hệ thống Airbag System, Traction Control, Lane Keeping System, ABS, VSC,…An toàn và tiện nghi trên oto luôn là một đề tài muôn thuở, được các hãng xe đặt lên làm nhiệm vụ hàng đầu khi mà người tiêu dùng ngày càng khắc khe ở việc lựa chọn một chiếc xe vừa an toàn, tiện nghi và vấn đề an toàn luôn là ưu tiên hàng đầu. Một chiếc xe ngày nay, với hàng loạt các hệ thống hỗ trợ nhằm đảm bảo an toàn cho người lái cũng như đáp ứng nhu cầu tiện nghi cho người lái
LỜI NĨI ĐẦU An tồn tiện nghi oto đề tài muôn thuở, hãng xe đặt lên làm nhiệm vụ hàng đầu mà người tiêu dùng ngày khắc khe việc lựa chọn xe vừa an toàn, tiện nghi vấn đề an tồn ln ưu tiên hàng đầu Một xe ngày nay, với hàng loạt hệ thống hỗ trợ nhằm đảm bảo an toàn cho người lái đáp ứng nhu cầu tiện nghi cho người lái hệ thống Airbag System, Traction Control, Lane Keeping System, ABS, VSC,… Các hệ thống tiện nghi không giúp tạo thoải mái, giảm áp lực cho người lái xe đường, đặc biệt khung đường dài Hệ thống an toàn giúp giảm thiểu rủi ro tai nạn mà người lái xe tập trung lái xe mệt mỏi, sử dụng chất kích thích,… đại diện số hệ thống hệ thống hỗ trợ giữ lane : Lane Keeping System Qua báo cáo này, chúng em hy vọng giúp bạn tiếp cận với hệ thống Lane Keeping System - hệ thống thông dụng hãng xe ngày nay, hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống hướng phát triển hệ thống hãng xe Mục Lục Giới thiệu tổng quan hệ thống Lane Keeping System 1.1 Chức lịch sử đời hệ thống 17 1.2 Tên hệ thống ứng với hãng xe 18 1.3 Phân loại hệ thống Lane Keeping System 19 Cấu tạo hệ thống Lane Keeping System 2.1 Bộ phận nhận biết đường :Video camera 2.1.1 Công nghệ thu sáng camera 2.1.2 Khoảng làm việc cảm biến camera 2.1.3 Chất lượng hình ảnh cảm biến camera 2.1.4 Các loại lane đường cảm biến camera nhận biết 2.1.5 Điều kiện thời tiết ảnh hưởng đến hoạt động hệ thống LKS 10 2.2 Các cảm biến phụ trợ 11 2.2.1 Cảm biến tốc độ xe 11 2.2.2 Came biến góc đánh lái cảm biến moment 11 2.2.3 Cảm biến đo tốc độ xoay xe (Yaw rate) 13 2.3 ECU LKS 13 2.4 Cơ cấu chấp hành 14 2.4.1 Màn hình hiển thị, vơ – lăng 14 2.4.2 Hệ thống lái 15 2.4.3 Hệ thống phanh (Hãng áp dụng Mercedes – Benz Nissan) 16 2.4.4 Steering by wire 16 Nguyên lý hoạt động sơ đồ mạch điện hệ thống 20 3.1 Nguyên lý hoạt động sơ đồ mạch điện hãng Honda 20 3.2 Nguyên lý hoạt động sơ đồ mạch điện hãng BMW 22 Hệ thống LKS số hãng xe 25 4.1 Mercedes – Benz 25 4.2 Ford 26 Kết luận 27 Tài liệu tham khảo 28 Cấu tạo hệ thống Lane Keeping System Ảnh 2.1 : Cấu tạo chung hệ thống Lane Keeping System 1.1 Bộ phận nhận biết đường :Video camera Ảnh 2.2 : Cảm biến video camera LKS Ảnh 2.3 : Cảm biến Video camera Cảm biến nhận biết đường hệ thống camera (có nguyên lý hoạt động tương tự camera laptop tốc độ quay nhanh hơn.) Được lắp đặt kính chắn gió, vị trí gương chiếu hậu Trên camera có gắn chụp len để giảm bớt chí hồn tồn loại bỏ ánh sáng tán xạ làm tăng chất lượng hình ảnh cảm biến Giắc LVDS (Low Voltage Differential Signalling) : giắc kết nối với ECU Lane Keeping System nhằm đưa tín hiệu mà camera thu để xử lý ECU hệ thống 1.1.1 Công nghệ thu sáng camera Đối với camera cảu hệ thống, điểm lưu ý công nghệ thu sáng ứng dụng Hiện nay, có cơng nghệ thu sáng sử dụng: CMOS CCD Mỗi công nghệ thu sáng có ưu nhược điểm sau: - CMOS (Complimentary Metal-Oxide Semiconductor): Đặc