2.7.1. Tổng quan
Năm 2014, HELLA và AUDI đã tự hào giới thiệu đèn pha Matrix LED đầu tiên trên thế giới với chùm sáng cao không chói trong AUDI A8. Điều này cho phép người lái xe di
48 chuyển trong xe của mình với ánh sáng cao cố định mà không có nguy cơ làm lóa mắt các phương tiện giao thông phía trước hoặc bất kỳ phương tiện nào đi trước. Về mặt kỹ thuật, chức năng này có thể thực hiện được là nhờ sự phân tách đèn chiếu xa thành năm tấm phản xạ, mỗi tấm có một con chip chứa 5 đèn LED. Lần đầu tiên, chuyên gia chiếu sáng, HELLA, đã thành công trong việc vận hành từng đèn LED trên chip 5 đoạn, theo đó tổng cộng 25 đèn LED trên mỗi đèn pha có thể hoạt động hết công suất hoặc chuyển sang đèn chiếu gần (đèn cốt) khi cần thiết. Bằng cách này, ánh sáng có thể được điều khiển ở mức độ chính xác cực cao mà không cần bất kỳ cơ chế xoay vòng nào.
Hình 2.51: Sơ đồ hoạt động của hệ thống Matrix LED
49
2.7.2. Cấu tạo
Hình 2.53: Cấu tạo của cụm đèn Matrix LED
Hình 2.54: Cấu tạo của cụm Matrix LED high-beam
Hệ thống khởi động ngay sau khi người lái bật công tắc đèn tư động. Đèn chiếu xa tự động được bật khi xe chạy trên đường ngoài thành phố. Khi ở đường ngoại thành, hệ thống có thể phát hiện các phương tiện phía trước trong khoảng cách từ 300 – 400m, khi đã phát hiện được phương tiện di chuyển phía trước, hệ thống Matrix LED sẽ tự động điều chỉnh đèn LED bằng cách tắt hoặc làm mờ các đèn LED riêng lẻ, những phương tiện đó sẽ đi vào vùng tối, không bị đèn chiếu xa chiếu vào, từ đó phương tiện di chuyển phía trước không bị chói.
50
2.7.3. Hoạt động
Hình 2.55: Hệ thống Matrix LED tự động phát hiện xe phía trước
Hình 2.56: Đèn LED tự động điều chỉnh khoảng chiếu sáng
Hình 2.57: Điều chỉnh khoảng sáng
Tương tự với những phương tiện di chuyển từ phía trước đi tới, hệ thống cũng sẽ xác nhận và làm mờ từng khoảng chiếu sáng. Trong khi chúng được “che khuất”, chùm sáng cao vẫn tiếp tục chiếu sáng tất cả các khu vực giữa các phương tiện và bên phải và bên trái
51 của chúng ở mức tối đa. Ngay sau khi không còn xe nào trong tầm nhìn của người lái, hệ thống một lần nữa trở lại chế độ chiếu sáng chùm cao hoàn toàn.
Ngoài khả năng che khuất cụ thể các phương tiện khác, tia sáng của đèn chiếu xa Matrix cũng thích ứng với tình huống lái xe, ví dụ như trong trường hợp xe vào cua khi cần chức năng đèn uốn cong động. Trong tình huống như vậy, cường độ của đèn chiếu sáng có thể thay đổi ở hai bên hoặc có thể tập trung vào giữa đường vì các đèn LED được điều khiển riêng lẻ và phù hợp theo cách riêng.
Hình 2.58: Đèn pha Matrix LED thay đổi độ sáng của dải LED giúp đèn uốn cong theo góc lái
Do đó, tầm nhìn của người lái xe vào ban đêm được cải thiện đáng kể, đồng thời, loại bỏ nguy cơ chói mắt cho các phương tiện giao thông phía trước.
52 Ngoài ra, trong hệ thống quang học được phát triển bởi HELLA và AUDI còn có khả năng báo động, giúp nó nổi bật trong đám đông. Bên dưới lưới tản nhiệt được thiết kế riêng, phân chia đèn pha thành các phân khúc theo phương pháp quang học, có thể tìm thấy đèn báo động, chức năng đầu tiên trên thế giới. Ngay sau khi người lái bật đèn báo, một dải bảy khối nằm cạnh khối kia bắt đầu sáng lên tuần tự trong khoảng thời gian 20 mili giây. Sau 150 mili giây, tất cả các đoạn LED đều sáng và chiếu sáng với cường độ tối đa mặc dù có ấn tượng về “chỉ báo động” Như trường hợp của mẫu xe tiền nhiệm, lần này AUDI và HELLA cũng đã kết hợp các chức năng của đèn báo, đèn chạy ban ngày và đèn định vị trong một hệ thống quang học.
