PARKING ASSIST SYSTEM HỆ THỐNG ĐỖ XE

CÓ TÀI LIỆU THAM KHẢO KÈM THEOTừ trước đến nay ngành công nghiệp ô tô luôn là một ngành phát triển và đi đầu về công nghệ. Một chiếc xe không đơn thuần chỉ là một phương tiện đi lại nữa mà nó có thể hỗ trợ con người rất nhiều trong việc điều khiển thậm chí là thay thế cho họ. Với mức dân số và nhu cầu đi lại của con người làm số lượng xe hoạt động ngày càng nhiều đẫn đến việc không gian để xe ngày bị thu hẹp. Điều đó làm cho việc đỗ xe mất rất nhiều thời gian và vất vả thậm chí là không thể đỗ xe được. Để giải quyết vấn đề đó con người đã phát triển một hệ thống đó là hệ thống hộ trợ đỗ xe thông minh.

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ

HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

HỆ THỐNG ĐỖ XE TỰ ĐỘNG (PARKING ASSIST SYSTEM)

GVHD: Nguyễn Trung Hiếu

Trương Nữ Quỳnh Như Đoàn Phước Tấn

Nguyễn Trọng Đạt

Lê Ngọc Hân Đinh Công Lưu

Mục lục

II.Lịch sử ra đời và phát triển 4

III.Cấu tạo tổng quát 5

đỗ xe mất rất nhiều thời gian và vất vả thậm chí là không thể đỗ xe được Để giảiquyết vấn đề đó con người đã phát triển một hệ thống đó là hệ thống hộ trợ đỗ xethông minh.

II.Lịch sử ra đời và phát triển

1.Lịch sử ra đời

Hệ thống đỗ xe tự động Intelligent Parking Assist System là sản phẩm được pháttriển bởi Toyota Motor Corporation lần đầu tiên vào năm 1999 trên mô hình xeHybird Prius và Lexus

Phiên bản đầu tiên của hệ thống đã được triển khai trên xe Hybird Prius và đượcbán tại Nhật vào năm 2003

Đến năm 2006 thì một phiên bản nâng cấp đã ra mắt lần đầu tiên bên ngoài thịtrường Nhật trên các dòng sedan hạng sang Lexus LS

Và đến năm 2009 thì xuất hiện trên thế hệ thứ ba dòng xe Prius được bán ở Mỹ,khu vực châu Á và châu Âu

2.Tên gọi của các hãng xe

Toyota: Intelligent Parking Assist System (IPAS)

Lexus: Advanced Parking Guidance System (APGS)

Mercedes – Benz: Active Parking Assist (APA)

Mazda: Reverse Park Assist (RPA)

Volkswagen: Park Assist (PA)

Honda: Smart Parking Assist (SPA)

Huyndai: Smart Parking Assist System (SPAS)

Ford: Active Park Assist (APA)

III Cấu tạo tổng quát

1 Cảm biến.

a Cảm biến siêu âm

Cảm biến siêu âm được đặt ở phía trước và phía sau xe( sáu cảm biếntrước và sáu cảm biến sau ) Trong đó có hai cảm biến phía trước và haicảm biến phía sau nằm bên hông xe để làm nhiệm vụ dò tìm không gian

đỗ xe thích hợp, còn các cảm biến còn lại là để dò tìm khoảng cách tớivật cản trong quá trình đỗ xe

Cảm biến siêu âm được chia ra làm 2 loại:

+ Loại 1: sử dụng 2 cảm biến tức là 1 cảm biến phát ra sóng siêu âm và 1cảm biến nhận lại sóng siêu âm dội lại từ vật cản và tính toán khoảng thờigian

+ Loại 2 : người ta không dùng 2 cảm biến nữa mà người ta dùng 1 cảmbiến để thực hiện 2 chức năng phát và thu sóng siêu âm

Nguyên lý hoạt động của cảm biến siêu âm:

Khi có tín hiệu từ bộ chuyển đổi tín hiệu và tới đĩa điện từ , đĩa điện

từ sẽ làm máy nhôm nóng lên và tạo ra sóng âm truyền trong không gian.Khi gặp vật cản thì sóng âm dội lại, chính sóng bị dội lại làm màng nhômrung thêm lần nữa Khoảng thời gian giữa 2 lần rung này chính làkhoảng thời gian sóng đi trong không gian và dội ngược lại cảm biến siêu

