Đề cương bài giảng hệ thống cơ điện tử ô tô 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG N KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÀI GIẢNG HỌC PHẦN: HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Ơ TƠ SỐ TÍN CHỈ: 02 LOẠI HÌNH ĐÀO TẠO: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ơ TƠ Hưng n - 2015 Khoa C¬ khÝ §éng lùc Tr-êng §¹i häc SPKT H-ng Yªn MỤC LỤC TÍN CHỈ TÍN CHỈ CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Ơ TƠ 1.1 TỔNG QT VỀ HỆ THỐNG 1.1.1 Bối dây 1.1.2 Các chi tiết bảo vệ .6 1.1.3 Cơng tắc Rơ le 1.2 BỘ ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH CHƢƠNG HỆ THỐNG THƠNG TIN TRÊN Ơ TƠ 10 2.1 TỔNG QT VỀ HỆ THỐNG 10 2.1.1 Tổng quan hệ thống .10 2.1.2 Cấu trúc tổng qt hệ thống 11 2.1.3 Phân loại u cầu hệ thống 12 2.2 THƠNG TIN DẠNG TƢƠNG TỰ (Analog) 14 2.2.1 Đồng hồ cảm biến báo áp suất dầu 14 2.2.2 Đồng hồ nhiên liệu 18 2.2.3 Đồng hồ cảm biến báo nhiệt độ nƣớc làm mát 22 2.2.4 Đồng hồ báo tốc độ động .23 2.2.5 Đồng hồ cảm biến báo tốc độ xe 26 2.2.6 Đồng hồ Ampere 27 2.2.7 Các mạch đèn cảnh báo 29 2.3 THƠNG TIN DẠNG SỐ (Digital) 30 2.3.1 Cấu trúc 30 2.3.2 Các dạng hình .31 2.4 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG THƠNG TIN TIÊU BIỂU 35 CHƢƠNG HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG VÀ TÍN HIỆU 36 3.1 TỔNG QT HỆ THỐNG 36 3.1.1 Sơ đồ tổng thể hệ thống 36 3.1.2 Chức 36 3.1.3 u cầu .36 3.1.4 Phân loại .36 3.2 HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG 37 3.2.1 Hệ thống quang học kết cấu đèn 37 3.2.2 Các mạch đèn chiếu sáng tiêu chuẩn 42 3.2.3 Đèn pha cao áp đèn thơng minh .53 Bµi gi¶ng HƯ thèng C¬ ®iƯn tư «t« - TÝn chØ 1 Khoa C¬ khÝ §éng lùc Tr-êng §¹i häc SPKT H-ng Yªn 3.3 HỆ THỐNG TÍN HIỆU 67 3.3.1 Hệ thống đèn xi nhan cảnh báo nguy hiểm 68 3.3.2 Hệ thống đèn kích thƣớc .71 3.3.3 Hệ thống đèn phanh 71 3.3.4 Hệ thống cảnh báo lùi xe 72 3.3.5 Hệ thống còi điện chng nhạc 73 CHƢƠNG 4: HỆ THỐNG AN TỒN KHẨN CẤP 77 4.1 CHỨC NĂNG, U CẦU 77 4.1.1 Chức 77 4.1.2 u cầu .77 4.1.3 Sự cần thiết phải có SRS 78 4.2 HỆ THỐNG TÚI KHÍ 79 4.2.1 Cơng dụng, phân loại 79 4.2.2 Cấu trúc hệ thống 80 4.2.3 Ngun lý hoạt động 80 4.2.4 Túi khí RSR loại E 81 4.3 HỆ THỐNG CĂNG ĐAI KHẨN CẤP 93 4.3.1 Tổng quan căng đai khẩn cấp 93 4.3.2 Cấu tạo ngun lý hoạt động 94 Bµi gi¶ng HƯ thèng C¬ ®iƯn tư «t« - TÝn chØ Khoa C¬ khÝ §éng lùc Tr-êng §¹i häc SPKT H-ng Yªn TÍN CHỈ CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Ơ TƠ 1.1 TỔNG QT VỀ HỆ THỐNG Hệ thống điện thân xe áp dụng nhanh tiến khoa học kỹ thuật cho hệ thống an tồn tạo nhiều tiện ích cho ngƣời sử dụng Hệ thống điện thân xe bao gồm hệ thống chia nhỏ sau đây:  Hệ thống thơng tin chẩn đốn: + Các loại đồng hồ báo + Các đèn cảnh báo + Các cảm biến cho đồng hồ cảm biến báo nguy + Các giắc chẩn đốn giắc kết nối liệu  Hệ thống chiếu sáng tín hiệu: + Các đèn chiếu sáng + Các cơng tắc rơle điều khiển + Các ECU đèn + Các cảm biến  Hệ thống gạt nƣớc rửa kính: + Các mơtơ gạt nƣớc + Cơng tắc rơle điều khiển + Các ECU điều khiển + Các cảm biến  Hệ thống khóa cửa, chống trộm: + Các mơtơ điều khiển khóa cửa + Các phận phát, nhận tín hiệu điều khiển cửa + Các cơng tắc rơle điều khiển + Các ECU điều khiển + Các cảm biến  Hệ thống nâng hạ kính: + Các mơtơ cửa sổ điện + Các cơng tắc cửa sổ điện + Các IC điều khiển cảm biến tốc độ  Hệ thống điều khiển gƣơng chiếu hậu: + Cụm gƣơng mơtơ + Các cơng tắc điều khiển ECU  Hệ thống điều hòa khơng khí: Bµi gi¶ng HƯ thèng C¬ ®iƯn tư «t« - TÝn