Hình 2.60: Chức năng đèn cảnh báo của hệ thống Matrix LED
2.8. MERCEDES MULTIBEAM LED 2.8.1. Cấu tạo 2.8.1. Cấu tạo
Multibeam LED là công nghệ chiếu sáng do Mercedes-benz phát minh, ra mắt lần đầu trên những chiếc siêu sang S-Class 2014 tuy nhiên công nghệ này thực sự đỉnh cao khi áp dụng trên dòng xe E-Class thế hệ thứ 5 (2017). Công nghệ này cũng mang về cho hãng giải thưởng Red Dot Award (Giải thưởng Quốc tế về Thiết kế sản phẩm).
53
Hình 2.61: Cụm đèn đầu LED của Mercedes-benz E-class
- Phần trong cùng là 84 bóng đèn LED được chia làm 3 hàng và 4 bộ điều khiển giúp tính toán mô hình chiếu sáng.
- Phần giữa là lăn kính sơ cấp bằng silicon với chức năng gom ánh sáng. - Phần ngoài cùng được dùng để khuếch tán ánh sáng.
54
Hình 2.63: Hình 84 bóng đèn LED được xếp thành ba hàng
2.8.2. Nguyên lý hoạt động
2.8.2.1. Khi có xe di chuyển ngược chiều
Multibeam LED là công nghệ chiếu sáng giúp mở rộng tầm quan sát của người lái trong đêm mà không gây chói hoặc lóa. Multibeam LED hoạt động bằng cách lấy dữ liệu từ các cảm biến ánh sáng và camera được gắn trên kính chắn gió, các dữ liệu sẽ được truyền đến bốn thiết bị tính toán (100 lần/giây) để cho ra mức sáng phù hợp với từng điều kiện đường, giao thông và thời tiết.
Tính năng chống chói tự động (Adaptive Highbeam Assist) được kích hoạt khi có phương tiện xuất hiện phía trước xe, những bóng đèn LED chiếu trưc tiếp vào xe đối diện sẽ bị tắt đi, trong khi các bóng còn lại vẫn sáng. Điều này giúp cho người lái những chiếc xe phía trước không bị chói mắt, đồng thời khoảng chiếu sáng vẫn giữ nguyên không thay đổi. Ngoài ra đèn Multibeam LED còn có khả năng nhận biết các biển báo giao thông trên đường, hệ thống sẽ tắt một số bóng LED chiếu thẳng vào biển báo.
55
Hình 2.64: Một số đèn LED tắt đi để giúp chống chói cho các phương tiện giao thông
2.8.2.2. Khi di chuyển vào và ra đoạn đường có khúc cua
Trong suốt chuyến hành trình, camera trên kính chắn gió sẽ liên tục theo dõi đoạn đường phía trước để xác định tiêu điểm tốt nhất cho khả năng chiếu sáng của đèn pha. Chức năng dự đoán khả năng cung cấp khả năng chiếu sáng này rất nhạy, thậm chí còn nhanh hơn trước khi người lái xoay vô lăng để vào cua.
+ Nhờ chức năng này hoạt động hỗ trợ người lái quan sát mặt đường tốt hơn trong những góc cua, đèn sẽ tự động bật sáng những bóng cần thiết để đảm bảo hướng ánh nằm trên mặt đường giúp tăng khả năng quan sát mặt đường thêm 25m, giúp người lái chẩn bị tốt trước khi vào cũng như khi ra khỏi khúc cua.
56
2.8.2.3. Trước khi đến vòng xuyến
Khi kết hợp với COMAND Online, Multibeam LED sẽ kích họat tính năng Juntion giúp
người lái quan sát tốt hơn những khu vực có vòng xuyến. Lúc này, chức năng tự động điều chỉnh ánh sáng ở góc cua sẽ được kích hoạt, ánh sáng từ đèn pha được phân bổ đều về cả bên trái lẫn bên phải. Khả năng tự động điều chỉnh ánh sáng trước khi đến vòng xuyến này cho luồng sáng rộng hơn.
2.8.2.4. Khi di chuyển nội thành dưới tốc độ 60 km/h
City mode là tính năng tự động điều chỉnh luồng sáng thành hình rẽ quạt thành hình sáng rộng về phía hai bên để người lái quan sát xung quanh xe khi có người di chuyển trên đường phố hay xe đạp đi bên cạnh xe.
2.8.2.5. Khi vận hành trên đường cao tốc
Tính năng motor way cho phép đèn tăng cường độ sáng thêm 10% khi vận hành với vân tốc trên 90 km/h. Khi vân hành 110 km/h đèn sẽ tiếp tục tăng thêm khoảng sáng, khi dưới 80 km/h tính năng này sẽ tự động tắt đi.
