Máy đƣợc kết nối với máy tính thông qua cổng USB. Ban đầu nó kiểm tra tính trạng hê thống bằng việc kiểm tra sự ngắn mạch, sự mất kết nối, điện trở của hệ thống, dây cáp. Trong quá trình hoạt động của mạng, máy sẽ tự động kiểm tra tốc độ truyền tải dữ liệu và tình trạng các thiết bị của hệ thống để phân tích trạng thái từng thiết bị trên Bus.
97
7.3.3. Kiểm tra tình trạng tín hiệu trên Bus
Trong tất cả hệ thống CAN đƣờng truyền trên Bus thƣờng kết thức bằng điện trở có giá trị 120Ω tại cả hai điêm cuối của đƣờng dây ch nh để ngăn chặn khả năng phản xạ tín hiệu và đảm bảo việc chuyển đổi tín hiệu chính xác. Nếu một trong hai điện trở bị hƣ thì khả năng phản xạ tín hiệu sẽ tăng lên. Sự cố sẽ ảnh hƣởng đến khả năng truyền tín hiệu trên Bus. Nếu cả hai điện trở bị hƣ thì đƣờng truyền Bus sẽ hoạt động nhƣ một tụ điện và lƣu trữ trạng thái tín hiệu gần nhất. Hệ thống CAN chỉ có hai trạng thái logic là 0 và 1. Nếu trạng thái logic là 1 xảy ra trong trƣờng hợp này thì hệ thống sẽ mất một khoảng thời gian để chuyển trạng thái và nó sẽ cản trở các hoạt động truyền dữ liệu tốc độ cao hơn.
Hình 7.25: Sự gia tăng thời gian khi điện trở cuối hƣ
Hệ thống CAN có quá nhiều tín hiệu phản xạ thì tín hiệu dữ liệu truyền đi sẽ bị ảnh hƣởng. Hiện nay điện trở cuối hƣ là vấn đề nguy hiểm nhất. Tuy nhiên nó chỉ nảy sinh vấn đề khi sử dụng trong thời gian dài và xảy ra kh ng thƣờng xuyên. Các vấn đề lỗi điện trở không thể phát hiện trong quá trinh vận hành thử, nó thƣờng xảy ra trong quá trình hoạt động của hệ thống.
Ngoài ra một số lỗi khác có thể xảy ra do sự xuống cấp của dây cáp và các thiết bị điện tử (do thời gian sử dụng lâu). Ví dụ: độ ẩm, sự ăn mòn hóa học sẽ dẫn đến quá trình oxy hóa và sự mài mòn giắc cắm. Nó sẽ làm tăng giá trị điện trở tiếp xúc.
98
Hình 7.26: Sự gia tăng điện trở ảnh hƣởng đến chất lƣợng tín hiệu
Ngoài ra sự ảnh hƣởng về cơ kh trong quá trình hoạt động có thể làm gián đoạn hoặc ngắt tín hiệu. Khi hệ thống điều khiển bị lỗi hoặc hƣ hỏng thì nó sẽ không có khả năng cung cấp những tín hiệu đƣợc yêu cầu và lỗi giao tiếp có thể xảy ra do nhiễu điện từ.
99
CHƢƠNG 8: THỰC HIÊN MÔ HÌNH HỆ THỐNG CAN TRÊN Ô TÔ
8.1. LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN CCS 8.1.1. Lý do chọn hệ thống CCS
Khi di chuyển trên đƣờng cao tốc hoặc trên một hành trình dài, việc liên tục giữ chân ga ở một tốc độ có thể khiến ngƣời lái xe cảm thấy mệt mỏi bởi chân luôn trong tình trạng phải làm việc. Thêm vào đó, vì lý do an toàn, đa số các tuyến đƣờng đều đặt giới hạn tốc độ tối đa cho phép để tránh ngƣời lái vƣợt quá tốc độ an toàn. Chính vì lẽ đó, các nhà sản xuất t đã đƣa ra t nh năng Cruise Control nhằm giúp chiếc xe có thể tự vận hành ở tốc độ mong muốn của ngƣời lái xe, từ đó giảm tải việc phải liên tục giữ chân ga trên một quãng đƣờng dài. Với sự phát triển không ngừng của hệ thống giao thông, hệ thống CCS đang trở nên cần thiết hơn đối với các mẫu xe ô tô hiện đại. Hệ thống sẽ cho phép xe của bạn đi theo t ph a trƣớc nó trong một đoàn xe nhờ liên tục điều chỉnh tăng tốc hoặc giảm tốc để đảm bảo một khoảng cách an toàn . Trong một vài trƣờng hợp, hệ thống CCS có thể góp phần giảm suất tiêu hao nhiên liệu bằng cách hạn chế độ lệch của bƣớm ga.