điểm: + CMOS độ nhạy sáng + Tốc độ xử lý nhanh + Chất lượng hình ảnh lại + Kích thước nhỏ gọn + Giá thành thấp - CCD (Charge Coupled Device) Đặc điểm: + CCD độ nhạy sáng + Tốc độ xử lý chậm + Chất lượng hình ảnh tốt CMOS + Kích thước lớn + Giá thành cao Căn vào ưu nhược điểm công nghệ thu sáng mà hãng ứng dụng cho camera hãng 1.1.2 Khoảng làm việc cảm biến camera Ảnh 2.4: Khoảng làm việc cảm biến camera LKS Cảm biến camera hệ thống có : + Tầm hoạt động : 6m 40m + Độ mở ngang : 50 + Độ mở dọc : 30 1.1.3 Chất lượng hình ảnh cảm biến camera Ảnh 2.5 : Hình ảnh sau cảm biến camera ghi lại Hỉnh ảnh sau cảm biến camera ghi lại gồm màu xám trắng nhằm mục đích xử lý nhanh Cụ thể camera ghi nhận lại ảnh màu số đơn vị màu sắc cần phân tích vùng nhiều vùng phân có màu xám trắng 1.1.4 Các loại lane đường cảm biến camera nhận biết Ảnh 2.6 : Các lane đường cảm biến camera LKS nhận biết Cảm biến camera LKS nhận biết loại lane : + Lane ngắt quảng (ảnh 1) + Lane liên tục (ảnh 2) + Lane ngắt quãng liên tục (ảnh 3) + Lane khối phản quang (ảnh 4) 1.1.5 Điều kiện thời tiết ảnh hưởng đến hoạt động hệ thống LKS Ảnh 2.7 : Điều kiện thời tiết ảnh hưởng đến hoạt động hệ thống LKS Hệ thống LKS hoạt động khơng xác điều kiện: + Thiếu sáng + Mặt đường có tuyết + Trời mưa + Sương mù Trong điều kiện nêu trên, người lái bật hệ thống, đẻ đảm bảo an toàn hệ thống tự hủy sau 5p hoạt động cảm biến đưa xe điều kiện nêu 10 ECU LKS nhận tín hiệu từ cảm biến video camera thơng qua thuật toán xử lý ảnh, ECU phân tích tìm lane mà người lái xe lựa chọn phần setting hệ thống, tìm tâm đường với tín hiệu từ cảm biến ECU tính tốn tìm khoảng thời gian từ lúc xe có tượng chệch lane đến lúc xe cán lane, khoảng thời gian đó, ECU phát tín hiệu để cảnh báo người lái xe biết họ sai lane, đồng thời ECU tính tốn lực đánh lái góc đánh lái phù hợp để đưa xe vị trí lane Nếu ECU phát tín hiệu cảnh báo mà người lái khơng có dấu hiệu tác động vào hệ thống lái (thơng qua cảm biến góc đánh lái cảm biến moment) ECU LKS gửi tín hiệu góc đánh lái lực đánh lái đến ECU EPS để đưa xe đừng trung tâm, không sai lane 1.4 Cơ cấu chấp hành 1.4.1 Màn hình hiển thị, vơ – lăng Ảnh 2.13 : Cơ cấu chấp hành LKS 14 1.4.2 Hệ thống lái ECU LKS gửi tín hiệu góc đánh lái lực đánh lái vào ECU hệ thống trợ lực lái để thay đổi hướng di chuyển xe,từ đưa xe vị trí lane Các hệ thống lái ứng dụng LKS 1.4.2.1 Hệ thống lái dùng trợ lực điện –thủy lực Ảnh 2.14: Hệ thống lái trợ lực điện- thủy lực 1.4.2.2 Hệ thống lái dùng trợ lực điện EPS (hãng Ford Honda áp dụng) Ảnh 2.15: Hệ thống lái trợ lực điện 15 1.4.3 Hệ thống phanh (Hãng áp dụng Mercedes – Benz Nissan) Ảnh 2.16 : LKS tác dụng lên hệ thống phanh Khi ECU LKS nhận biết xe sai làn, tín hiệu điều khiển ECU LKS gửi đến chấp hành phanh, từ hệ thống phanh bên bánh xe đối diện (2 bánh xe không cán lane) để đưa xe 1.4.4 Steering by wire Ảnh 2.17 : Hệ thống lái điện Infinite Hiện nay, hướng phát triển hệ thống LKS Steering By Wire với ưu điểm xử lý tín hiệu từ ECU LKS đưa đến nhanh hơn, người lái không chịu tác động trực tiếp từ rung động mặt đường truyền trực tiếp lên vô – lăng gây cảm giác mệt mỏi 16 Giới thiệu tổng quan hệ thống Lane Keeping System 2.1 Chức lịch sử đời hệ thống Lane Keeping System (LKS)là hệ thống cảnh báo sai đường hỗ trợ giữ đường Cụ thể :khi xe đường có tượng bắt đầu