1. 1L ch s0 h th nglái
1.2.4.5 Bán kính quay vòng
θo: Góc quay c a bánh xe d n hư ng ngoài θi : Góc quay c a bánh xe d n hư ng trong O: Tâm quay vòng c a ô tô
ðây là góc quay c a m t trong các bánh trư c khi quay vô lăng. Bánh xe trư c bên trong và bên ngoài quay v i m t góc khác nhau sao cho chúng v+ nên nh)ng vòng tròn có tâm trùng nhau, ñi u ñó ñ'ñ m b o tính năng quay vòng c a xe ô tô.
1.3 .ng d$ng công ngh lái không tr$c lái (SBW) trên ô tô 1.3.1 Xe ô tô ñi n Mini Land Glider c&a Nissan
Hình 1.10: Xe Land Glider c a hãng xe Nissan v i h th ng lái Drive-by-Wire
Nissan, m t hãng s n xu!t ôtô c a Nh t B n, v a ti t l m t chi c xe hai ch m i ch y ñi n mang tên Land Glider (có nghĩa là tàu lư n trên m t ñ!t). Không ch là m t m u concept ch y ñi n m i c a hãng xe Nh t, v i thi t k l!y c m h ng t chi c môtô bãi bi'n và môtô thông thư ng, Land Glider còn có kh năng nghiêng mình m i khi qua khúc cua. Có kích c& nh bé và không gi ng ki'u dáng các lo i ôtô thông thư ng, Land Glider có thi t k hoàn toàn m i và r!t hi n ñ i c bên ngoài và bên trong. T i ch ng i lái, tay lái l n ñư c ñ t trung tâm phía sau c$m b ng ñi u khi'n.
Ô tô ñi n Land Glider c c kỳ nh g n, l i d( dàng, có th' di chuy'n nhanh nh)ng ch ñông ñúc, và dĩ nhiên là không khó ñ' tìm m t ch ñ xe thích h p b!t c nơi nào. Hãng Nissan cho bi t, h th ng lái ñư c ñi u khi'n b/ng máy tính thông
tiên Nissan áp d$ng k* thu t này, và Drive-by-wire dư ng như ñư c áp d$ng r!t kh thi trên Land Glider. Chi c xe mini này ñã xu!t hi n t i tri'n lãm xe Tokyo Motor Show 2009. Công ngh Drive-by-wire (hay Steer-by-wire - h th ng lái ñi n t0 không tr$c lái) hi n ñang ñư c các hãng s n xu!t ôtô hàng ñ u th gi i như BMW, General Motor, Toyota và Huyndai nghiên c u và phát tri'n. Nh ng d$ng k* thu t haptics, h th ng lái xe hơi ñã có bư c ñ t phá l n c v tính năng ho t ñ ng, và xu hư ng thi t k n i th!t trong xe. H th ng lái xe này có ưu ñi'm là r!t g n nh. do ñư c b b t các thành ph n cơ khí như tr$c lái, các kh p n i, không ô nhi(m nh b ñi các b tr l c th y l c, có th' tích h p các tính năng an toàn khác như c nh báo ñi'm giao nhau, c nh báo s m t i các ñi'm d( x y ra tai n n (khi k t h p v i h th ng ñ nh v toàn c u GPS).
1.3.2 S/n ph0m hãng xe GM Hy – Wire
Hình 1.11: Không gian rEng l n bên trong xe Hy-wire GM
Hãng xe General Motors ñã ñưa ra m t khái ni m v xe hơi, ñó là Hy-wire, nh)ng ch c năng c a lo i xe này ñư c th' hi n như hình 1.11. M t trong nh)ng ñi u thú v nh!t c a h th ng Drive-By-Wire c a GM Hy-wire là chúng ta có th' thi t k n i th!t m t cách tinh t và hi u qu mà không thay ñ#i b!t c b ph n gì trong thành ph n cơ khí c a chi c xe và vi c ñi u khi'n lái là nhi m v$ c a m t s ph n m m vi tính m i. Xe hơi Drive-By-Wire trong tương lai, chúng tôi s+ t o ra m t b ñi u khi'n chính xác theo ý mu n b/ng cách nh!n m t vài nút, ñi u ñó cũng gi ng như chúng ta ñi u ch nh v trí gh ng i trong xe hơi ngày nay. Nó có th' s+
ñư c s%p x p m t cách h p lý trong h th ng ñ' lưu tr) tùy ch n ñi u khi'n khác nhau cho m i ngư i lái xe trong m t gia ñình.