Với những sự cần thiết của hệ thống CCS, nhóm em đã quyết định thực hiện mô hình mô phỏng hệ thống CAN để thể hiện sự giao tiếp giữa các tín hiệu trong hệ thống CCS. Qua đó, chúng ta có thể hiểu rõ hơn về các tín hiệu đƣợc truyền đi trong hệ thống CCS. Đây là bƣớc nghiên cứu cần thiết để hoàn thiện và nâng cấp hệ thống CCS trở nên tiện lợi hơn, an toàn hơn. Ngƣời sử dụng có thể đạt đƣợc cảm giác thoải mái nhất khi sử dụng hệ thống CCS.
8.1.2. Khái quát về hệ thống CCS 8.1.2.1. Mô tả hệ thống CCS
Hệ thống CCS là hệ thống tự động điều chỉnh góc mở bƣớm ga để cho xe chạy ở tốc độ mong muốn đƣợc đặt bởi ngƣời lái. Do đó, ngƣời lái không cần phải điểu chỉnh bàn đạp ga trong khi xe đang hoạt động. Xe có thể chạy ở tốc độ đặt trƣớc khi lên dốc hoặc xuống dốc nhờ hệ thống CCS.
Hệ thống này đặc biệt có ích khi xe chạy trên đƣờng cao tốc hoặc trên đƣờng xa lộ, ngƣời lái xe không có thời gian nghỉ ngơi. Với hệ thống này, ngƣời lái có thể thƣ giãn và lái xe một cách rất thoải mái. Một số loại xe còn có khả năng tự động giữ khoảng cách giữa các xe kh ng đổi (Adaptive cruise control).
100
Hình 8.1: Chức năng CCS
Hệ thống điều khiển chạy tự động hoạt động nhờ công tắc điều khiển, bàn đạp ga và bàn đạp phanh. Công tắc điều khiển có 5 chế độ hoạt động: thiết lập “SET”, chạy đều “COAST”, phục hồi “RES”, tăng tốc “ACC” và hủy bỏ “CANCEL”. Tuỳ theo loại xe, cấu tạo của công tắc và cách điều khiển có thể sẽ khác nhau.
Hình 8.2: Công tắc điều khiển CCS 8.1.2.2. Các thành phần CCS
Hiện nay, hệ thống CCS chia thành hai loại: loại điều khiển bằng ECU điều khiển chạy tự động và loại điều khiển bằng ETCS-I (hệ thống điều khiển bƣớm ga thông minh bằng điện tử). Trong phần nay, việc giải thích cấu tạo, nguyên lý hoạt động dựa trên loại điều khiển heo ECU điều khiển chạy tự động.
101
Hình 8.3: Hệ thống CCS loại ECU điều khiển có bộ chấp hành
102 - ECU điều khiển chạy tự động
ECU nhận các tín hiệu từ cảm biến tốc độ xe và các công tắc khác nhau, xử lý và tính toán theo chƣơng trình lƣu trữ trƣớc. Dựa trên những tín hiệu này, ECU gửi các lệnh điều khiển tới bộ chấp hành. ECU cũng có chức năng tự chẩn đoán cho phép kiểm tra hoạt động của các tín hiệu đầu vào và đầu ra theo đèn chỉ báo trên bảng đồng hồ táp lô.