âm nhận được Tín hiệu này sẽ lọc lại và tính toán sau đó gửi về ECU hỗtrợ đỗ xe Khi cảm biến siêu âm phát ra sóng nó kích thích màng nhômbằng đĩa điện từ nếu sóng đi trong khoảng thời gian 900 µs mà chưa nhậnđược sóng phản hồi thì sẽ có thêm 1 làn sóng siêu âm mới được hìnhthành tức là đĩa điện từ kích thích màng nhôm rung lần tiếp theo để tạo ralàn sóng mới và tính toán lại Phạm vi đo các cảm biến siêu âm khoảng từ0.25 đến 1.5 m

b Cảm biến hình ảnh

Camera được đặt ở phía sau xe nó sẽ thu nhận hình ảnh thực tế từ phíasau xe rồi được đưa lên màn hình hiển thị để người tài xế quan sát hìnhảnh thực tế từ phía sau xe

2 Hệ thống trợ lực lái

Tay lái trợ lực thủy lực (Hydraulic Power Steering, HPS)

Để việc điều khiển tay lái được nhẹ nhàng,mà không làm chậm phản ứnglái, các nhà sản xuất ô tô trang bị hệ thống lái thủy lực Ở hệ thống trợ lựcthủy lực, thanh răng được hàn thêm 1 pít tông, và được đặt trong ống xylanh (rack housing) Ở 2 đầu xy lanh nối với 2 ống thủy lực được điềukhiển bởi van thủy lực (hydraulic control valve) Van thủy lực được điềukhiển bởi trục lái Khi tài xế bẻ tay lái, van thủy lực sẽ cung cấp thủy lựcvào một đầu xy lanh, đẩy pít tông về phía bên kia

Tay lái trợ lực điện (electrically assisted power steering system)còn được gọi tắt

là Tay lái điện (Electric Power Steering, EPS)

EPS gồm các thành phần: 1/ Bánh răng trục lái 2/ Cảm ứng mô men xoắn tay lái.3/ Vỏ bọc thanh răng và bánh răng 4/ Động cơ điện 5/Vít me bi 6/ Thanh rănglái 7/ Dây đai Ngoài 7 thành phần nêu trên, còn phải kể đến bộ điều khiển trongtâm (ECU), trong đó có cảm biến tốc độ xe ECU có nhiệm vụ tiếp nhân dữ liệu từcảm ứng mô men xoắn tay lái và tốc độ xe và ra lệnh cho động cơ điện hoạt động.Động cơ điện tác động đến thanh răng lái thông qua vít me

So sánh EPS và HPS :

EPS phát triển nhanh chóng vào những ưu thế sau :

Ở HPS, xe chạy càng nhanh tốc độ bơm thủy lực càng mạnh tay lái trở nên rấtnhạy nhiều khi vượt quá khả năng kiểm soát của tài xế, trong khi EPS sử dụng cảmbiến tốc độ nên mức độ trợ lực luôn thích hợp.

HPS phức tạp hơn, nặng hơn và chiếm không gian nhiều hơn EPS HPS sử dụngdầu khoáng để vận hành, do vậy bơm thủy lực phải hoạt động liên tục đòi hỏi động

cơ cũng phải hoạt động liên tục, trong khi ở EPS chỉ khi bẻ lái đông cơ điện mớihoạt động nhờ ngồn điện cung cấp từ ắc quy Nhờ đặc tính này xe sử dụng EPS cóthể được trang bị công nghệ tiết kiệm nhiên liệu stop-start Theo tính toán của cácnhà chuyên môn, EPS giúp xe tiết kiệm nhiên liệu từ 2 đến 3% so với HPS

Như vậy: EPS giúp hệ thống hỗ trợ đỗ xe tự động đánh lái trong chế độ đỗ xe hỗ

Hình 2-6a Led báo hiệu Hình 2-6b Còi báo

Màn hình hiển thị và nút điều khiển

Hình 2-8 Màn hình hiển thị

Màn hình hiển thị ở đây hiển thị hình ảnh thực tế từ phía sau xe( do camerathu hình từ phía sau xe ), ở loại này có hình ảnh mô phỏng khoảng cách xe tới vậtcản thay thế cho đèn led hiển thị

Nhìn chung:

Có hai loại phổ biến của hệ thống hỗ trợ đậu xe Đầu tiên là một cảnh báo âmthanh đơn giản chỉ ra rằng chiếc xe đang đến gần một đối tượng ra khỏi tầm nhìn.Thứ hai là một máy ảnh và video giám sát hệ thống tinh vi cung cấp các trình điềukhiển với một cái nhìn của các điểm mù