chØ Khoa C¬ khÝ §éng lùc Tr-êng §¹i häc SPKT H-ng Yªn + Các cảm biến + ECU điều khiển + Các cơng tắc điều khiển + Các phận chấp hành  Hệ thống túi khí, dây đai: + Bộ túi khí + Bộ dây đai + Các cảm biến + Bộ kiểm sốt CPU  Hệ thống mạng CAN: + Các IC CAN + Các ECU + Cáp nối Các phận hệ thống điện thân xe: Trƣớc tìm hiểu phận hệ thống điện thân xe ta tìm hiểu khái niệm Mát thân xe Trên tơ, cực âm tất thiết bị điện âm ắc quy đƣợc nối với thép thân xe nhằm tạo nên mạch điện Chỗ nối cực âm vào thân xe gọi Mát thân xe Mát thân xe làm giảm số lƣợng dây điện cần sử dụng 1.1.1 Bối dây Dây điện có chức nối phận điện tơ với Bối dây đƣợc chia thành nhóm nhƣ sau: - Dây điện đƣợc mã màu - Các chi tiết nối: Hộp nối, hộp rơle, giắc nối, bulơng nối Mát a Dây điện Dây điện cáp có loại: Dây thấp áp (dây bình thƣờng) loại đƣợc dùng phổ biến tơ bao gồm có lõi dẫn điện vỏ bọc cách điện Dây cao áp (dây cao áp hệ thống đánh lửa) cáp bao gồm lõi dẫn điện phủ lớp cao su cách điện dày nhằm ngăn khơng cho điện cao áp bị rò rỉ Dây cáp đƣợc thiết kế để bảo vệ khỏi nhiễu điện bên ngồi Nó sử dụng làm cáp ăng ten radio, cáp mạng CAN… Bµi gi¶ng HƯ thèng C¬ ®iƯn tư «t« - TÝn chØ Khoa C¬ khÝ §éng lùc Tr-êng §¹i häc SPKT H-ng Yªn Hình 1.1: Sơ đồ dây điện xe b Các chi tiết nối Để hỗ trợ việc nối chi tiết, dây điện đƣợc tập trung số phần xe ơtơ a Hộp nối chi tiết mà giắc nối mạch điện đƣợc nhóm lại với Thơng thƣờng bao gồm bảng mạch in liên kết cầu chì, rơle với bối dây b Các giắc nối (3) , giắc nối dây (4) bulơng nối Mát (5) hình 1.2 Hình 1.2: Các chi tiết nối - Giắc nối đƣợc sử dụng dây điện với dây điện dây điện với phận điện để tạo kết nối Có loại giắc kết nối kết nối dây điện với dây điện Bµi gi¶ng HƯ thèng C¬ ®iƯn tư «t« - TÝn chØ Khoa C¬ khÝ §éng lùc Tr-êng §¹i häc SPKT H-ng Yªn dây điện với phận điện Các giắc nối đƣợc chia thành giắc đực giắc tùy theo hình dạng cực chúng Giắc kết nối có nhiều màu khác - Giắc nối dây có chức nối cực nhóm - Bulơng nối Mát đƣợc sử dụng nối Mát dây điện phận điện với thân xe, khơng giống nhƣ bulơng thơng thƣờng bề mặt bulơng nối Mát đƣợc sơn chống xy hóa màu xanh 1.1.2 Các chi tiết bảo vệ Các chi tiết bảo vệ, bảo vệ mạch khỏi dòng điện lớn q mức cho phép chạy dây dẫn hay phận điện, điện tử bị ngắn mạch Các chi tiết bảo vệ bao gồm: loại cầu chì Cầu chì đƣợc lắp nguồn điện với thiết bị điện, dòng điện vƣợt qua cƣờng độ định chạy qua mạch điện thiết bị cầu chì nóng chảy để bảo vệ mạch Có loại cầu chì cầu chì dẹt cầu chì hộp Cầu chì dòng cao (thanh cầu chì): cầu chì dòng cao đƣợc lắp đƣờng dây nguồn điện thiết bị điện, dòng điện có cƣờng độ lớn chạy qua cầu chì này, dây điện bị chập thân xe cầu chì chảy để bảo vệ dây điện Bộ ngắt mạch (cầu chì tự nhảy) đƣợc sử dụng bảo vệ mạch điện với tải có cƣờng độ dòng lớn mà khơng thể bảo vệ cầu chì nhƣ cửa sổ điện, mạch sấy kính, quạt gió… Khi dòng điện chạy qua vƣợt q cƣờng độ hoạt động lƣỡng kim ngắt mạch tạo nhiệt giãn nở để ngắt mạch Thậm chí số mạch dòng điện thấp cƣờng độ hoạt động nhƣng dòng lại hoạt động thời gian dài nhiệt độ lƣỡng kim tăng lên ngắt mạch Khơng giống nhƣ cầu chì ngắt mạch đƣợc sử dụng lại sau lƣỡng kim khơi phục Bộ ngắt mạch có loại tự khơi phục khơi phục tay (Hình 1.4) Hình 1.3: Các loại cầu chì Bµi gi¶ng HƯ thèng C¬ ®iƯn tư «t« - TÝn chØ Hình 1.4: Bộ tự ngắt Khoa C¬ khÝ §éng lùc Tr-êng §¹i häc SPKT H-ng Yªn 1.1.3 Cơng tắc Rơ le Hình 1.5: vị trí cơng tắc rơle tơ Cơng tắc rơle mở đóng mạch điện nhằm tắt bật đèn nhƣ vận hành hệ thống điều