trượt khỏi hệ thống cảnh báo âm tay lái rung lên cảnh báo cho người lái biết họ sai Nếu người lái khơng có dấu hiệu điều chỉnh tay lái để đưa xe trở lại hệ thống tác động vào trợ lực lái điện phanh vào bánh đối diện để xe trở lại Mercedes-Benz Actros xe ứng dụng hệ thống vào cuối thập niên 90 châu Âu Trên xe tải hạng nặng có gắn cảnh báo âm mà lái xe nghe thấy xe chệch đường Để lái xe khơng bị khó chịu chuyển đường, hệ thống không làm việc lái xe sử dụng đèn signal để chuyển 17 Ảnh 1.1 : Mercedes-Benz Actros xe ứng dụng hệ thống Lane keeping system 2.2 Tên hệ thống ứng với hãng xe Từ việc ứng dụng hệ thống Lane Keeping System lên xe tải đường dài mà đại diện Mercedes – Benz với lợi ích lớn từ việc giảm thiểu tai nạn giao thông việc tập trung lái xe tài xế Ngày nay, hãng xe áp dụng công nghệ Lane Keeping System lên dòng xe phổ thơng với tên gọi khác tùy theo hãng Đại diện số hãng tiêu biểu : 18 Ảnh 1.2 : Tên hệ thống Lane Keeping System ứng với hãng xe 2.3 Phân loại hệ thống Lane Keeping System Nếu vào việc hệ thống có điều chỉnh hướng lái xe xe có tượng lệch hay khơng, ta chia hệ thống Lane Keeping System làm loại : Hệ thống Bị động Hệ thống Chủ động - Hệ thống bị động cảnh báo cho người lái biết họ sai đường tính hiệu cảnh báo : âm thanh, rung vô –lăng, rung ghế ngồi tài xế, hiển thị lên hình cảnh báo, … mà khơng có tác động đến hệ thống khác nhằm chuyển hướng xe, đưa xe vị trí đường - Hệ thống chủ động bao gồm hệ thống bị động, sau phát tín hiệu cảnh báo mà người lái xe khơng có tác động đến vơ – lăng để đưa xe vị trí hệ thống chủ động tác động đến 19 hệ thống lái có trợ lực điện (EPS) tác dụng đến hệ thống phanh nhằm đưa xe vị trí đường Nguyên lý hoạt động sơ đồ mạch điện hệ thống 3.1 Nguyên lý hoạt động sơ đồ mạch điện hãng Honda Ảnh 3.1 : Hệ thống hỗ trợ lái thông minh hãng Honda - Hệ thống gồm có hai hệ thống nhỏ: Adaptive Cruise Control, Lane Keeping Assist System Nên có khối khơng liên quan - Về nguyên lý khối Lane-recognition unit xem camera chụp ảnh gửi tín hiệu hình ảnh đến điều khiển hệ thống lane keeping(LKAS control unit), điều khiển dung thuật toán để xử lý ảnh xác định xe có lane hay khơng lane gửi mã ID thơng qua mạng CAN đến màng hình hiển thị (operation state indicartor/Warning) để thông báo xe 20 phần lane, bánh xe cán phải lane xử lý lane keeping gửi mã ID đến màng hình hiễn thơng báo cho người lái xe cán phải lane người lái đánh vơ lăng đưa xe khơng vấn đề giừ, người lái khơng có phản ứng gì, để biết flais khơng có phẩn úng giừ dựa vào hai cảm biến: steering angle torque Nếu hai cảm biến ko có thay đổi xữ lý biết người lái ko có phản hồi xử lý lane keeping tính tốn góc quay lực mơ men gửi tín hiệu đến xủ lý hệ thông hỗ trợ lái điện (EPS) từ xữ lý hệ thống EPS điều chỉnh góc lái lực lái đưa xe lane trình lặp lặp lại theo vòng kín - Và vòng kín ngừng hoạt dộng có điều kiện sau: Khi ta đạp phanh tốc độ xe >60 km/h Khi gạt mưa hoạt động phút hệ thống ngưng hoạt động Có tín hiệu xin chuyển lane tài xế Công tắc on/off hệ thống chế độ off 21 3.2 Nguyên lý hoạt động sơ đồ mạch điện hãng BMW Ảnh 3.2 : Sơ đồ khối hệ thống LKS BMW Giải thích khối : Head-up display: màng hình hiển thị HUD màng hình suốt hiển thị thơng thi cần thiết cho người lái dễ nhìn Camera thiết bị chụp hình ảnh gửi tín hiệu hình ảnh đến điền khiển ECU Rain/Light