Nội dung chính đề tài:

- Nghiên cứu lí thuyết hệ thống cân bằng điện tử

- _ Hoàn thành báo cáo và thuyết trình về đề tài

3 Kết quả đạt được:

- Hoan thién bai bao cao

- Thuyét trình bài báo cáo

- _ Hiểu được nguyên lí hệ thống cân bằng điện tử

5 Ngày giao đề tài: 15/10/2022 6 Ngày nộp đề tài: 20/11/2022

7 Kết luận: Nội dung và yêu cầu của dé tài đã được thông qua bởi:

Họ và tên người hướng dẫn Ky tên

Tp Hô Chí Minh, ngày 20 tháng Ll năm 2022 TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DÂN CHÍNH

LOI CAM KET

Tôi xin cam kết rằng đề tài nay duoc tién hanh mét cach minh bach, công khai Mọi thành quả đều dựa trên sự cô gắng, nỗ lực của bản thân nhóm cùng với sự giúp đỡ

không nhỏ từ đơn vỊ

Các số liệu và kết quả nghiên cứu được đưa ra trone đồ án là trung thực và không sao chép hay sử dụng kết quả của bất kỳ đề tài nghiên cứu nảo tương tự Nếu như phát hiện rằng có sự sao chép kết quả nghiên cứu đề những đề tài khác bản thân tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

Tp Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 11 năm 2022

KÝ TÊN

(Ký và ghỉ rõ họ tên)

LOI CAM ON

Trong thời gian thực hiện đề tài, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cô, p1a đỉnh và bạn bẻ Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Th§ Phan Quang Định, người đã tận tỉnh hướng dẫn chỉ bảo em trong suốt quá trình làm khoá luận

Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường ĐH Nguyễn Tat Thành nói chung, các thầy cô trong trong khoa Kỹ thuật —- Công nghệ nói riêng đã truyền dạy cho em kiến thức về các môn đại cương, môn chuyên ngành, giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học

tập

Cuối củng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đề tài

ll

TOM TAT KHOA LUAN

Đề tài “Tìm hiểu hệ thống cân bằng điện tử trên 6 tô du lịch” tập trung chủ yếu về việc tìm hiểu về cầu tạo, nguyên lí hoạt động và mô phỏng lại các chế độ của hệ thống

Hệ thống cân bằng điện tử là bộ phận thiết yếu trên các xe ô tô ngày nay, nhằm hạn chế sự trượt quay ở bánh xe khi và lật khi quay vòng Hệ thống cân bằng điện tử kết

hợp với hệ thống phanh giúp cho xe ôn định tốt hơn, cảm giác lái được nâng cao, hạn

chê tại nạn đáng tiệc xảy ra

IV

MUC LUC

Trang

DANH MUC BANG BIEU

Trang

Vi

DANH MUC SO DO, HINH VE

Trang

vn

DANH MUC TU VIET TAT

Tw viet tat Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiêng Việt ESP Electronic stability program nak nad SA và ESC Electronic stability control He thong can bang điện tử ABS Anti — lock brake system Hệ thông phanh chông bó cứng, TCS Traction control system Hệ th ống ch ống trượt

ASR Anti slip regular

vill

CHUONG 1 GIOI THIEU DE TAI

1.1 Giới thiệu đề tài"

Công nghệ cân bằng điện tử xuất hiện đầu tiên vào năm 1987 trên chiếc Mercedes Benz Với nguyên bản là hệ thông kiếm soát độ bám đường Từ những năm 1990 đến nay, thì hệ thống này được các nhà sản xuất ô tô chú trọng vào nghiên cứu, phát triển

và sử dụng trên các mẫu xe

ESP là một trong những hệ thống trang bị an toàn và tiêu chuân đề lựa chọn xe ô tô Hoạt động dựa trên sự kết hợp giữa các hệ thống như: Phanh chống bó cứng ( ABS) vệ thông chống trượt ( TCS hay ASR) Giúp chiếc xe của bạn có thê chủ động hơn trong các tình huống di chuyến Hệ thống này được coi là công nghệ phanh chủ động áp

dụng cho từng bánh riêng biệt của xe Với mục đích là nhằm ổn định thân xe khi xe bị