- Bộ chấp hành điều khiển chạy tự động
Bộ chấp hành đóng vai trò quan trọng trong CCS, dùng để thay đổi góc mở bƣớm ga. Bộ chấp hành gồm có một motor, ly hợp từ và biến trở.
Hình 8.5: Bộ chấp hành CCS - Công tắc chính và công tắc điều khiển
Công tắc chính là công tắc điện chính của hệ thống điều khiển chạy xe tự động. Đó là một công tắc nút bấm, cấp điện cho hệ thống khi đƣợc bấm.
Hình 8.5: Công tắc chính và công tắc điều khiển CCS
Các công tắc điều khiển có 5 chức năng khác nhau (thiết lập “SET”, chạy đều “COAST”, phục hồi “RES”, tăng tốc “ACC” và hủy bỏ “CANCEL”). Các chế độ SET và COAST ở trên một công tắc và hai chế độ kia RESUME và ACCEL ở trên một công tắc khác. Các công tắc là loại công tắc tự động hồi vị.
103 - Cảm biến tốc độ
Hình 8.6: Cảm biến tốc độ xe
Chức năng của cảm biến tốc độ xe là để thông báo cho ECU CCS về tốc độ hiện tại của xe. Khi xe tăng tốc, cảm biến tốc độ quay nhanh hơn và tần số của tín hiệu tốc độ cao hơn. Khi xe chạy chậm tần số tín hiệu tốc độ giảm xuống. Cảm biến tốc độ gửi tín hiệu xung từ hộp số tới ECU điều khiển chạy tự động th ng qua đồng hồ táp lô.
Hình 8.7: Tín hiệu tốc độ từ ECT
Trên các xe hiện đại ngày nay, hệ thống chạy tự động nhận tín hiệu tốc độ của xe qua ECU ABS và đồng hồ táp lô. Cảm biến tốc độ xe gắn ở các bánh xe sử dụng cho ABS cũng đƣợc sử dụng cho CCS.
- Công tắc huỷ bỏ chế độ CCS
Các công tắc huỷ bỏ chế độ CCS gồm có: công tắc điều khiển, công tắc ly hợp, công tắc khởi động ở số trung gian và công tắc đèn phanh. Khi bật bất kỳ một công tắc nào ở trên thì chế độ điều khiển chạy xe tự động tạm thời bị huỷ bỏ. Tuy nhiên, tốc độ xe đặt trƣớc sẽ đƣợc lƣu trữ trong bộ nhớ của ECU điều khiển chạy tự động chừng nào tốc độ xe vẫn còn cao hơn 40 km/h. Do đó, tốc độ đƣợc thiết lập sẽ tự động đƣợc lƣu giữ khi công tắc phục hồi RES đƣợc bật lên.
- Đèn chỉ thị cảnh báo
Đèn chỉ thị cảnh báo thông báo cho ngƣời lái biết sự cố xảy ra với hệ thống điều khiển chạy xe tự động. Nếu ECU điều khiển chạy tự động không nhận đƣợc tín hiệu tốc độ của xe trong một thời gian định trƣớc hoặc nếu hệ thống điều khiển bị tự động huỷ bỏ do có hƣ hỏng ở công tắc điều khiển hoặc bộ chấp hành, ECU điều khiển chạy tự động ngay lập
104 tức làm cho đèn cảnh báo trên bảng đồng hồ nhấp nháy 5 lần hoặc liên tục để báo cho ngƣời lái biết sự cố trong hệ thống.
Hình 8.8: Đèn chỉ thị cảnh báo
8.1.2.3. Hoạt động của hệ thống CCS
Để thiết lập hệ thống điều khiển chạy tự động ở tốc độ mong muốn, ngƣời lái xe phải thực hiện các bƣớc sau:
- Ấn và nhả công tắc ch nh (đặt ở đầu cần điều khiển), đèn chỉ báo sẽ sáng lên. - Đạp bàn đạp ga cho xe chạy ở tốc độ mong muốn (giữa 40 km/h đến 200 km/h). - Ấn vào cần điều khiển SET/COAST rồi nhả ra.