senser cảm biến mưa ánh sáng Dynamic stability control điều khiển hệ thống ổn định thân xe 22 Body gateway module hộp nối chung mạng CAN người phiên dịch để đưa tín hiệu với tốc độ khác truyền đế khối đưa cổng chuẩn đoán Lane departure warning control unit điều khiển Lane keeping Fuse cầu chì hệ thống Central information display and car communication computer gồm có máy tính xữ lý tín hiệu để lựa chọn chế độ gửi tín hiệu đến điều khiển hình hiển thị thơng tin lựa chọn chế độ cảm ứng cử Controller điều khiển Vibration motor mô tơ rung Departure warning công tắc ON/OFF hệ thống Taplo bảng táp lô Light module cụm đền trước 23 Nguyên lý hoạt động sơ đồ: Để hệ thống hoạt động cần phải có điều kiện đủ như: cơng tắc hệ thống(11) phải để chế độ ON, xe phải chạy với tốc độ lớn 60 km/h( lấy số liệu từ khối 4), lựa chọn chế độ( khối 14), vào trời tối cụm đền trước phải hoạt động(khối 16) …Khi có điều kiện đủ để hệ thống hoạt động camera( khối 2) truyền tín hiệu điện áp thấp đến xữ lý hệ thống lane keeping(6) xữ lý dùng thuật toán để xữ lý ảnh, xe cán phải lane xữ ký cấp điện áp cho motor rung(10) làm rung cần lái, đồng thời xữ lý gửi mã ID đến hình hiển thị HEADUP DISPLAY(khối 1) TÁP LÔ(khối 15) để cảnh báo cho người lái xe biết họ lái xe cán vào lane 24 Hệ thống LKS số hãng xe 4.1 Mercedes – Benz - Tên gọi: Active Lane keeping assist - Hoạt động khoảng tốc độ từ 60km/h trở lên - Hệ thống đưa cảnh báo kết hợp với phanh để đưa xe trở đường Ảnh 4.1 : Hệ thống camera xung quanh xe Mercedes –Benz Camera nhìn phương tiện phía trước khoảng cách 500m Các cảm biến radar ngắn với tần số 24 GHz tầm quét từ 0,2m đến 30m cảm biến radar dài với tần số 76 GHz tầm quét từ 60m đến 200m dùng để quan sát tình hình giao thơng xung quanh Khi lệch lane báo rung vô lăng ghế cho tài xế chỉnh xe lại cho lane tự động can thiệp vào hệ thống phanh để xe chạy lại cho lane Tài xế tạm ngưng hệ thống lúc phanh, có tín hiệu xi nhan, 25 4.2 Ford - Tên gọi: Lane keeping system - Hoạt động khoảng tốc độ từ 60km/h trở lên Ảnh 4.2: Chức cảnh báo lệch Lane Keeping Alert Ford - Bật hệ thống nút bấm cần điều khiển - Khi lệch lane báo rung vơ lăng ghế cho tài xế chỉnh xe lại cho lane - Hệ thống tạm thời bị vơ hiệu hóa lúc cách sau đây: Phanh nhanh,có tín hiệu,chủ động tránh vật cản, 26 Kết luận - Bài báo cáo giúp chúng em tìm hiểu hệ thống An toàn xe, qua việc tìm hiểu giúp chúng em ơn lại kiến thức hệ thống lái có trợ lực, cảm biến xe Tự tìm hiểu giúp chúng em nhớ lâu hơn, rèn luyện thêm kỹ tìm kiếm tài liệu,… Bài báo cáo giúp chúng em rèn luyện kỹ thuyết trình, kỹ trình bày vấn đề cho người khác hiểu vấn đề đề cập qua ngơn ngử hình thể, cử chỉ, ánh mắt,… - Qua báo cáo cho mơn học Hệ thống An Tồn Tiện Nghi oto, chúng em biết thêm nhiều hệ thống qua báo cáo nhóm lớp, từ việc báo cáo mà chúng em biết lỗi thuyết trình mà chúng em thường gặp phải, lỗ hỏng hệ thống mà chúng em học không nắm rõ may mắn thầy Nguyễn Trung Hiếu giải thích lại cho hiểu rõ Chúng em cảm ơn thầy nhiều, nhờ thầy mà chúng em có hội thấy lỗi thân thuyết trình, lỗ hổng mà chúng em học lớp lại không nhớ 27 Tài liệu tham khảo Lane Departure Warning hãng BMW LANE DEPARTURE WARNING SYSTEM CONFIRMATION TEST And Lane Keeping Support Performance Documentation Tìm hiểu thêm google nguyên lý hoạt động cảm biến phụ trợ hệ thống LKS 28