4.2.3.1 Sơ đồ điều khiển của hệ thống ESP:
Hình 4.19 Sơ đồ điều khiển của hệ thống ESP.
1.Cảm biến góc xoay với gia tốc ngang
2.Cảm biến góc tay lái 3.Cảm biến áp suất dầu
phanh
4.Cảm biến tốc độ bánh xe 5. Bộ điều khiển ESP
6. Bộ chấp hành thủy lực 7. Phanh bánh xe 8. ECM động cơ 9. Kim phun 10.Bugi 11.Bướm ga
95
4.2.3.2 Nguyên lí hoạt động cơ bản của ESP
Cảm biến xoay xe kết hợp với cảm biến gia tốc ngang (1) truyền tín hiệu điện áp về cho bộ điều khiển ESP (5).
Cảm biến góc tay lái (2) giao tiếp với bộ điều khiển của hệ thống ESP (5) bằng mạng CAN
Cảm biến tốc độ bánh xe (4) truyền tín hiệu dạng xung về cho bộ điều khiển ESP (5)
Khi nhận các tín hiệu từ các cảm biến, ECU ESP sẽ tính toán và giao tiếp với bộ điều khiển của hệ thống động và hệ thống lái, sau khi tính toán xong ECU ESP xác định được quỹ đạo chuyển động theo ý muốn của người lái và quỹ đạo chuyển động của xe, nếu xe mất ổn định thì bộ điều khiển của hệ thống ESP đưa tín hiệu điện áp đến bộ chấp hành thủy lực (6) điều khiển lực phanh tới các bánh xe (7) một cách độc lập và ECU ESP truyền tín hiệu bằng mạng CAN tới ECM động cơ (8) để ECM động cơ điều khiển kim phun (9), bugi (10), góc mở bướm ga (11) nhằm giảm công suất của động cơ.
4.2.3.3 Quá trình xử lý và điều khiển:
Để xác định hướng điều khiển xe theo ý của người lái thì cần các tín hiệu từ cảm biến góc tay lái (2) và cảm biến tốc độ bánh xe (4).
Để xác định hướng chuyển động của xe thì cần tín hiệu của cảm biến góc xoay xe và cảm biến gia tốc ngang (1).
Các tín hiệu từ các cảm biến sẽ được gửi về ECU ESP xử lý: Nếu sự đánh lái của người lái tương ứng với sự di chuyển của xe thì hệ thống ESP sẽ không hoạt động, còn nếu không tương ứng tức là có sự sai số lớn thì hệ thống ESP sẽ hoạt động.
96
Hình 4.20 Chu trình điều khiển hệ thống ESP
4.2.3.4 Các trường hợp điều khiển cụ thể của hệ thống:
- Trường hợp quay vòng thiếu:
Quay vòng thiếu là hiện tượng mà khi đó vô lăng được lái đến một góc nhất định trong khi lái xe và các lốp xe phía trước trượt về hướng ngược lại của hướng mong muốn.
Hình 4.21 Trường hợp xe bị quay vòng thiếu.
Quay vòng thiếu
Có hệ thống ESP
97 Hệ thống ESP nhận biết góc lái thông qua cảm biến góc tay lái và cảm nhận sự trượt xảy ra ngược với hướng chuyển động của xe khi thiếu lái thông qua cảm biến góc xoay Yaw và cảm biến gia tốc ngang. Khi xe vào cua phải ở tốc độ cao nếu người lái đánh lái thiếu, xe sẽ có xu hướng bị văng ngang (đường màu đỏ) ra khỏi cung đường điều khiển mong muốn (đường màu xanh) điều đó sẽ dễ dàng gây ra hiện tượng lật, trượt ngang xe mất an toàn và có thể gây ra tai nạn.
Khi xe bắt đầu có xu hướng trượt ngang, cảm biến góc xoay và cảm biến gia tốc ngang, cảm biến góc tay lái gửi tín hiệu về hộp điều khiển ESP, dựa vào các tín hiệu đó ESP sẽ tính toán và đưa ra tín hiệu điều khiển bộ chấp hành thủy lực để phanh bánh phía đối diện với hướng xe bị trượt (bánh sau bên phải), lực phanh tạo ra tại bánh xe có tác dụng như một tâm quay để tạo ra mô men bù lại lực trượt ngang; trong lúc các bánh xe bị trượt ngang thì chúng còn bị trượt quay vì thế ESP nhận thấy điều này sẽ can thiệp vào động cơ để giảm momen xuống các bánh xe giữ cho xe có thể ổn định và tiến về phía trước theo đúng cung đường mong muốn.
Mặc khác, ESP có thể điều khiển bộ chấp hành thủy lực theo cách khác đó là điều khiển hãm tốc độ các bánh xe trước trái, phải và bánh sau phải lại vẫn tạo ra mô men cũng chiều với chiều di chuyển của xe, bù lại lực trượt ngang giữ cho xe có thể ổn định và tiến về phía trước theo đúng cung đường mong muốn.
98
Hình 4.22 Sơ đồ hoạt động của hệ thống khi quay vòng thiếu.
Van ngắt xilanh chính 1 & 4 đều đóng, van hút dầu 2 & 3 mở. Van giữ áp 5, 6, 8 mở riêng van giữ áp 7 đóng. Các van giảm áp 9, 10, 11, 12 đều đóng lại. Áp suất dầu từ xilanh chính đi qua van hút 2,3 đến bơm và đi đến các xilanh bánh xe thông qua van giữ áp 5, 6, 8 thực hiện quá trình phanh bánh trước trái, phải và bánh sau phải giúp khắc phục hiện tượng thiếu lái.