Tốc độ xe khi nhả cần điều khiển sẽ đƣợc lƣu trong bộ nhớ của ECU điều khiển chạy tự động và nhƣ vậy tốc độ xe đƣợc điều khiển bởi hệ thống CCS đƣợc thiết lập. Tốc độ xe đƣợc lƣu trong bộ nhớ đƣợc gọi là tốc độ thiết lập. ECU và CCS so sánh tốc độ thực tế của xe với tốc độ đặt trƣớc. Nếu xe chạy với tốc độ lớn hơn tốc độ đặt trƣớc, ECU điều khiển chạy tự động kích hoạt bộ chấp hành làm cho bƣớm ga đóng bớt lại. Nếu xe chạy với tốc độ thấp hơn tốc độ đặt trƣớc, ECU điều khiển chạy tự động sẽ kích hoạt bộ chấp hành và làm mở thêm bƣớm ga.
105
Có hai phƣơng pháp thiết lập lại tốc độ cao hơn cho CCS:
- Dùng công tắc điều khiển: Nhấc công tắc điều khiển lên để bật RES/ACC cho đến khi xe đạt đƣợc tốc độ mong muốn. Nhả công tắc điều khiển khi xe đạt tốc độ mong muốn. Khi ngƣời lái đẩy cần điều khiển lên theo hƣớng RES/ACC để chuyển đến chức năng tăng tốc và giữ cần trong một thời gian trong khi xe chạy ở chế độ điều khiển chạy tự động, bộ chấp hành mở bƣớm ga để tăng tốc xe. ECU điều khiển chạy tự động sẽ lƣu giữ tốc độ xe nhả cần điều khiển. Sau đó ECU điều khiển chạy tự động sẽ giữ cho xe chạy ở tốc độ vừa lƣu giữ.
- Dùng bàn đạp ga: Nhấn lên bàn đạp ga để xe đạt đƣợc tốc độ mong muốn. Đẩy công tắc điều khiển xuống (tới vị trí SET/COAST) và nhả nó ra khi xe đạt tốc độ mong muốn.
Hình 8.10: Thiết lập chức năng tăng tốc
Có hai phƣơng pháp thiết lập lại tốc độ thấp hơn cho CCS:
- Dùng công tắc điều khiển: Đẩy công tắc điều khiển xuống để bật SET/COAST cho đến khi xe đạt tốc độ mong muốn. Nhả công tắc điều khiển khi xe đạt tốc độ mong muốn. Khi chức năng này đƣợc bật lên bởi ngƣời lái kéo cần xuống theo hƣớng SET/COAST và giữ nó trong một thời gian trong khi đó xe đang chạy ở chế độ điều khiển chạy tự động, bộ chấp hành đóng bƣớm ga để giảm tốc độ xe. ECU điều khiển chạy tự động sẽ lƣu giữ tốc độ xe trong bộ nhớ khi cần điều khiển đƣợc nhả ra. Sau đó, ECU điều khiển chạy tự động sẽ giữ cho xe chạy ở tốc độ vừa lƣu giữ.
- Dùng bàn đạp phanh: Đạp bàn đạp phanh để tốc độ xe giảm về tốc độ mong muốn. Đẩy công tắc điều khiển xuống (tới vị trí SET/COAST) và nhả ra khi xe đạt tốc độ mong muốn.
Chức năng điều khiển chạy tự động sẽ tự động bị huỷ bỏ nếu bất kỳ thao tác nào đƣợc nêu ra ở đây xảy ra:
(1) Kéo cần điều khiển về ph a ngƣời lái để hủy bỏ “CANCEL” (2) Đạp bàn đạp phanh
106 (3) Đạp bàn đạp li hợp nếu xe hộp số thƣờng
(4) Đặt cần chuyển số ở vị tr “N” hoặc khác vị tr “D” hoặc “3” (5) Tốc độ xe xuống thấp hơn 40 km/h
(6) Tốc độ xe xuống dƣới 16 km/h so với tốc độ đặt trƣớc
Việc bật công tắc “RES/ACC” sẽ khôi phục lại tốc độ đã thiết lập nếu tốc độ này vừa mới tạm thời bị huỷ bỏ một trong các phƣơng pháp nêu trên từ (1) – (4) chừng nào tốc độ xe chƣa giảm xuống dƣới 40km/h.