mắt cân bằng đi vào đường trơn trượt hoặc đi tốc độ cao Nếu người điều khiến bị mắt kiểm soát tay lái Hệ thông ESC sẽ kế hợp Với hệ thống phanh để điều chỉnh lại hướng lái Cùng với đó là nó sẽ giúp xe giảm công suất giúp người lái có thế nhanh

chong lay lại lái

Hệ thống ESP/ ESC không chỉ hoạt động trên những cung đường ấm ướt hay băng giá Mà hệ thống còn hỗ trợ tốt khi xe tăng tốc, quay vòng Đặc biệt ESC sẽ giúp bạn phát hiện và ngăn chặn nguy cơ bị trượt bánh xe

Hình 1.1 Frank-Werner Mohm — người phát mình hệ thống cân bằng điện tứ

Hệ thống cân bằng điện tử ESC còn có những tên gọi khác nhau, tùy thuộc vào từng hãng sản xuất xe Audi, Mercedes Benz sẽ gọi hệ thống cân bằng điện tử ESP

(Electronic Stability Program) Trong khi d6 thi Lexus va Toyota lại gọi là hệ thống can bang dién tir VSC (Vehicle Stability Control)

1.2 Tính cấp thiết của đề tài

Ngành công nghiệp ô tô được đánh giá là một trong những ngành công nghiệp di đầu, kéo theo sự phát triển của các ngành công nghiệp khác Vì vậy, sự phát triển mạnh

mẽ của ngành công nghiệp ô tô được xem là nhân tố tác động tích cực thúc đây các ngành có liên quan phát triển, tạo động lực xây dựng nền công nghiệp hóa, hiện đại

hóa đất nước

Nguyên nhân gây tai nạn ô tô do mất kiếm soát tay lái được thống kê ở mỹ lên đến

11%") Đặc biệt hơn, chất lượng đường giao thông ở Việt Nam còn kém hơn nhiều,

mất kiêm soát tay lái là điều khó tránh khỏi Chính nguyên nhân đó, hệ thống cân bằng điện tử trên ô tô là một phần vô cùng cấp thiết Nhận thấy được sự cần thiết đó nhóm chúng em quyết định chọn nghiên cứu về hệ thống ESP

Đề tài “Tìm hiểu hệ thống cân bằng điện tử trên ô tô du lịch” này sẽ phân tích cầu tạo, nguyên lí và mô phỏng thực tế hoạt động hệ thống này

143 Mục tiêu của đề tài

Đề tài nhằm thực hiện mục tiêu sau:

- _ Khái quát vẻ hệ thống cân bằng điện tử

- - Sơ đồ mạch điện và nguyên lí làm việc hệ thông cân bằng điện tử

- _ Thiết kế và mô phỏng hệ thống cân bằng điện tử trên phần mềm

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu

Tiến hành nghiên cứu hệ thống cân bằng điện tử trên ô tô du lịch của các hãng xe Audi, Mercedes, Toyota

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu

Dựa trên cơ sở lý thuyết, thực tiễn qua quá trình học tập tìm hiểu về cấu tạo, nguyên

lý hoạt động và các sơ đề hệ thống mạch điện trên hệ thống cân bằng điện tử Tham khảo các tài liệu hệ thống cân bằng điện tử của các hãng, từ đó đưa ra ý tưởng và xây dựng lưu đồ giải thuật đề mô phỏng qua các phần mềm

1.5 Phương pháp nghiên cứu

1.5.1 Phương pháp nghiên cứu tài liệu

Theo phương pháp nghiên cứu thu thập thông tin khoa học trên cơ sở nghiên cứu

các văn bản, tài liệu đã có sẵn và bằng các thao tác tư duy lôpIc để rút ra kết luận sau

đó thực hiện trên cơ sở mô phỏng lý thuyết Tìm hiểu trên tài liệu nghiên cứu của những người có kinh nghiệm về hệ thống cân bằng điện tử và được mô phỏng trên mô hình để kiêm nghiệm, nghiên cứu tạo ra một mô hình hoàn thiện nhất

1.5.2 Phương pháp nghiên cứu cụ thể

Các bước thực hiện:

- Bước l1: Thu thập, tìm hiểu các tài liệu viết về hệ thống cân bằng điện tử

- Bước 2; Sắp xếp các tài liệu khoa học thành một hệ thống lôp1c chặt chẽ theo từng bước, từng đơn vị kiến thức, từng van đề khoa học có cơ sở và bản chất nhất định

