Hệ thống ESP trên ô tô

Đồ án chuyên ngành KHÁI QUÁT HỆ THỐNG EPS Trường Đại Học Thuật Sư Phạm Kỹ (Electronic Power Steering) Tp Hồ Chí Minh Sinh viên thực hiện: PHẠM CHÂU VŨ Giáo viên hướng dẫn: Thạc só NGUYỄN NGỌC BÍCH Trưởng môn công nghệ ôtô Bộ môn khung gầm Khoa khí động lực Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố hồ chí minh 2005 KHÁI QUÁT HỆ THỐNG EPS (Electronic Power Steering) GVHD : Thạc só Nguyễn Ngọc Bích SVTH : MSSV : Phạm Châu Vũ 02205062 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG EPS Lòch sử hệ thống EPS So sánh hệ thống EPS với hệ thống lái thường Ưu điểm hệ thống EPS CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG EPS Thư giãn Lòch sử hệ thống EPS Trước đời xe S2000 (xe thể thao) , NSX xe sử dụng hệ thống EPS Một số nhà sản xuất khác quan tâm đến hệ thống có số xe (MR2, EV1…) có hệ thống trợ lực điện thuỷ lực Hệ thống có nhiệm vụ thay bơm truyền thống (bơm dầu) bơm điện Và hãng Honda nhà sản xuất phát triển hệ thống (EPS) Hệ thống không tiêu tốn công suất vô ích đồng nghóa tiết kiệm tiền cho người sử dụng Hãng Honda tập trung nghiên cứu chủ yếu hệ thống : gọn nhẹ không lấy thêm công suất động hệ thống EPS sử dụng lượng điện cần thiết, nhiên cho người lái kiểm soát xe cách xác, dễ dàng với trở lực điện tử Ngoài hệ thống dễ dàng lắp đặt ,đặc biệt với xe động đặt hay phía sau (rất hay xảy tượng bể ống dầu dùng hệ thống lái thường) Những ưu điểm hệ thống EPS (Advances of electronic power steering) Gọn nhẹ, cần bình accu hoạt động Không cần xả gió hệ thống, nhẹ so với hệ thống trợ lực thuỷ lực Ít tốn công suất động kéo bơm thuỷ lực Sử dụng cấu trúc cầu phân áp để đáp ứng theo thay đổi xe Lấy tín hiệu từ cảm biến tốc độ bánh xe để đáp ứng trợ lực mà xe cần Có chức dự phòng cho phép xe trở hệ thống lái thường , hệ thống lái điện bò hỏng CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG Electronic Power Steering SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT CỦA HỆ THỐNG So sánh hệ thống EPS với hệ thống thường Hệ thống EPS Hệ thống thường xem phim , Sự vận hành hệ thống lái trợ lực điện tử (Electronic Power Steering System Operation) EPS gì? (What is EPS ?) Cảm biến góc quay tay lái (Steering sensor) Sự vận hành môtơ điện cấu lái (Electronic motor and steering gear operation) Điều khiển dòng điện tới môtơ hệ thống lái (Steering gear motor current control) Là hệ thống trợ lực lái điện , dùng môtơ điện để dẫn động bơm thuỷ lực dẫn động trực tiếp hệ thống lái , chức hệ thống không phụ thuộc vào tốc độ xe tiết kiệm lượng HÌNH Nếu vô lăng quay phía bên phải,con trượt di chuyển lên , vò trí trượt làm cho điện áp cuộn thứ cấp phía lớn cuộn thứ cấp phía Khi tín hiệu điện áp từ cuộn thứ cấp phía gởi đến hộp điều khiển, hộp điều khiển cung cấp dòng điện đến môtơ điện răng( môtơ điện đặt đồng trục với răng, môtơ quay làm cho di chuyển tạo trợ lực thích hợp cho người lái phía bên phải Khi vô lăng quay phía bên trái , trượt di chuyển xuống phía , vò trí trượt làm cho điện áp cuộn thứ cấp phía lớn điện áp cuộn thứ cấp phía trên, tín hiệu điện áp từ cuộn thứ cấp phía gởi đến hộp điều khiển, hộp điều khiển cấp