Tuy nhiên việc ngắt công tắc chính hoặc huỷ bỏ chức năng điều khiển chạy tự động nhƣ (5) hoặc (6), thì tốc độ thiết lập sẽ vĩnh viễn bị huỷ bỏ. Nếu ngƣời lái muốn hệ thống điều khiển chạy xe tự động bắt đầu hoạt động lại, thì phải thiết lập lại tốc độ mong muốn và lƣu trong bộ nhớ bằng cách bật lại công tắc chính và lặp lại các thao tác thiết lập tốc độ mong muốn.
8.2. Các hệ thống điều khiển 8.2.1. Vai trò
Engine ECU là hệ thống điều khiển chi phối tất cả mọi hoạt động của động cơ th ng qua việc tiếp nhận dữ liệu từ các cảm biến trên động cơ hoặc t . Sau đó, các dữ liệu đƣợc truyền về hệ thống điều khiển động cơ để xử lý tín hiệu và đƣa ra mệnh lệnh buộc các cơ cấu chấp hành phải thực hiện các việc nhƣ điều khiển góc mở bƣớm ga, góc đánh lửa, lƣợng nhiên liệu,…
Mặt khác, các bộ phận chấp hành phải luôn tuân thủ theo mệnh lệnh của hệ thống điều khiển và đáp ứng các tín hiệu phản hồi từ cảm biến để đem lại sự chính xác và thích ứng cần thiết.
107 CCS ECU là hệ thống điều khiển chạy tự động trên xe thông qua việc tiếp nhận dữ liệu độ mở bƣớm ga, tốc độ xe, công tắc điều khiển CCS,… Sau đó, các dữ liệu sẽ đƣợc truyền đến hệ thống điểu khiển CCS để xử lý và đƣa ra t n hiệu để điểu chỉnh vị tr bƣớm ga thích hợp.
Ngày nay, hầu hết các loại xe Châu Âu đều trang bị hệ thống CCS để giúp ngƣời lái có cảm giác thoải mái hơn, an toàn hơn. Đặc biệt, xe chạy trên đƣờng cao tốc hoặc đƣờng quốc lộ hệ thống tự động điều chỉnh vận tốc mong muốn của ngƣời lái.
Hình 8.12: CCS ECU
Combination Metter là hệ thống hiển thị thông tin có vai trò quan trọng. Nó giúp ngƣời lái biết đƣợc thêm nhiều thông số của xe. Qua đó, ngƣời lái có thể tranh đƣợc một số sự cố nhƣ hết nhiên liệu, nƣớc làm mát nóng,… Ngoài ra, ngƣời lái biết thêm một số th ng tin hƣ hỏng của một số hệ thống th ng qua đèn cảnh báo, đèn check.
108 Ngày nay, một số dòng xe cao cấp đã trang bị hệ thống hiển thị thông tin trên kính chắn gió, nó giúp ngƣời lái luôn tập trung vào đoạn đƣờng ph a trƣớc, đồng thời rút ngắn thời gian xử lý thông tin và chủ động xử lý các tình huống nguy hiểm nhanh hơn đến 50%. Đối với những cỗ máy tốc độ trên đƣờng phố thì phản ứng nhanh của ngƣời điều khiển là chìa khoá hàng đầu của sự an toàn.
Hình 8.14: Hệ thống hiển thị thông tin trên kính chắn gió
8.2.2. Cấu tạo chung của các hệ thống điều khiển
Hệ thống điều khiển (ECU)cấu thành từ 3 bộ phận chính: bộ nhớ trong ECU, bộ vi xử