khiển Nhóm cơng tắc rơle đƣợc chia nhƣ hình 1.6: Hình 1.6: Các loại cơng tắc rơ le Cơng tắc vận hành trực tiếp tay có - Cơng tắc xoay: khóa điện (a hình 1.6) - Cơng tắc ấn: cơng tắc cảnh báo nguy hiểm (b hình 1.6) - Cơng tắc bập bênh: cơng tắc khóa cửa (c hình 1.6) - Cơng tắc cần: cơng tắc tổ hợp (d hình 1.6) Cơng tắc vận hành cách thay đổi nhiệt độ hay cường độ dòng điện - Cơng tắc phát nhiệt độ (e hình 1.6) Bµi gi¶ng HƯ thèng C¬ ®iƯn tư «t« - TÝn chØ Khoa C¬ khÝ §éng lùc Tr-êng §¹i häc SPKT H-ng Yªn - Cơng tắc phát dòng điện (f hình 1.6) Cơng tắc vận hành thay đổi mức dầu Rơle - Rơle điện từ (rơle chân) (g hình 1.6) - Rơle lề (rơle chân) (h hình 1.6) 1.2 BỘ ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH Hiện điều khiển trung tâm (ECU) xuất ngày nhiều hệ thống Điện thân xe hệ thống gầm tơ Nó có chức thu thập tín hiệu đầu vào (là tín hiệu loại cảm biến) sau tính tốn, xử lý đƣa tín hiệu điều khiển đến cấu chấp hành Hình 1.7 Mối quan hệ tín hiệu đầu vào, đầu ECU Cấu trúc tổng thể: Hình 1.8 Sơ đồ khối điều khiển hệ thống điện thân xe dòng KIA Bµi gi¶ng HƯ thèng C¬ ®iƯn tư «t« - TÝn chØ Khoa C¬ khÝ §éng lùc Tr-êng §¹i häc SPKT H-ng Yªn Bố trí ECU thân xe số dòng xe: Hình 1.9 ECU S- class Hình 1.10 ECU xe tải MB (Actros) Bµi gi¶ng HƯ thèng C¬ ®iƯn tư «t« - TÝn chØ Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü tht H-ng Yªn Cảm nhận mức giảm tốc xe truyền tín hiệu đến ECU điều khiển trượt Bộ ECU đánh giá xác điều kiện mặt đường tín hiệu thực biện pháp điều khiển thích hợp 7.4 Ngun lý điều khiển hệ thống a Ngun lý chung Lệnh (Tín hiệu giắc L đèn báo nạp) ABS - ECU Lệnh (Cơng tắc đèn Điều khiển van chia dầu tới bánh xe Điều khiển mơ tơ bơm hồi dầu từ xilanh phanh bánh xe đẩy ngược tổng bơm phanh) Lệnh (Tín hiệu từ cảm biến) Hình 7.7 Sơ đồ khối thể q trình điều khiển hệ thống ABS ABS- ECU lập trình điều khiển dựa tín hiệu lấy từ giắc L đèn báo nạp, tín hiệu cơng tắc đèn phanh, tín hiệu từ cảm biến (cảm biến tốc độ xe cảm biến giảm tốc) Sau ECU xử lý, tính tốn gửi tín hiệu điều khiển tới van chia dầu bánh xe tới mơ tơ hồi dầu từ xylanh bánh xe đẩy ngược tổng bơm Q trình điều khiển làm cho má phanh bóp, nhả liên tục vào đĩa phanh tránh tình trạng trượt lết bánh xe,… b Q trình điều khiển hệ thống ABS  u cầu hệ thống điều khiển ABS: Một hệ thống ABS hoạt động tối ưu, đáp ứng nhu cầu nâng cao chất lượng phanh ơtơ phải thỏa mãn đồng thời u cầu sau: - Trước hết, ABS phải đáp ứng u cầu an tồn liên quan đến động lực học phanh chuyển động ơtơ - Hệ thống phải làm việc ổn định có khả thích ứng cao, điều khiển tốt suốt dải tốc độ xe loại đường (thay đổi từ đường bêtơng khơ có bám tốt đến đường đóng băng có bám kém) - Hệ thống phải khai thác cách tối ưu khả phanh bánh xe đường, giữ tính ổn định điều khiển giảm qng đường phanh Điều khơng phụ thuộc vào việc phanh đột ngột hay phanh từ từ người lái xe - Khi phanh xe đường có hệ số bám khác moment xoay xe quanh trục đứng qua trọng tâm xe ln ln xảy khơng thể tránh khỏi, với hỗ trợ hệ thống ABS, làm cho tăng chậm để người lái xe có đủ thời gian bù trừ moment cách điều chỉnh hệ thống lái cách dễ dàng Bµi gi¶ng HƯ thèng C¬ ®iƯn tư « t« 2- TÝn chØ 126 Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü tht H-ng Yªn - Phải trì độ ổn định khả lái phanh lúc quay vòng - Hệ thống phải có chế độ tự kiểm tra, chẩn đốn dự phòng, báo cho lái xe biết hư hỏng chuyển sang làm việc hệ thống phanh bình thường Khi phanh đường vòng, xe chịu tác động lực ngang nên bánh xe