1.3.3 S/n ph0m c&a hãng xe Mercedes và SuRai c&a Trung Qu*c
Hình 1.12: Các thi1t b ki m tra h th ng lái t0ñEng c a xe Mercedes
Vi c ñưa các h th ng lái t ñ ng vào xe hơi không ph i là m t khái ni m quá m i m+. Vào nh)ng năm1990, Chrysler ñã nghiên c u h th ng lái t ñ ng có tên Automated Durability Road (ADR), s0 d$ng các robot ñ' lái xe trên nh)ng cung ñư ng th0 r!t khó khăn. Các chuyên gia ñánh giá r/ng: c hai s n ph1m c a Mercedes và Chryler hoàn toàn có kh năng ti n xa hơn, và chuy'n t phòng thí nghi m t i tay ngư i dùng trong th i gian g n. T o ra chi c xe hơi mà ngư i lái không c n ch m tay vào vô-lăng v n ñi u khi'n ñư c là gi!c mơ c a không ít hãng s n xu!t ô tô. Mercedes-Benz ñang n l c ñ' hi n th c hóa ñi u này. Mercedes ñang th0 nghi m h th ng lái t ñ ng m i nh!t c a mình. V i h th ng này, chi c xe s+ t phát hi n các nguy cơ có th' gây nên va ch m mà không c n l p trình trư c. Tuy ñã có nh)ng thành công bư c ñ u, nhưng hãng còn ph i ti n hành nhi u cu c th0 nghi m tương t g m: túi khí và kh năng phát hi n va ch m khi t c ñ cao. Cũng v i công ngh này, hãng xe Trung Qu c, BYD xác nh n thông tin m u Su Rui m i s+ trang b th th ng ñi u khi'n t xa cho phép tài x lái t bên ngoài trong ph m vi 20 m.
BYD cho bi t, h th ng này s+ giúp ngư i ñi u khi'n ñ xe v trí h.p d( dàng hơn. T Carnewschina ñánh giá ñây là ý tư ng vô cùng thông minh. Không ti t l v gi i h n t c ñ xe khi ñư c ñi u khi'n t xa. M t vài ngu n tin khác cho hay, t c ñ t i ña c a xe có th' là 5 km/h. Drive-by-wire (dBW) công ngh by-wire, ho c x-by-wire trong ngành công nghi p ô tô ñã s0 d$ng các h th ng ñi u khi'n ñi n t0 thay th các h th ng ñi u khi'n cơ khí truy n th ng b/ng cách s0 d$ng các thi t b truy n ñ ng cơ ñi n và giao di n ngư i máy như bàn ñ p và gi l p c m giác lái.
Hình 1.13: ði u khi n ñ xe t xa ng d ng trên xe Su Rui c a BYD Trung Qu c
Do ñó, các c$m – chi ti t truy n th ng như tr$c lái, tr$c trung gian, máy bơm, ng, th%t lưng, làm mát và servo chân không và xi lanh t#ng th'ñư c tháo b . Các ví d$ bao g m h th ng ki'm soát bư m ga ñi n t0 và phanh b/ng dây. SBW hi n ñang ñư c s0 d$ng trong xe nâng ñi n và c n d& hàng (stockpickers) b/ng ñi n và m t s máy kéo.Vi c áp d$ng chúng trong các phương ti n ñư ng b ñư c gi i h n b i nh)ng lo ng i v ñ tin c y m c dù nó ñã ñư c ch ng minh trong m t s m u xe như ThyssenKrupp Presta ch ñ o theo ñ xu!t c a hãng Mercedes-Benz Unimog, Hy-wire và Sequel General Motors và Mazda Ryuga. M t h th ng bánh xe phía sau SBW c a Delphi g i là Quadrasteer ñư c s0 d$ng trên m t s dòng xe bán t i ñã thành công thương m i nhưng còn h n ch .
1.3.4 H th*ng lái ñi u khi1n b2ng dây ñi n (Drive – by – Wire) trên xe Infiniti c&a Nissan
Thay vì s0 d$ng các k t n i cơ khí ñ' truy n ñ ng, h th ng lái ñi n t0 Drive By Wire cho phép ñi u khi'n d n hư ng xe b/ng các tín hi u ñi n t0 và truy n ñ ng th y l c. K' t khi ra ñ i nh)ng chi c ôtô làm vi c ch y u b/ng các cơ c!u cơ khí liên k t và d n ñ ng v i nhau, cùng v i s phát tri'n c a khoa h c k* thu t ñ c bi t là lĩnh v c t ñ ng hóa và ñi n t0ñã làm cho nh)ng chi c ôtô ngày nay không còn ch là c a ngành cơ khí. Theo ñánh giá c a các nhà s n xu!t thì nh)ng chi c ôtô ngày nay h th ng ñi n t0 chi m ñ n 60% giá tr , m c dù các h th ng ñi n t0 ngày càng ñư c trang b nhi u trên ôtô, tuy nhiên có m t h th ng ñóng vai trò r!t quan tr ng trên ô tô nhưng v n chưa ñư c “ñi n t0 hóa” - H th ng lái.