dòng điện cho môtơ điện , mô tơ điện đặt đồng trục với Khi môtơ quay di chuyển tạo trợ lực thích hợp cho người lái phía bên trái Tín hiệu điện áp từ cuộn thứ cấp phía phía gởi qua giao diện giao tiếp ( giắc cắm ) cảm biến góc quay tay lái đến hộp điều khiển Giao diện giao tiếp nắn tín hiệu dòng xoay chiều từ chuyển đổi cuộn thứ cấp phía cuộn thứ cấp phía thành tín hiệu điện áp chiều khuếch đại tín hiệu lên Phần ứng môtơ điện rỗng, kéo dài qua tâm phần ứng Phần ứng đỡ bạc đạn lắp vào đường kính phần ứng vỏ cấu lái Một đầu phần ứng có cổ góp điện hai chổi than tỳ lên cổ góp nhờ vào lò xo Đầu lại phần ứng có bắn với xoắn Các bánh phần ứng ăn khớp liên tục với bánh trục vít bi Mô tơ dùng hệ thống mô tơ điện chiều với điện áp 12V dòng diện 58A, có khả truyền nhiệt bên để chống nhiệt Mô tơ điện Trên trục vít bi có đai ốc dạng đặc biệt với vòng bi tuần hoàn Bạc đạn lắp rãnh trục vít bi đai ốc có bi tuần hoàn, trục vít có bi tuần hoàn lắp vào cấu lái Trục vít bi đai ốc có bi tuần hoàn có cấu tạo trục vít đai ốc cấu lái có bi tuần hoàn Trục vít bi Vỏ cấu lái có nam châm vónh cửu lõi phần ứng bao quanh nam châm vónh cửu , có khe hở nhỏ lõi phần ứng nam châm vónh cửu Cơ cấu lái Khi quay vô lăng dòng điện cung cấp từ mạch công suất hộp điều khiển qua chổi than cuộn dây phần ứng mát Dòng điện tạo từ trường mạnh xung quanh cuộn dây phần ứng Từ trường bao quanh cuộn dây phần ứng tương tác với từ trường nam châm vónh cửu làm cho phần ứng quay trợ lực theo hướng lái Khi phần ứng quay, bánh nằm trục phần ứng quay dẫn động bánh trục vít quay theo Trục vít bi quay làm cho đai ốc có bi tuần hoàn di chuyển trục , mà đai ốc có bi tuần hoàn vặn cấu lái di chuyển đai ốc có bi tuần hoàn trợ lực cho hệ thống lái theo hướng cần thiết Mạch công suất trợ lực qua trái qua phải cách đổi cực tính chổi than cổ góp Khi chổi than bò đổi cực dòng điện cuộn dây phần ứng bò đổi chiều làm cho phần ứng quay theo chiều ngược lại Đai ốc có bi tuần hoàn thiết kế cho viên bi lăn rãnh trục vít bi rãnh đai ốc có bi tuần hoàn Những viên bi khỏi đai ốc xuống ống sau lại vòng vào trở lại đai ốc theo rãnh (đi tuần hoàn) Tác dụng viên bi làm cho đai ốc di chuyển trục vít bi nhẹ nhàng bò ma sát (Đai ốc) (Trục vít bi) (ống) (Bi thép) Mạch công suất hộp điều khiển bao gồm: mạch dẫn động , cảm biến dòng, transistor FET , rơle công suất rơle dự phòng Tác dụng động chết máy đột ngột vào khúc cua Khi bật công tắc đánh lửa động nổ hộp điều khiển đóng rơle công suất rơle dự phòng hệ thống EPS hoạt động Các rơle thực đóng lại máy phát điện cấp điện áp cho động động nổ hộp điều khiển nhận tín hiệu điện áp từ máy phát công tắc đánh lửa Hệ thống EPS hoạt động động ngừng công tắc vò trí ON Động sử dụng hệ thống lái trợ lực thuỷ lực bò trợ lực động chết máy công tắc vò trí ON khó để quay tay lái, cố gây tai nạn động chết máy lúc vào khúc cua Còn hệ thống EPS hoạt động động chết máy , công tắc vò trí ON nên hệ thống giảm khả gây tai nạn trợ lực lái động chết máy xem hình Hoạt động Khi người tài xế quay vô lăng ,thì tín hiệu điện áp từ cảm biến góc quay tay lái gởi hộp để báo cần phải trợ lực lái , tín hiệu điện áp báo