có góc trượt  Đồ thị hình 5.35 thể mối quan hệ hệ số bám dọc x hệ số bám ngang y với độ trượt  ứng với góc trượt  = 2o  =10o X Hệ số bám dọc X Hình 7.8 Phạm vi điều khiển ABS theo góc trượt bánh xe Hệ số bam ngang Y  Phạm vi điều khiển ABS: Y Ta nhận thấy góc trượt lớn (ví dụ  =10o) tính ổn định xe giảm nhiều Trong trường hợp hệ thống ABS ưu tiên điều khiển tính ổn định xe qng đường phanh Vì ABS can thiệp sớm hệ số bám dọc x giá trị nhỏ (  x  0,35 ),trong hệ số bám ngang y đạt giá trị cực đại 0,8, q trình điều khiển kéo dài bình thường Nhờ xe giữ tính ổn định phanh đường vòng, qng đường phanh dài so với chạy thẳng  Chu trình điều khiển ABS: - Bộ chấp hành thủy lực; - Xy lanh phanh chính; - Xy lanh làm việc; - Bộ điều khiển (ECU); - Cảm biến tốc độ bánh xe Q trình điều khiển hệ thống ABS thực theo chu trình kín hình 5.35 Các cụm chu trình bao gồm: Hình 7.9 Chu trình Tđiều khiển kín ABS i N í  Tín hiệu vào lực tác dụng lên bàn đạp phanh th người lái xe, thể qua áp suất dầu tạo xy lanh phanh ưan ơâ xe hộp điều khiển  Tín hiệu điều khiển bao gồm cảm biến tốc độ bánh ïnhtừ gia tốc độ (ECU) Tín hiệu tốc độ bánh xe thơng số nhận ni trượt liên tục nhận biết phản hồi hộp điều khiển để xử lý kịp thời gt e o ä Bµi gi¶ng HƯ thèng C¬ ®iƯn tư « t« 2- TÝn chØ 127 đá iu e Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü tht H-ng Yªn  Tín hiệu tác động thực bỡi chấp hành, thay đổi áp suất dầu cấp đến xy lanh làm việc cấu phanh bánh xe  Đối tượng điều khiển: lực phanh bánh xe mặt đường ABS hoạt động tạo moment phanh thích hợp bánh xe để trì hệ số bám tối ưu bánh xe với mặt đường, tận dụng khả bám cực lực phanh lớn  Các nhân tố ảnh hưởng: điều kiện mặt đường, tình trạng phanh, tải trọng xe, tình trạng lốp (áp suất, độ mòn,…) Q trình điều khiển ABS trình bày dạng sơ đồ trạng thái trình bày hình 5.37: Khi phanh chậm, giảm tốc xe thay đổi chậm nhỏ hoạt động hệ thống phanh bình thường (Normal braking), hệ thống ABS khơng can thiệp Khi phanh gấp hay phanh đường trơn, gia tốc chậm dần bánh xe tăng nhanh, có tượng bị hãm cứng bánh xe, ABS đưa tín hiệu điều khiển giảm áp suất phanh (Decay state) để chống lại hãm cứng bánh xe Sau áp suất phanh điều khiển chế độ giữ áp tăng áp/ giảm áp (Hold or build/ decay), thực chế độ tăng áp chậm hay tăng áp nhanh (slow build or fast build) để trì độ trượt phanh nằm khoảng tối ưu Chu kỳ giảm áp – giữ áp – tăng áp điều khiển lặp lại phụ thuộc vào tình trạng trượt bánh xe Tùy vào điều kiện bề mặt đường, số chu kỳ điều khiển dao động từ – 10 lần vòng giây ABS đạt tốc độ điều khiển nhanh nhờ tín hiệu điện tử khả đáp ứng, xử lý nhanh vi xử lý ECU Phanh thường Giảm áp Giữ hay tăng, giảm áp Dừng tác động ABS Giảm áp chậm Giảm áp nhanh Hình 7.10 Sơ đồ trạng thái khơng gian biểu diễn hoạt động ABS Lưu đồ thuật tốn hoạt động hệ thống ABS theo vòng lặp kín sơ đồ hình 5.38 Sau kiểm tra kích hoạt liệu hệ thống (reset and initialize), hệ thống vi xử lý bắt đầu điều khiển hoạt động hệ thống theo vòng lặp (Main loop), tiến hành tính tốn tốc độ bánh xe, tốc độ xe, kiểm tra tình trạng, khả đáp ứng điều khiển hệ thống, chọn chế độ làm việc có hay khơng Bµi gi¶ng HƯ thèng C¬ ®iƯn tư « t« 2- TÝn chØ 128 Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü tht H-ng Yªn có can thiệp ABS Khi ABS hoạt động tiến hành phân tích diễn biến q trình phanh thơng qua tín hiệu vào, xác định cách ứng xử tiến hành điều khiển phận chấp hành làm việc theo chu trình vòng lặp kín Kiểm tra điều khiển hệ thống Phân