Nguyên lý làm việc:

Hệ thống sử dụng công nghệ siêu âm để xác định khoảng cách của xe và mộtđối tượng Một hệ thống siêu âm phát sóng âm thanh tần số cao vô hại ra sau đó

các sóng này vang vọng trở lại với các cảm biến, nơi chúng được xử lý để đokhoảng cách từ xe đến vật cản

Cảnh báo chuông cảnh báo được đặt phía trước và phía sau xe Một số hệthống tích hợp một loạt các đèn LED (diode phát sáng) vào bảng điều khiển hoặctrần xe cho một cảnh báo trực quan để bổ sung cho các âm thanh cảnh báo khoảngcách từ xe đến vật cản

- Khi khoảng cách nhỏ hơn 1.5m đèn led xanh sáng, tiếng còi bíp vs tần sốthấp

- Nhỏ hơn 1m đèn xanh vàng đỏ sáng tiếp bíp nhanh hơn

- Nhỏ hơn 0.5m đèn xanh vàng đỏ sáng lên và tiếng bíp nhanh hơn nữa

- Nhỏ hơn 0.3m 3 đèn sẽ nhấp nháy và có tiếng bíp là liên tục

hệ thống sử dụng một camera nhỏ gắn ở phía sau của chiếc xe Một góc rộngcủa các vùng lân cận phía sau ngay lập tức vật cản sau được chiếu trên một mànhình nhỏ trên bảng điều khiển

Độ tin cậy:

Các cảm biến siêu âm và máy ảnh đều đã được chứng minh là rất đáng tincậy Hai hệ thống không bị ảnh hưởng bởi hầu hết các điều kiện thời tiết, mặc dùtrời mưa rất nặng hoặc tuyết rơi có thể gây ra các cảm biến siêu âm để chỉ ra rằngmột đối tượng xuất hiện gần hơn nó thực sự là (kết quả là một cảnh báo giả vô hại).Trong điều kiện khắc nghiệt, bụi bẩn nặng và bụi bẩn trên các cảm biến siêu âmlàm giảm hiệu quả của họ, và máy ảnh sẽ cung cấp một cái nhìn mây để người lái

xe khi ống kính bị bẩn Những tình huống này có thể dễ dàng khắc phục bằng cáchlau sạch các bộ cảm biến và ống kính máy ảnh

Nút điều khiển.

Hình 2-9 Các nút điều khiển hệ thống hỗ trợ đỗ xe

Parking assist steeringParking aid

+ Parking aid: là nút điều khiển hỗ trợ đỗ xe tức là khi kích hoạt nó sẽ bảo hệ thống

hỗ trợ cho người tài xế dò tìm 1 không gian thích hợp để đỗ xe thích hợp cũng như

đo khoảng cách từ xe đến các vật cản khác khi đỗ xe

+ Parking assist steering: là nút điều khiển xe hỗ trợ lái vẫn có chức năng như dòtìm không gian đỗ xe, nhưng ở chế độ này người tài xế không cần tác động vào vôlăng mà để hệ thống tự tính toán và đánh lái vào bãi đỗ xe

+ Khi ấn nút Parking assist steering thì sẽ thay đổi các chức năng đỗ xe như sau:

Nhấn lần 1: là kích hoạt chức năng hỗ trợ đỗ xe song song

Nhấn lần 2: là kích hoạt chức năng hỗ trợ đỗ xe vuông góc

Âm lượng âm thanh cảnh báo qua loa có thể được điều chỉnh vào ECU

IV.Quy trình và chế độ hoạt động

1.Đỗ xe vào

Hoạt động chế độ đỗ lùi (đỗ vuông góc)

Nhấn công tắc hỗ trợ trước khi vào không gian đỗ xe (chế độ đỗ lùi)

Lái xe chậm trong khi vẫn giữ một khoảng cách xấp xỉ 1 m (3.3 ft.) vàvuông góc với mục tiêu không gian đậu xe Khi cảm biến siêu âm (cảm biến siêu

âm số 1) phát hiện một không gian đậu xe có sẵn, bắt đầu tìm đến vị trí thẳng phíatrước khi phát ra tín hiệu âm thanh

Lái xe khi quay vô lăng và khi xe đạt vị trí sự hỗ trợ bắt đầu (âm thanh phát

ra hai lần), dừng xe, trả lại tay lái đến vị trí phía trước thẳng, và di chuyển cần số

về R

Khi màn hình hệ thống IPAS hiển thị, các cảm biến camera phía sau sẽ đưahình ảnh từ sau xe đến đồng thời sẽ hiển thị các mũi tên đển điều chỉnh vị trí mà tamuốn đỗ Nếu đã đồng ý với bị trí trên thì bấm ok

Lúc này xe sẽ tự đánh lái vào trong bãi đỗ xe mà k cần vào sự tác động củangười lái.