Hình 2.66: Các khoảng chiếu sáng của hệ thống đèn thông minh
2.8.2.6. Điều kiện thời tiết.
Khi trời mưa: các phương tiện di chuyển chiều ngược lại rất dễ bị chói mắt bởi ánh sáng
57 độ ánh sáng để không làm ảnh hưởng đến tầm nhìn của các phương tiện di chuyển chiều ngược lại.
Hình 2.67: Hệ thống đèn thông minh chiếu sáng theo điều kiện thời tiết
2.8.3. Công nghệ Digital Light.
Mercedes-benz đã có một bước đột phá với công nghệ Digital Light dựa trên nền tản Multibeam LED, hệ thống Digital Light không chỉ có khả năng điều chỉnh các chùm sáng linh hoạt mà nó còn có thể giao tiếp với các phương tiện xung quanh nhờ vào luồn ánh sáng có độ phân giải cao lên tới 2 triệu Pixel, Mercedes là hãng xe đầu tiên trên thế giới áp dụng công nghệ này trên dòng xe thương mại của mình đó là dòng xe siêu sang S-Class 2019.
Hình 2.69: Công nghệ chiếu sáng của đèn LED
2.8.3.1. Nguyên lý hoạt động Digital Light
Tương tự như máy chiếu DLP hiện nay, hệ thống sẽ sử dụng nguồn sáng bao gồm 4096 chip LED được điều khiển độc lập mỗi bên ánh sáng của các chip LED trên sẽ được chiếu
58 vào một bảng bao gồm 1 triệu vi gương micro mirror có khả năng phản xạ các tia sáng, mỗi vi gương trên đều được điều khiển độc lập bằng mã nhị phân nhằm thay đổi góc phản xạ của tia sáng, khi 1 vi gương bị lệch góc tia sáng tương ứng với vi gương đó sẽ bị vô hiệu hóa. Nhờ vậy Digital Light có khả năng tạo ra 2 triệu điểm chiếu sáng trên mặt đường. Con số cao kỷ lục so với 168 điểm chiếu sáng của công nghệ chiếu sáng Multibeam LED. Với luồn ánh sáng đạt độ phân giải cao, Digital Light mang đến khả năng điều chỉnh các chùm sáng linh hoạt và chính xác hơn bất kỳ công nghệ chiếu sáng nào khác đang có mặt trên thị trường. Digital Light sử dụng camera trên kính chắn gió, các cảm biến xung quanh xe và thông tin từ dữ liệu bản đồ, một bộ vi xử lý mạnh mẽ kết hợp với các thuật toán thông minh cho phép hệ thống có thể xử lý và điều chỉnh các tia sáng trong một vài mili giây.
Công nghệ Digital Light phát triển dựa trên hệ thống đèn Multibeam LED nên các tính năng có trên hệ thống Multibeam LED cũng có trên hệ thống Digital Light, ngoài ra nó còn hoạt động nhanh và chính xác hơn.
2.8.3.2. Tính năng nổi bật nhất trên Digital Light
Đó chính là khả năng hiển thị các biểu tượng trên mặt đường với độ phân giải HD, điều đó không chỉ cung cấp cho người lái các thông tin hướng dẫn trực tiếp trong tầm nhìn mà còn giúp giao tiếp với cá phương tiện xung quanh khác.
Khi xe hướng đến công trường đang thi công Digital Light sẽ hiển thị biển báo giao thông trên mặt đường nhằm cảnh báo người lái. Đặc biệt nếu đoạn đường phía trước bị thu hẹp Digital Light sẽ hiển thị hai vạch sáng song song có khoảng cách đúng bằng chiều rộng của xe, nhờ đó người lái sẽ điều khiển chiếc xe vượt qua khu vực đang thi công một cách dễ dàng và an toàn nhất. Tính năng trên sẽ được kích hoạt ở vận tốc trên 30 km/h.
59
Hình 2.70: Digital Light hiển thị trên mặt đường khi xe đi vào khu vực thi công
Hình 2.71: Digital Light hiển thị trên mặt đường khi xe đi vào khu vực hẹp
Khi xe phát hiện có người đi bộ phía trước trong phạm vi nguy hiểm, Digital Light sẽ
hiển thị một mũi tên hướng về phía họ trên mặt đường để cảnh báo người lái.