Hình 1.14: Hình ,nh mô phFng c a h th ng Drive-by-wire
Th c ra thì h th ng lái ñi n t0 Drive By Wire ñã ñư c các nhà s n xu!t ôtô nghiên c u và phát tri'n t lâu, tuy nhiên m i ch công b m c th0 nghi m và v n chưa có nhà s n xu!t ôtô nào ñưa vào xe thương m i ñ' có th'ñ n ñư c v i ngư i s0 d$ng. Nissan là nhà s n xu!t ñ u tiên lên k ho ch ñưa công ngh này lên các xe thương m i trên vài m u xe Infiniti 2013.
1.3.5 Xe hơi m#i cho tương lai
Không còn nh)ng vô-lăng ki'u cũ, tay lái ki'u m i không ch cho phép ñ#i hư ng xe mà còn dùng ñ' tăng gi m v n t c và th%ng xe; ñi u khi'n xe không còn ph i dùng chân n)a... ñó là m t trong nh)ng tính năng m i c a các m u xe cho tương lai.
Hình 1.15: Công ngh ñi u khi n b"ng dây ng d ng cho xe tương lai
Th t ra, ñây là công ngh có tên là Drive-by-Wire: các m nh l nh ñi u khi'n xe ñư c truy n ñi b/ng dây d n ñi n, như trên máy bay. Không còn nh)ng b ph n cơ khí truy n ñ ng mà thay vào ñó, ñi n t0 làm vi c. ð' tránh l i c a ph n m m ñi u khi'n, ngư i ta ñã có bi n pháp phòng xa. Nh)ng công ngh này ñư c áp d$ng trư c ñây trong hàng không. M t s b ph n ñi u khi'n ñư c tăng lên g!p ñôi ñ' khi có m t b ph n hư h ng thì b ph n kia thay th . ði n t0 cũng cho phép thay ñ#i bán kính quay vòng xe tùy thu c vào t c ñ di chuy'n. 5 ñây, 1/4 vòng quay tay lái cũng ñ thay vì ph i ñánh vô-lăng 3 vòng như trên nh)ng xe c#ñi'n. Ngư i lái ñư c ñ ng cơ ñi n h tr khi ñưa xe vào ch ñ u. Các thao tác ñư c thông báo b/ng tín hi u âm thanh và ánh sáng. Ngư i lái lúc ñó ch còn vi c th c hi n theo hư ng d n c a xe. Trư c khi xe vào ch ñ u, h th ng trên xe tìm kho ng tr ng, ñánh giá xem có ñ cho xe l t vào không. 2ng d$ng này có th' ñư c thương m i hóa trong 5 ñ n 10 năm n)a. Nhưng t nay ñ n ñó, ngư i lái v n ph i c n ñ n kính chi u h u quen thu c.
1.3.6 .ng d$ng công ngh by Wire trên ñ-ng cơ c&a Honda Odyssey
Hình 1.16: Công ngh by – Wire ng d ng trên ñEng cơ i – VTEC 3.5 c a xe Honda Odyssey 2005
ð' làm tăng tính ưu vi t c a h th ng ñi u khi'n xi-lanh VCM (Variable Cylinder Management), Honda s0 d$ng công ngh tiên ti n ñ' gi!u ñi các rung ñ ng c a ñ ng cơ khi chuy'n sang ho t ñ ng v i m t n0a s xi-lanh và ngư c l i. ð u tiên, hãng áp d$ng cái mà ngư i ta g i là "Drive – by - Wire" (ñi u khi'n b/ng dây). Máy tính s+ ki'm soát bư m ga ñ' gi m ho c tăng công su!t ñ ng cơ trong quá trình chuy'n ñ ng.
1.4 Nh3ng c/i ti4n c&a Steer – by – Wire
Chúng ta s+ b%t ñ u v i câu h i này: Công ngh b/ng dây (by-Wire) là gì? Ý tư ng không m i m+ cho ngành công nghi p máy bay và phương ti n hàng không quân s d a trên h th ng ñi u khi'n "Fly-By-Wire" (khái ni m v ñi u khi'n k* thu t s “Fly-By_Wire ñã ñư c gi i thi u b i NASA vào năm 1972). Tuy nhiên ch g n ñây m i có các cu c cách m ng ñi n t0, nó ñã b%t ñ u tìm ra hư ng phát tri'n cho các h th ng trên ôtô. M t s xe hơi ñư c s n xu!t hi n nay ñã s0 d$ng công ngh “by-Wire” cho ñi u khi'n ga và phanh.