- Bước 3: Đọc, nghiên cứu và phân tích các tài liệu nói về hệ thống cân bằng điện tử, phân tích kết cấu, nguyên lý làm việc một cách khoa học

- Bước 4: Tổng hợp kết quả đã phân tích được, hệ thống hoá lại những kiến thức (liên

kết từng mặt, từng bộ phận thông tin đã phân tích) tạo ra một hệ thống lý thuyết đầy đủ

và sâu sắc

1.6 Cấu trúc đề tài

Nội dung đề tài gồm 5 chương:

- - Chương l: Giới thiệu đề tài

- _ Chương 2: Cơ sở lí thuyết

- _ Chương 3: Ý tưởng và giải pháp thực hiện

- _ Chương 4: Mô phỏng đề tài trên phần mềm giả lập

- _ Chương 5: Kết luận và kiến nghị

CHUONG 2 CO SO LI THUYET CUA HE THONG

CAN BANG DIEN TU

2.1 Nhiệm vụ, phân loại hệ thống can bang điện

2.1.1 Nhiệm vụ”!

Trong quá trình lái xe, người lái có thể phải đối mặt với các nguy: lệch góc lái, trượt

bánh, văng đầu xe, trượt đuôi xe khi vào cua hay di chuyên xe ở tốc độ cao, hoặc di chuyên trên mặt đường xấu

Chức năng của hệ thống cân bằng điện tử là giúp người lái sẽ có thêm sự hỗ trợ để

kiểm soát được các tình huống rủi ro khi không kịp phản ứng, nhất là khi lái những

chiếc xe gầm cao Xe gầm cao thường dễ bị văng, lật khi đánh lái gấp hoặc va chạm,

tuy nhiên khi được trang bị hệ thông ESP thì những rủi ro này không còn là nỗi lo của

người lái nữa

Bên cạnh đó, hệ thống ESP còn giúp bánh xe tăng khả năng bám đường, tránh mắt lái khi tăng tốc đột ngột và giúp ô tô giữ được cân bằng tối đa

2.1.2 Phân loại"!

Một số loại hệ thống cân bằng điện tử:

- Hang Audi: Electronic Stability Program (ESP)

- Hang BMW: Dynamic Stability Control (DSC)

- Hang Jaguar: Dynamic Stability Control (DSC)

- Hang xe Lexus: Vehicle Skid Control (VSC)

- Xe Porsche: Porsche Stability Management (PSM)

- Hang xe Volkswagen: Electronic Stability Program (ESP)

- Hang Volvo: Dynamic Stability Traction Control (DTSC)

Tuỷ thuộc vào từng loại xe và hãng sản xuất mà hệ thống cân bằng điện tử sẽ được cân nhắc lắp đặt sao cho phù hợp Thông thường, các dòng xe đi kèm phụ kiện chính hãng đảm bảo sự tương thích, chất lượng cũng như chủ xe được hưởng chính sách bảo

hành tốt nhất

2.2 Cầu tạo, nguyên lí hoạt động của hệ thống cân bằng điện tử

2.2.1 Cấu tạo của hệ thống cân bằng điện tử!"

Tùy vào từng hãng xe có thiết kế thêm bớt một số bộ phận nhằm tăng tính chính xác

và phong cách riêng biệt Nhìn chung, hệ thống ESP thông thường gồm 5 bộ phận chính:

- _ Bộ điều khiến thủy lực

- Cam biến tốc độ bánh xe

- Cam bién góc lái

- Hệ số trượt và cảm biến gia tốc ngang

- Bộ vị xử lí điều khiên động cơ

Hinh 2.2 Vi tri cam bién trén 6 t6

2.2.2 Nguyên lí hoạt động của hệ thống cân bằng điện tử”!

Khi xe quay vòng ở tốc độ cao mà người lái đánh lái thiếu sẽ gặp tình trạng bị trượt bánh trước (Understeer) khiến xe có xu hướng bị văng ngang ra khỏi cung đường dự kiến, từ đó dẫn đến nguy cơ lật xe hoặc øây tai nạn Nếu xe được trang bị ESC, khi bắt đầu có xu hướng trượt ngang, cảm biến trượt ngang và góc đánh lái sẽ gửi tín hiệu về hộp điều khiến, dựa vào đó ESC sẽ tính toán và điều khiến thực hiện việc chủ động tạo