Hình 2.72: Digital Light hiển thị trên mặt đường khi xe phát hiện vật thể phía trước
Nếu nhiệt độ bên ngoài xe xuống dưới hơn 50C biểu tượng bông tuyết sẽ được hiển thị
60
Hình 2.73: Digital Light hiển thị trên mặt đường khi bên ngoài có nhiệt độ thấp
Khi người lái bật tín hiệu báo rẽ nếu hệ thống phát hiện phương tiện phía sau đang tiến
đến thì hệ thống Digital Light sẽ hiển thị cảnh báo điểm mù trên mặt đường.
Hình 2.74: Digital Light hiển thị trên mặt đường khi có phương tiện phía sau vượt lên
Tính năng hỗ trợ giữ làn đường phát hiện trên xe có dấu hiệu chệch khỏi làn đường của
mình, Digital Light cũng sẽ được kích hoạt với vận tốc trên 30 km/h.
61 Khi kích hoạt tính năng giữ khoảng cách, Digital Light sẽ hiển thị khoảng cách đã được thiết lập lên mặt đường ở vân tốc trên 20 km/h. Nếu khoảng cách thấp hơn ngưỡng an toàn cho phép, biểu tượng cảnh báo va chạm sẽ được hiển thị với vận tốc trên 30 km/h.
Hình 2.76: Hệ thống Digital Light hiển thị trên mặt đường báo khoảng cách
Hình 2.77: Hệ thống Digital Light hiển thị trên mặt đường báo giữ khoảng cách
Nếu hệ thống nhận dạng biển báo xác định vận tốc xe đang được cài đặt vượt quá
vận tốc cho phép Digital Light cũng sẽ hiển thị biểu tượng cảnh báo lên mặt đường.
62
Khi kết hợp với dữ liệu bản đồ Digital Light sử dụng biểu tượng mũi tên và khoảng cách
để dẫn đường cho người lái.
Hình 2.79: Hệ thống Digital Light hiển thị trên mặt đường chỉ dẫn hướng đi
Bên cạnh những tính năng trên Mercedes-benz cho biết sẽ tiếp tục bổ sung thêm nhiều khả năng hiển thị mới cho Digital Light như các biểu tượng cảm xúc, hình ảnh, văn bản,…
63
CHƯƠNG 3. HỆ THỐNG CÂN BẰNG ĐIỆN TỬ
3.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG CÂN BẰNG ĐIỆN TỬ
Hệ thống cân bằng điện tử của xe ô tô hay còn gọi với cái tên ESP (Electronic Stability Programs) chắc hẳn nhiều người không còn xa lạ với nó khi tìm hiểu về xe ô tô. Nhưng
lịch sử ra đời và phát triển của nó chắc hẳn không phải ai cũng biết. Hệ thống cân bằng điện tử xuất hiện lần đầu tiên trên 2 chiếc xe của BMW năm 1995. Năm 1995 hệ thống cân bằng điện tử lần đầu tiên được trình làng trên 2 mẫu xe hơi của hãng BMW (Bayerisch Motoren Werke AG – Công xưởng cơ khí Bayern) của Cộng hoà liên bang Đức, đó là 2 mẫu xe 750iL và 850Ci với động cơ trang bị trên xe là 5.4L V12. Hệ thống cân bằng điện tử này lấy tên là DSC (Dynamic Stability Control) và được sản xuất bởi BOSCH – một hãng nổi tiếng trong lĩnh vực thiết bị cơ khí và điều khiển điện tử của Đức. Hệ thống được trang bị cảm biến tại các bánh xe với tần số 50 lần mỗi giây. Đây chính là nguyên thuỷ và tiền đề cho sự phát triển hệ thống cân bằng điện tử trên xe hơi sau này.
Một năm sau khi hệ thống cân bằng điện tử ra đời, hãng xe hơi Mercedes-Benz cũng bắt đầu ứng dụng công nghệ này lên mẫu xe hơi của mình và lấy tên là ESP (Electronic Stability Programs). Mẫu xe hơi đầu tiên của Mercedes-Benz lắp đặt hệ thống cân bằng điện tử là S600. Cũng giống như hãng xe BMW, Mercedes-Benz chọn đối tác cung cấp hệ thống này là công ty BOSCH và tự mình đưa ra những quy định riêng về những ngưỡng giá trị tối đa trước khi hệ thống ESP hoạt động. Một điểm nổi bật hơn trong hệ thống ESP của Mercedes-Benz là khả năng rất linh hoạt khi nó nhanh chóng lấy lại vị trí ổn định của xe sau khi ESP hoạt động.
Cho đến năm 1997, tức sau 2 năm BMW triển khai hệ thống DSC, thì Cadillac công bố hệ thống cân bằng điện tử của mình với tên gọi STS (StabiliTrack Stability). Giống như hệ thống của hãng xe BMW và Mercedes-Benz, thì STS của Cadillac sử dụng 3 vị trí cảm