Vi c chuy'n ñ#i t m t h th ng lái thư ng sang h th ng Steer-By-Wire và lo i b hoàn toàn các thành ph n cơ khí (như tr$c lái, h p s gi m t c…) có th' th c hi n như trong hình 1.17.
H th*ng lái thư5ng H th*ng Steer-By-Wire
Hình 1.17: Chuy n ñ i t2 mEt h th ng lái thưAng sang h th ng Steer-By-Wire
Trong các h th ng lái thư ng có m t thanh răng và b bánh răng ăn kh p s+ ñư c g%n trong m t ng kim lo i v i m i ñ u c a thanh răng nhô ra t ng tr$c lái. M t thanh ñư c g i là thanh gi/ng s+ k t n i vào m i ñ u c a thanh răng. Bánh răng ñư c g%n v i tr$c lái. Khi ta quay vô lăng, bánh răng quay tròn quanh tr$c, thanh răng di chuy'n ngang. 5 m i ñ u thanh gi/ng s+ k t n i v i các cánh tay quay bánh d n hư ng quay vòng. Thanh răng và bánh răng ăn kh p s+ th c hi n hai công vi c sau: nó chuy'n ñ#i chuy'n ñ ng quay c a vô lăng thành chuy'n ñ ng t nh ti n c a thanh răng c n cho s chuy'n hư ng c a bánh xe và t o ra m t t] l gi m t c giúp cho vi c chuy'n hư ng bánh xe d( dàng hơn.
Trong h th ng lái SBW ch lo i tr tr$c trung gian và bơm th y l c, còn t!t các thành ph n khác cũng tương t như h th ng lái thư ng. H th nglái SBW có thêm các c m bi n, b mã hóa (encoder), cơ c!u ch!p hành và b ñi u khi'n. Nh)ng cơ c!u và thi t b này s+ theo dõi góc lái cũng như góc xoay c a bánh
THW THW
TRW
xe d n hư ng ch ñnh ñư c ñưa ra b i ngư i lái xe và t o ra s ph n h i c m giác lái lên vô lăng.
1.5 Nh3ng l6i ích k7 thu8t c&a Steer – by – Wire
Công ngh lái không tr$c lái SBW h a h.n mang l i m t s l i ích ñáng k', t vi c gi m tr ng lư ng và s tho i mái không h n ch trong vi c ch t o, cho phép h th ng c i thi n ñư c ñ an toàn nhưñ #n ñ nh trong ñi u khi'n và gi) cho xe ñi th3ng. Bên c nh ñó, vi c thay th hoàn toàn h th ng lái thông thư ng sang h th ng lái Steer-By-Wire có m t s l i ích như:
- Không có tr$c lái s+ñơn gi n hoá vi c thi t k n i th!t xe.
- Ít tiêu hao nhiên li u do không c n thi t ph i v n hành liên t$c như trong h th ng lái th y l c (bơm th y l c ph i làm vi c xuyên su t khi ñ ng cơ ho t ñ ng).
- Không có tr$c lái và h p s gi m t c s+ tăng không gian s0 d$ng trong khoang ñ ng cơ.
- Khi không có k t n i cơ khí gi)a vô lăng và bánh xe: r!t ít kh năng mà các va ch m t ñư ng tác d$ng lên tr$c lái và xâm nh p vào không gian an toàn c a ngư i lái.
- ði u khi'n ñ c tính h th ng m t cách d( dàng và có th'ñư c ñi u ch nh ñ'ñáp ng t i ưu hóa h th ng và c m giác lái.
- C i thi n ñáng k' v!n ñ cách âm cho khoang hành khách.
Nh)ng ñ c trưng c a h th ng lái Steer-By-Wire là d( dàng ñi u ch nh ñ' t i ưu hóa ñáp ng thay ñ#i hư ng xe và c m giác lái. Tính ñ n năm 2008 không có nhà s n xu!t ôtô nào s n xu!t dòng xe có h th ng Steer-By-Wire mà ch d a vào công ngh Steer-By-Wire do nh)ng e ng i v s an toàn và ñ tin c y.
1.6 Cơ s9 lý thuy4t c/m giác xúc giác (haptics)