tích ứng xử Hình 5.38 Lưu đồ thuật tốn điều khiển hoạt động ABS Bắt đầu tác động Hình 7.11 Lưu đồ thuật tốn điều khiển hệ thống ABS Việc lựa chọn tín hiệu điều khiển thích hợp nhân tố việc định tính hiệu q trình điều khiển ABS Tất xe sử dụng cảm biến tốc độ bánh xe để tạo tín hiệu điều khiển cho việc điều khiển q trình hoạt động hệ thống ABS Sử dụng tín hiệu này, hộp điều khiển (ECU) tính tốc độ bánh xe, giảm tốc tăng tốc nó, tính tốc độ chuẩn bánh xe, tốc độ xe độ trượt phanh Sự thay đổi gia tốc bánh xe tín hiệu chính, đóng vai trò quan trọng q trình điều khiển ABS ECU tính tốn xác định giá trị giới hạn giảm tốc (- a) tăng tốc (+a) cho phép có xe để điều khiển chế độ hoạt động van điện (solenoids) chấp hành Bµi gi¶ng HƯ thèng C¬ ®iƯn tư « t« 2- TÝn chØ 129 Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü tht H-ng Yªn Tốc độ chuẩn bánh xe phanh (vRef) tốc độ tương ứng với tốc độ bánh xe điều kiện phanh tối ưu (có độ trượt tối ưu) Để xác định tốc độ chuẩn này, cảm biến tốc độ bánh xe liên tục gửi ECU tín hiệu tốc độ bánh xe ECU chọn giá trị chéo tức bánh trước phải sau trái chẳng hạn dựa vào tính tốc độ chuẩn Một hai bánh xe quay nhanh dùng để xác định tốc độ chuẩn bánh xe giai đoạn q trình phanh Độ trượt phanh giá trị khơng thể đo cách trực tiếp nên sử dụng tín hiệu tương tự tính tốn ECU, gọi ngưỡng trượt 1 (đây giá trị vận tốc) Tốc độ chuẩn bánh xe sử dụng làm sở cho tín hiệu Ngưỡng trượt 1 tín hiệu quan trọng thứ hai q trình điều khiển hệ thống ABS Vận tốc thực tế bánh xe phanh (vR) so sánh với ngưỡng trượt 1 để hệ thống ABS định chế độ điều khiển tăng, giữ hay giảm áp suất phanh chấp hành Đối với bánh xe bị động hay bánh xe chủ động mà phanh có cắt ly hợp cần tín hiệu gia tốc bánh xe đủ để điều khiển cho q trình hoạt động ABS Điều tn theo quy tắc ứng xử trái ngược hệ thống phanh vùng ổn định khơng ổn định đường đặc tính trượt Trong vùng ổn định, giảm tốc bánh xe nhỏ, tức lái xe đạp phanh với lực tăng xe giảm tốc nhiều mà bánh xe khơng bị hãm cứng Tuy nhiên vùng khơng ổn định, cần tăng áp suất phanh thêm đủ làm cho bánh xe bị hãm cứng tức thời, nghĩa giảm tốc biến thiên nhanh Dựa biến thiên gia tốc này, ECU xác định mức độ hãm cứng bánh xe có điều khiển thích hợp để trì độ trượt phanh nằm khoảng tối ưu Đối với bánh xe chủ động mà phanh khơng cắt ly hợp cần số đặt vị trí số hay số 2, động tác động lên bánh xe chủ động tăng cách đáng kể moment qn tính khối lượng bánh xe Nói cách khác, bánh xe ứng xử thể chúng nặng nhiều Điều dẫn đến gia tốc chậm dần bánh xe thường chưa đủ lớn để coi tín hiệu điều khiển đủ cho ECU xác định mức độ hãm cứng bánh xe Như vậy, việc điều khiển ABS thiếu xác Vì vậy, cần thiết phải dùng tín hiệu tương tự với độ trượt phanh để làm tín hiệu điều khiển phụ, cần kết hợp tương thích tín hiệu với tín hiệu gia tốc bánh xe Đó ngưỡng trượt 1 Trên số xe có gắn thêm cảm biến giảm tốc đo trực tiếp giảm tốc xe cảm biến gia tốc ngang xác định tình trạng quay vòng xe, tín hiệu xem tín hiệu bổ sung cho tín hiệu gia tốc bánh xe Mạch logic ECU tính tốn xử lý tổ hợp liệu để đạt q trình điều khiển phanh tối ưu Bµi gi¶ng HƯ thèng C¬ ®iƯn tư « t« 2- TÝn chØ 130 Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü tht H-ng Yªn  Q trình điều khiển ABS: Đồ thị hình 5.39 biểu diễn q trình điều khiển điển hình hệ thống ABS ECU liên tục nhận tín hiệu tốc độ bánh xe từ cảm biến tốc độ, ước tính tốc độ xe cách tính tốn tốc độ giảm tốc bánh xe Q trình điều khiển thực theo chế độ: tăng, giữ giảm