Bảng 4.5 Hoạt động của hệ thống ở chế độ quay vòng thiếu
Thành phần Hoạt đông
Bơm OFF
Van ngắt xylanh chính (1) & (4) ON (cửa A & D đóng) van hút dầu (2) & (3) OFF (cửa B & C mở) Van giữ áp (5), (6), (8) OFF (cửa E, F & H mở)
Van giữ áp (7) ON (cửa G đóng)
99
- Trường hợp quay vòng thừa:
Quay vòng thừa là hiện tượng mà khi vô-lăng quay một góc nhất định và các lốp sau trượt ra ngoài làm mất lực kéo. So với quay vòng thiếu, khó có thể điều khiển xe trong khi vào cua và các lốp sau của ô tô trượt khi bánh sau mất lực kéo và vận tốc xe tăng.
Hình 4.23 Trường hợp xe bị quay vòng thừa
Hệ thống ESP nhận biết góc lái thông qua cảm biến góc lái và cảm nhận độ trượt về phía trước của xe khi vào cua của hiện tượng quá lái thông qua cảm biến góc xoay Yaw và cảm biến gia tốc ngang. Tình huống này do người lái thực hiện việc đánh lái thừa khi vào cua gấp dẫn đến hiện tượng xe có thể bị văng đuôi và chệch khỏi quỹ đạo của cung đường mong muốn.
Khi xe bắt đầu có xu hướng trượt ngang, cảm biến góc xoay và cảm biến gia tốc ngang, cảm biến góc tay lái gửi tín hiệu về hộp điều khiển ESP, dựa vào các tín hiệu đó ESP sẽ tính toán và đưa ra tín hiệu điều khiển bộ chấp hành thủy lực thực hiện việc phanh bánh trước bên trái, lực phanh tạo thành tâm quay (vì khi đó các bánh bên phải vẫn quay bình thường) và sinh ra mô men xoay theo hướng ngược lại của hướng di chuyển của xe; trong lúc các bánh xe bị trượt ngang thì chúng còn bị trượt quay vì thế ESP nhận thấy điều này sẽ can thiệp vào động cơ để giảm momen xuống các bánh xe giữ cho xe cân bằng, ổn định và tiến về phía trước theo đúng cung đường mong muốn.
Mặc khác, ESP có thể điều khiển bộ chấp hành thủy lực theo cách khác đó là điều khiển hãm tốc độ các bánh xe trước trái và bánh sau trái lại vẫn tạo ra mô men cùng chiều
Quay vòng thừa
Có hệ thống ESP
100 với chiều di chuyển của xe, bù lại lực trượt ngang giữ cho xe có thể ổn định và tiến về phía trước theo đúng cung đường mong muốn.
Hình 4.24 Sơ đồ hoạt động của hệ thống khi xe bị quay vòng thừa.
Van ngắt xilanh chính 1 & 4 đều đóng, van hút dầu 2 & 3 mở. Van giữ áp 5, 7 mở và vangiữ áp 6, 8 đóng lại. Các van giảm áp 9, 10, 11, 12 đều đóng lại. Áp suất dầu từ xilanh chính đi qua van hút dầu 2, 3 đến bơm và đi đến các xilanh bánh xe thông qua van giữ áp 5, 7 thực hiện quá trình phanh bánh trước trái và bánh sau trái giúp khắc phục hiện tượng dư lái.
Bảng 4.6 Hoạt động của hệ thống ở chế độ quay vòng thừa
Thành phần Hoạt đông
Bơm ON
Van ngắt xylanh chính (1) & (4) ON (cửa A & D đóng) van hút dầu (2) & (3) OFF (cửa B & C mở) Van giữ áp (5), (7) OFF (cửa E, G mở) Van giữ áp (6), (8) ON (cửa F, H đóng) van giảm áp (9), (10), (11), (12) OFF (cửa M đóng)
101
- Trường hợp tránh chướng ngại vật:
a) b)
c) d)
Khi người lái thấy chướng ngại vật bất ngờ xuất hiện trên đường sẽ đánh lái đột ngột để tránh nó (hình a). Ví dụ khi người lái đánh lái gấp về bên trái, bộ điều khiển ESP nhận tín hiệu từ các cảm biến: cảm biến góc đánh nhận thấy người lái vừa tạo ta một góc khá lớn trong khi đó do tác dụng của lực quán tính cảm biến góc xoay thân xe lại ghi nhận một góc xoay nhỏ hơn không tương xứng với động tác đánh lái mạnh. Từ đó bộ điều khiển ESP nhận ra xe sắp bị thiếu lái, nghĩa là xe có xu hướng tiếp tục trượt thẳng. Lúc này, bộ điều khiển ESP gửi tín hiệu đến bộ chấp hành thủy lực để thực hiện phanh bánh sau bên trái lại, nó sẽ tạo ra một momen xoay cùng hướng mong muốn. Nếu hệ thống phanh không đủ để điều chỉnh xe đi theo quỹ đạo chính xác, ESP nhận thấy điều này sẽ can thiệp vào động cơ để giảm momen xuống các bánh xe giúp xe kiểm soát tính ổn định và dẫn hướng (hình b).
102 Sau đó người lái sẽ đánh lái về hướng ngược lại, bộ điều khiển ESP nhận thấy góc đánh lái lúc này nhỏ hơn góc xoay của thân xe là trường hợp thừa lái vì các bánh sau có xu hướng bị văng đuôi lúc này (hình c). Lúc này, bộ điều khiển ESP gửi tín hiệu tới bộ chấp hành thủy lực để thực hiện phanh bánh trước bên trái lại giúp tạo ra một momen xoay với hướng ngược lại hướng di chuyển của xe và giữ cho xe cân bằng trở lại (hình d).