một lực phanh ở bánh xe phía đôi điện với hướng xe bị trượt, có tác đụng như một tâm quay tạo ra mô men bù lại lực trượt ngang, nhờ đó giữ xe ở trạng thái ôn định và di

chuyên theo đúng hướng dự kiến

Trong trường hợp xe quay vòng ở tốc độ cao và đánh lái quá nhiều khiến đuôi xe

trượt khỏi hướng lái dự kiến (Oversteer) Khi nhận được thông tin, hộp điều khiến

ESC citing em đi tín hiệu điều khiển thực hiện phanh bánh trước theo phía đối điện hướng đuôi xe bị văng, lực phanh tạo thành tam quay sinh ra m6 men bu gitr cho xe ở trang thái cân bằng và di chuyên ôn định về phía trước theo đúng như mong muốn Nếu đường quá trơn trượt, lốp quá mòn hay áp suất hơi không đúng tiêu chuân làm giảm khả năng bám đường, hoạt động của ESC có thể bị ảnh hưởng, thậm chí không phát huy tác dụng Khi ESC làm việc, đèn cảnh báo trên đồng hồ sẽ sáng nhấp nháy Trên tất cả các mẫu xe có trang bị ESC đều có một công tắc kích hoạt hoặc tạm ngắt chế độ hoạt động, nhưng để đảm bảo an toàn, tốt nhất nên luôn đề ở chế độ kích hoạt

No braking by driver

ESP auto brake

(none ABS)

* ESP

Conventional

brake

(ABS not operating)

occurs 5P operation

2: ASA operatia 1: The slip occurs

Ñ T under ESP operation ESP

Hình 2.3 Nguyên lí hoạt động khi quay vòng có hỗ tre ESP

2.3 Giới thiệu về phần mềm Carsim?!

2.3.1 Khái niệm và lịch sử hình thành

a Lịch sử hình thành

CarSim là sản phâm phần mềm của Tập đoàn Mechanical Simulation (USA) — mét công ty phần mềm chuyên về động lực học xe được thành lập năm 1996, Tiền thân của tập đoàn là Trường Đại học của Viện nghiên cửu giao théng van tai Michigan (UMTRI) Cho đến nay Mechanical Simulation (USA) đã có hơn 30 năm kinh nghiệm xây dựng và phát triển các phần mềm đề mô phỏng động lực học xe

Các sản phâm của Tập đoàn Mechanical Simulation

- CarSim: Mô phỏng động lực học các loại xe ô tô 4 bánh, xe tải nhẹ, xe tải

nhỏ, xe ô tô đua; xe có hoặc không có rơ moóc với các phiên bản mô phỏng

- - Được phát triển liên tục kế từ năm 1990

- - Dùng mô hinh toán học dạng tham số đề tái tạo hành vi động lực học cấp độ

hệ thống

- _ Giao điện người ding dé hoa (GUI) dé str dung, céng cu VS Visualizer cho

phép xem mô phỏng với đồ thị và hình ảnh động thực tế

File Edit Datasets Libraries Tools View Help

` 4 d4 ˆ j5 ì Run 275 ; 9

Back Forward Home Previous Next New Save Undo Redo Lib too! Pars file Delete Sidebar Refresh Help Lock

us Test specifications Run control with simulink Results(post processing)

Vehicle configuration:Ind_Ind + Animate Set |

You can write notes bere for this dataset 3 Ch — Run mows [Send to simutinkeal (Models: ie Set run color

Plot Show more plots: )_¥

¥ Show more options on this screen Output variables Show only these plots

Miscellaneous data ~

Road/wind/mise,: v | {No dataset selected } iv

Override time step Road/wind/misc.: x Overnide time and distance settings Road/wind/mise.: v

Advanced settings Overlay animations and plots with other runs Override driver controls

B-Class, sports car SIM nee View Echo file with initial conditions ~ Save Revert Edit MECHANICAL SIMULATION {CS B-Class}

Hình 2.4 Man hinh giao điện cua Carsim