Việc thay đổi áp suất dầu theo chế độ thay đổi cách điều khiển dòng điện tới van dầu Trong q trình này, mơ tơ bơm hồi dầu bơm Hình 7.12 Q trình điều khiển ABS liên tục kết thúc q trình phanh Trên hình 5.39 cho ta khoảng thay đổi tốc độ xe tương ứng với chế độ điều khiển ECU: - Khoảng A: ECU điều khiển trượt đặt van điện từ vào chế độ giảm áp suất theo mức giảm tốc bánh xe, giảm áp suất thuỷ lực xilanh bánh xe Sau áp suất hạ xuống, ECU chuyển van điện từ sang chế độ “giữ” để theo dõi thay đổi tốc độ bánh xe Nếu ECU cho cần tiếp tục giảm áp suất thuỷ lực, lại giảm áp suất - Khoảng B: Khi áp suất thuỷ lực bên xilanh bánh xe giảm (khoảng A), áp suất thuỷ lực tác động vào bánh xe giảm xuống Điều làm cho bánh xe bị khố chặt tăng tốc độ Tuy nhiên, áp suất thuỷ lực giảm xuống, lực phanh tác động vào bánh xe trở nên q thấp Để tránh điều này, ECU đặt van điện từ vào chế độ “tăng áp suất” chế độ “giữ” để bánh xe bị khố hồi phục tốc độ - Khoảng C: Khi áp suất thuỷ lực xilanh bánh xe ECU tăng lên (khoảng B), bánh xe lại có xu hướng bị khố Do đó, ECU lại chuyển van điện từ chế độ “giảm áp suất” để giảm áp suất bên xilanh bánh xe - Khoảng D: Vì áp suất thuỷ lực xilanh bánh xe lại giảm (khoảng C), ECU lại bắt đầu tăng áp suất khoảng B Bµi gi¶ng HƯ thèng C¬ ®iƯn tư « t« 2- TÝn chØ 131 Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü tht H-ng Yªn 7.5 ABS kết hợp với hệ thống khác 7.5.1 ABS EBD Điều khiển EBD dùng ABS để thực việc phân phối lực phanh bánh trước sau theo điều kiện chạy xe a Trạng thái bình thường Hình 7.13 Phân phối lực phanh bánh trước- sau b Trạng thái có tải Ngồi ra, phanh để quay vòng, điều khiển lực phanh bánh bên phải bên trái giúp trì ổn định xe Hình 7.14 Phân phối lực phanh bánh trái-phải 7.5.2 Hệ thống hỗ trợ phanh – BA BA đặt thời gian hỗ trợ mức hỗ trợ để làm cho cảm giác phanh tự nhiên tốt cách điều chỉnh hỗ trợ theo u cầu thể đồ thị hình vẽ Hình 7.15 Sơ đồ hệ thống BA * Điều khiển: Khi ECU điều khiển trượt xác định người lái phanh khẩn cấp, van điện từ chuyển mạch hỗ trợ phanh đóng mạch, tạo thành đường thơng xilanh bình Hình 7.16 Lực phanh có BA khơng có BA chứa, chuyển dầu đến bơm Bơm hút dầu đẩy đến xilanh bánh xe Van an tồn mở để bảo đảm áp suất xilanh bánh xe khơng vượt áp suất xilanh q mức đặt trước để trì độ chênh áp suất Bµi gi¶ng HƯ thèng C¬ ®iƯn tư « t« 2- TÝn chØ 132 Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü tht H-ng Yªn Hình 7.17 Q trình điều khiển BA 7.5.3 Hệ thống điều khiển lực kéo- Traction Control Đơi bàn đạp ga bị nhấn q nhiều chuyển hành tăng tốc bề mặt trơn trượt, v.v , tạo monen dư thừa làm cho bánh dẫn động quay trượt khiến xe bị khả chuyển bánh/ tăng tốc khả điều khiển lái Việc điều khiển áp suất thuỷ lực phanh bánh dẫn động điều chỉnh cơng suất động cách giảm nhiên liệu hạ thấp lực dẫn động nhấn bàn đạp ga Như TRC có tác dụng bảo đảm khả chuyển bánh/ tăng tốc điều khiển lái a Xe quay vòng b Xe chuyển bánh Hình 7.18 Thời điểm Tr hoạt động Bµi gi¶ng HƯ thèng C¬ ®iƯn tư « t« 2- TÝn chØ 133 Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü tht H-ng Yªn * Điều khiển: Áp suất thuỷ lực bơm tạo van điện từ ngắt xilanh điều chỉnh đến áp suất cần thiết Do xilanh bánh xe dẫn động điều khiển theo chế độ sau đây: giảm áp suất, giữ áp suất tăng áp suất để hạn chế độ trượt bánh xe chủ động Hình 7.19 Sơ đồ điều khiển hệ thống Tr Khi tốc độ bánh xe dẫn động bắt đầu vượt tốc độ bắt đầu điều khiển, áp suất thuỷ lực phanh tăng lên số xilanh cắt giảm nhiên