cho hộp biết cần phải trợ lực lái phía cần trợ lực Nếu tài xế quay vô lăng nhiều tín hiệu báo cho hộp biết cần phải trợ lực lái nhiều Khi hộp điều khiển EPS nhận tín hiệu điện áp từ cảm biến góc quay tay lái xem cần trợ lực , hộp điều khiển gởi tín hiệu tới FET( transistor) mạch công suất Mạch dẫn động cung cấp xung điện áp có cực tính phù hợp vói chiều cần trợ lực đến chổi than mô tơ xung điện áp xung vuông có tần số không đổi có thời gian mở thay đổi Mỗi chu kỳ tín hiệu xung vuông khoảng chiều dài thời gian đóng thời gian mở tín hiệu Nếu thời gian mở 40% thời gian đóng 60% chu kỳ dòng qua môtơ làm giảm tốc độ quay môtơ điều, làm giảm trợ lực lái Khi mà thời gian mở chu kỳ 60% thời gian đóng chu kỳ 40% dòng qua môtơ lớn làm tăng trợ lực lái Khi môtơ trợ lực điện vận hành, dòng môtơ qua cảm biến dòng mạch công suất giá trò dòng điện không phụ thuộc vào chiều quay môtơ Cảm biến dòng gởi tín hiệu điện áp hồi tiếp đến hộp điều khiển , dòng qua môtơ vượt giá trò dòng giới hạn điều kiện làm việc bình thường, hộp điều khiển gỏi tín hiệu đến mạch dẫn động mạch công suất làm giảm dòng chống cháy môtơ Nếu quay tay lái lệch nhiều hướng giữ vò trí dòng qua môtơ lớn Trong điều kiện tín hiệu từ cảm biến dòng gới tới hộp , hộp gởi tín hiệu đến mạch dẫn động mạch công suất làm giảm dòng để bảo vệ môtơ Nếu có hư hỏng xẩy hệ thống EPS hộp điều khiển gởi tìn hiệu tới đèn báo lỗi táplô báo cho người lái biết có hư hỏng hệ thống Trong trường hợp hộp điều khiển mở rơle công suất rơle dự phòng để tắt hệ thống EPS trở hệ thống lái tường trợ lực thuỷ lực Nếu bánh trước xe bò cản nhiều , lực từ bánh truyền đến cấu lái Thanh chuyển động để di chuyển đai ốc có bi tuần hoàn trục vít bi nên làm quay trục vít bi phần ứng môtơ Do dó cần phải có giá trò lực để di chuyển đai ốc có bi tuần hoàn làm quay trục vít bi phần ứng, cuộn dây phần ứng phải quay từ trường nam châm vónh cửu Sự cản trở di chuyển đai ốc có bi tuần hoàn, trục vít bi, phần ứng giúp chống lại rung động mặt đường truyền từ cấu lái đến vô lăng Khi rung động mặt đường truyền đến vô lăng lớn, làm di chuyển trục bánh bên bán trục trượt cảm biến góc quay tay lái Khi hộp điều khiển nhận tín hiệu từ cảm biến góc quay tay lái đảo cực cuộn dây phần ứng để trợ lực làm giảm rung động mặt đường đến cấu lái Vì , cấu lái trợ lực điện làm giảm rung động mặt đường truyền từ bánh trước đến tay lái Em xin trân trọng cám ơn thầy khoa khí động lực , đặc biệt thầy Nguyễn Ngọc Bích tận tình giúp đỡ,cố vấn cho em hoàn thành đồ án Em xin trân trọng cám ơn ! The end ... Power Steering System Operation) EPS gì? (What is EPS ?) Cảm biến góc quay tay lái (Steering sensor) Sự vận hành môtơ điện cấu lái (Electronic motor and steering gear operation) Điều khiển dòng... trục vít quay theo Trục vít bi quay làm cho đai ốc có bi tuần hoàn di chuyển trục , mà đai ốc có bi tuần hoàn vặn cấu lái di chuyển đai ốc có bi tuần hoàn trợ lực cho hệ thống lái theo hướng cần... đường Khi có trở bánh trước xe xe quay tay lái , xoắn quay trục bánh bên bán trục Hoạt động làm cho chốt di chuyển rãnh xoắn trượt làm cho trượt di chuyển lên xuống XEM HÌNH Trục bánh bên bán