Lưu ý: luôn rà chân phanh để phòng trường hợp có vật cản nguy hiểm đểngát chế độ kịp thời

Hoạt động chế độ đỗ song song:

Nhấn công tắc hỗ trợ trước khi vào không gian đỗ xe (chế độ đỗ song song)

Lái xe từ từ trong khi vẫn giữ một khoảng cách xấp xỉ 1 m (3.3 ft.) và songsong với mục tiêu không gian đậu xe để cho phép các cảm biến siêu âm (cảm biếnsiêu âm số 1) bắt đầu phát hiện.

Khi có tín hiệu âm thanh thì dừng lại và trả về số R

Khi màn hình hệ thống IPAS hiển thị, các cảm biến camera phía sau sẽ đưahình ảnh từ sau xe đến đồng thời sẽ hiển thị các mũi tên đển điều chỉnh vị trí mà tamuốn đỗ Nếu đã đồng ý với bị trí trên thì bấm ok

Lúc này xe sẽ tự đánh lái vào trong bãi đỗ xe mà k cần vào sự tác động củangười lái

Lưu ý: luôn rà chân phanh để phòng trường hợp có vật cản nguy hiểm đểngát chế độ kịp thời

Ngoài ra còn có vài chế độ khác

Đỗ xe vào chướng ngại vật

Cũng giống như trên là người tài xế gạt số lùi và vô lăng tự đánh lái, sau đó

xe sẽ tự điều chỉnh cho song song với lề đường, vì có các chướng ngại vật nên xe

Đỗ xe trên đường cong

Nếu bán kính của đường cong >20 m thì hệ thống sẽ xem đường cong nàynhư là 1 đường thẳng, và lúc này thao tác cũng giống như trên là cho xe lùi vàobãi đỗ và điều chỉnh sau cho hợp lí nhất

2 Lấy xe ra

Hoạt động lui xe ra:

Khi đưa xe ra, cần gài số lùi để lùi về 1 đoạn nhỏ để xe có khoảng cách đi rangoài Sau đó, xe sẽ tự đánh lái sang phải đông thời xinhan bên phải sẽ được bậtlên Xe sẽ tiến về phía trước 1 đoạn sau đó sẽ tiếp tục lùi về sau 1 đoạn nữa đểchắc chắn rằng xe đi ra một cách an toàn, không vướng phải các chướng ngại vật.khi xe đã ra ngoài thì người tài xế chỉ việc đạp ga và đi

V.Ưu nhược điểm của hệ thống

1 Ưu điểm của hệ thống:

+ Giúp việc đỗ xe được thực hiện dễ dàng hơn

+ Trong khuôn khổ Hội thảo Toyota Media Trip 2014, Toyota đã công bốnghiên cứu cho thấy tai nạn giao thông do dẫm nhầm chân ga, chân phanh tại bãi

đỗ xe xảy ra với người cao tuổi khá lớn Cùng với đó, các tai nạn do điều kiện sứckhỏe xảy đến bất ngờ đã trở thành vấn đề cấp thiết Trong những trường hợp này,ICS chính là giải pháp thông minh của Toyota để giảm thiểu các tai nạn cũng nhưthiệt hại liên quan

+ Khi xe bất ngờ di chuyển do người lái nhầm lẫn chân ga, hệ thống ICS sẽđược kích hoạt để nhận biết các chứng ngại vật, từ đó tránh được các va chạm,giảm thiểu thiệt hại do va chạm Khi Toyota quyết định tăng số lượng và cự ly cáccảm biến, phạm vi nhận biết chướng ngại vật sẽ được mở rộng Hệ thống này cũng

có khả năng phát hiện các vật thể hay xe đang di chuyển ở bên cạnh khi xe của bạnđang di chuyển chậm hay lùi xe vào chuồng ở bãi đỗ xe

Không chỉ có vậy, Toyota còn đưa đến khách hàng hệ thống hỗ trợ đỗ xe thôngminh (Intelligent Parking Assist2 - IPA2) Đây là sự kết hợp giữa IPA (hệ thống hỗtrợ đỗ xe thông minh) trước đây và ICS hiện nay Hệ thống này được bổ sung thêmchức năng tự động điều khiển vô lăng, hỗ trợ đánh lái tại nơi có khoảng trống đỗ

xe hẹp và chức năng điều khiển vô lăng bán tự động hỗ trợ xe ra khỏi vị trí đỗ xedọc hoặc khoảng cách với xe trước và xe hẹp Qua đó, cải thiện đáng kể khả năng

đỗ xe của lái

Bên cạnh đó, Toyota cũng giới thiệu chế độ hiển thị See Through View hoàn toàn

mới, cung cấp hình ảnh ở bên ngoài giống như nhìn xuyên thấu thân xe Hệ thốngnày cung cấp hình ảnh chướng ngại vật lớn hơn Màn hình Panoramic ViewMonitor hiển thị mọi góc độ của chiếc xe, từ đó cung cấp cho người điểu khiển xephương án tối ưu nhất

VI Sơ đồ mạch điện

Ở đây ta sẽ không đi chi tiết vào hoạt động của hệ thống, thông qua mạchđiện để ta có cái nhìn tổng quát về một mạch điện cụ thể của hệ thống

Như ta thấy, một cách tổng quát, sơ đồ của hệ thống parking assits trên xePrius (Intelligent Parking Assits) tập trung nằm ở hình 1 và hình 2 Tuy nhiên đóchỉ là sự tương quan giữa các bộ phận trong hệ thống parking assits, nếu chỉ có vậykhông thôi thì chắc chăn nó sẽ không hoạt động được Muốn hoạt động được nóphải liên kết với các bộ phận khác tập trung ở các hình còn lại

Ở hình 1 và hình 2 ta thấy khối màu xanh nổi bật nhất chính là ParkingAssits ECU, nó giao tiếp với các bộ phận khác như camera, cảm biến siêu âm,navigation, cảm biến góc đánh lái, thông qua các dây màu kí hiệu như trên hình

và thông qua hàng loạt giắc nối Từ Parking Assits ECU nó giao tiếp mạng CANvới Power Management Control ECU theo dây màu nâu và vàng (Br,Y)

Khi hệ thống bắt đầu hoạt động, tức công tắc L56 được kích hoạt, mass sẽqua dây nâu qua công tắc và vào chân 11 ISSW của Parking Assits ECU, ECU sẽcho hệ thống Intelligent Parking Assits hoạt động

Khi cài số R, cảm biến vị trí cần số z5 và z6 nhận biết, chuyển tín hiệu quaPower Management Control ECU, từ đó tín hiệu tiếp tục được truyền qua hai chân

34, 35_dây hồng và dây tím qua giắc nối dây L97(B), L100(E) qua hai dây nâu vàvàng tới Parking Assits ECU Lập tức Parking Assits ECU điều khiển camera V6thu tín hiệu hình ảnh và chuyển tín hiêu cho Parking Assits ECU và hiển thị hìnhảnh lên màn hình táp-lô thông qua Navigation

Ở chế độ đỗ xe song song, cảm biến siêu âm sẽ xác định khoảng trống có đủ

để đỗ xe hay không, tín hiệu cảm biến siêu âm sẽ gửi trực tiếp cho Parking AssitsECU Để xe có thể tự xoay vô lăng được thì Power Steering ECU Assembly (Hình

4) sẽ nhận tín hiệu từ cảm biến mômen quay vô lăng, cảm biến góc quay vô lăngsau đó giao tiếp mạng CAN gửi cho Parking Assits ECU Parking Assits ECU sẽgửi tín hiệu ngược lại tới Power Steering ECU Assembly, Power Steering ECUAssembly tiếp tục gửi tín hiệu điều khiển motơ quay vô lăng.

Bên cạnh đó Skid Control ECU (A58) nhận tín hiệu tốc độ thông qua RearSpeed Sensors và Font Speed Sensors để điều khiển tốc độ xe Nó cũng giao tiếpmạng CAN với A/C Amplifier (Hình 5) để điều khiển bù tải khi A/C hoạt động.Những tín hiệu cũng sẽ được giao tiếp với Parking Assits ECU thông qua mạngCAN

Ở chế độ đỗ xe lùi cũng tương tự

Nói chung, hệ thống đỗ xe tự động sẽ tương tác với nhiều bộ phận, cảmbiến, ECU để có thể tự đỗ xe

Hình 1

Hình 2

Hình 3

Hì

Hình 5

Hình 6

Hình 7