liệu tăng lên Do đó, tốc độ bánh xe dẫn động giảm xuống Hình 7.20 Sự thay đổi tốc độ bánh xe áp suất thủy lực phanh có tác động TR 7.5.4 Hệ thống điều khiển ổn định xe – VSC Trong ABS TRC chủ yếu sử dụng để làm ổn định hoạt động phanh hoạt động bàn đạp ga phanh tăng tốc, hệ thống VSC đảm bảo ổn định việc lái hướng lái xe Hệ thống phát lái đột ngột trượt ngang mặt đường trơn, sau tạo điều khiển tối ưu phanh Hình 7.21 Q trình điều khiển lực phanh VSC bánh xe cơng suất động để giảm độ trượt bánh trước độ trượt bánh sau Phương pháp điều khiển phanh (kiểm sốt bánh xe) bánh khác tuỳ thuộc vào kiểu xe (FF, FR) Bµi gi¶ng HƯ thèng C¬ ®iƯn tư « t« 2- TÝn chØ 134 Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü tht H-ng Yªn * Điều khiển: Hệ thống VSC, van điện từ điều khiển áp suất thuỷ lực bơm tạo tác động vào xilanh bánh xe theo chế độ sau đây: giảm áp suất, giữ áp suất tăng áp suất Do hạn chế xu hướng quay trượt bánh xe trước bánh xe sau Hình 7.22 Sơ đồ khối q trình điều khiển thay đổi mức trượt, áp suất thủy lực VSV Bµi gi¶ng HƯ thèng C¬ ®iƯn tư « t« 2- TÝn chØ 135 Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü tht H-ng Yªn CHƢƠNG ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG LÁI ĐIỆN TỬ 8.1 Đặc điểm phân loại hệ thống lái trợ lực điện Hệ thống lái trợ lực điện sử dụng nguồn trợ lực motor điện chiều, motor điện đảo chiều quay tốc độ khác tuỳ theo mức độ đánh lái người lái vận tốc ơtơ Đây hệ thống điều khiển điện tử sử dụng cảm biến mơmen, cảm biến vận tốc, cảm biến góc quay Tuỳ theo việc bố trí motor điện, có loại EPS sau: 8.1.1 Motor điện lắp trục lái (Column- type) a Sơ đồ khối b Sơ đồ thực tế Hình 8.1: Sơ đồ EPS kiểu column-type Hình 8.1 trình bày sơ đồ khối điều khiển hệ thống lái EPS với motor điện đặt trục lái Trong sơ đồ này, motor trợ lực, cảm biến mơ men, ECU gắn vào trục lái ECU nhận tín hiệu từ cảm biến góc đánh lái, cảm biến mơ men cảm biến vận tốc để tính tốn điều khiển motor trợ lực vào trục lái hệ thống Bµi gi¶ng HƯ thèng C¬ ®iƯn tư « t« 2- TÝn chØ 136 Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü tht H-ng Yªn Với kiểu trợ lực motor phần điều khiển ECU đặt trục lái nên khơng gian bên phần cấu lái gọn nên dễ dàng bố trí thuận tiện cho cơng việc tháo lắp bảo dưỡng sửa chữa motor phần điều khiển ECU Đặc biệt với motor điện đặt trục lái giảm thiểu khả hư hỏng nơi đường ngập nước va chạm q trình chuyển động địa hình phức tạp Vì motor trợ lực đặt trước cấu lái nên mơ men lớn motor khơng cần phải lớn, điện áp sử dụng cho động điện tương thích với hệ thống nguồn 12V Hệ thống kiểu thường lắp xe có khối lượng đặt lên cầu trước < 650 kg 8.1.2 Motor điện lắp cấu lái (Pinion- type) b Sơ đồ thực tế a Sơ đồ khối Hình 8.2: Sơ đồ EPS kiểu pinion-type Hình 8.2 trình bày sơ đồ khối điều khiển hệ thống lái với motor điện nằm cấu lái Đặc điểm kiểu trợ lực ECU cảm biến mơmen lắp trục lái motor điện lắp vào bánh chủ động cấu lái ECU nhận tín hiệu từ cảm biến góc đánh lái, cảm biến mơ men cảm biến vận tốc để tính tốn điều khiển motor trợ lực vào trục lái hệ thống Bµi gi¶ng HƯ thèng C¬ ®iƯn tư « t« 2- TÝn chØ 137 Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü tht H-ng Yªn Với kiểu trợ lực ECU điều khiển motor trợ lực, với kiểu lắp mơ men motor sinh khơng cần phải lớn lại tốn khơng gian bố trí bên ECU điều khiển motor trợ lực trực tiếp vào bánh chủ động cấu lái Kiểu trợ lực thường lắp xe có khối lượng đặt lên cầu trước < 850 kg 8.1.3 Motor điện nằm (Rack- type) a Sơ đồ khối b Sơ đồ thực tế Hình 8.3: Sơ đồ EPS kiểu rack-type Hình 8.3 trình bày sơ đồ khối điều khiển hệ thống lái trợ lực điện với motor điện nằm Kiểu EPS có đặc điểm ECU điều khiển motor trợ lực vào hệ thống Vì thế, đòi hỏi mơmen motor cần phải lớn tốn khơng gian bố trí bên Đây hệ thống phận bố trí riêng biệt với nhau, nên hiệu suất phận phát huy tối đa Tuy vậy, hệ thống dễ bị trục trặc đường ngập nước, đường mấp mơ dẫn đến va đập làm ảnh hưởng tới hệ thống Kiểu thường lắp xe có khối lượng đặt lên cầu trước > 1350 kg 8.2 Sơ đồ khối Sơ đồ khối điều khiển thể hình 2.15 Bµi gi¶ng HƯ thèng C¬ ®iƯn tư « t« 2- TÝn chØ 138 Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü tht H-ng Yªn Hình 8.4: Sơ đồ khối điều khiển hệ thống lái trợ lực điện Hệ thống lái trợ lực điện tử bao gồm cụm chính: Khối tín hiệu đầu vào, khối xử lý trung tâm ECU khối cấu chấp hành Trong đó:  Khối tín hiệu đầu vào ECU EPS bao gồm: + Điện áp ắc quy (+B): Đầu vào sử dụng để theo dõi điện áp tải hệ thống, từ tăng tốc độ khơng tải động + Cảm biến tốc độ xe: ECU EPS tính tốn dòng điều khiển cho mơ tơ dựa vào tín hiệu cảm biến tốc độ xe + Cảm biến mơ men: Đo độ xoắn xoắn + ECU động cơ: Truyền tải liệu tới ECU EPS tốc độ động cơ, nguồn tốc độ xe + Cảm biến tốc độ động cơ: ECU động nhận tín hiệu để tính tốn tăng tốc độ khơng tải + Cảm biến vị trí góc đánh lái: tín hiệu gửi ECU EPS thơng báo trạng thái đánh lái người điều khiển xe như: quay trái, quay phải hay thẳng  Khối tín hiệu đầu ECU EPS bao gồm: + Mơ tơ trợ lực điện: Mơ men đầu mơ tơ điều khiển thay đổi dòng điện ECU EPS cấp cho mơ tơ (dòng nhỏ mơ men thấp, dòng lớn mơ men cao) + Đèn báo EPS: Đèn báo EPS sáng khoảng 5s bật khóa điện Đèn báo sáng liên tục hệ thống EPS bị lỗi q trình kết nối với máy chẩn đốn  Khối xử lý trung tâm ECU: Bµi gi¶ng HƯ thèng C¬ ®iƯn tư « t« 2- TÝn chØ 139 Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü tht H-ng Yªn ECU tiếp nhận thơng số tín hiệu tín hiệu đầu vào sau tính tốn điều khiển mơ tơ trợ lực 8.3 Ngun lý điều khiển ECU EPS nhận tín hiệu từ cảm biến mơ men từ tốc độ xe, ngồi có tín hiệu phụ tín hiệu tốc độ động cơ, tín hiệu B+, chế độ khơng tải để tính tốn điều khiển mơ tơ trợ lực phù hợp với điều kiện lái Lực đánh lái lớn mơ tơ trợ lực nhiều, mơ men trợ lực giảm dần tốc độ xe tăng dần + Trạng thái quay vòng: người điều khiển tác động quay vành lái, xuất hiện tượng xoay tương đối hai đầu xoắn, cảm biến mơ men thay đổi điện áp tùy theo chiều quay độ lệch tương đối hai đầu xoắn sau truyền tín hiệu ECU, kết hợp với tín hiệu tốc độ xe lấy từ cảm biến tốc độ mà ECU tính tốn dòng điện điều khiển chiều quay mơ tơ trợ lực cho phù hợp + Trạng thái thẳng: trục lái khơng tác động khơng có tượng xoay tương đối hai đầu xoắn, cảm biến mơ men khơng thay đổi điện áp, ECU khơng điều khiển mơ tơ trợ lực trạng thái thẳng giữ ngun Bµi gi¶ng HƯ thèng C¬ ®iƯn tư « t« 2- TÝn chØ 140 ... làm mát 22 2. 2.4 Đồng hồ báo tốc độ động .23 2. 2.5 Đồng hồ cảm biến báo tốc độ xe 26 2. 2.6 Đồng hồ Ampere 27 2. 2.7 Các mạch đèn cảnh báo 29 2. 3 THƠNG TIN... TỔNG QUAN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Ơ TƠ 1.1 TỔNG QT VỀ HỆ THỐNG Hệ thống điện thân xe áp dụng nhanh tiến khoa học kỹ thuật cho hệ thống an tồn tạo nhiều tiện ích cho ngƣời sử dụng Hệ thống điện thân... VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH CHƢƠNG HỆ THỐNG THƠNG TIN TRÊN Ơ TƠ 10 2. 1 TỔNG QT VỀ HỆ THỐNG 10 2. 1.1 Tổng quan hệ thống .10 2. 1 .2 Cấu trúc tổng qt hệ thống 11 2. 1.3