Cụm công tắc vô lăng (SZL)
Bộ phát tín hiệu Cụm công tắc vô lăng và cảm biến góc đánh lái
Loại tín hiệu Góc đánh lái từ tài xế
Đường truyền tín hiệu Mạng PT-CAN
Bộ nhận tín hiệu Bộ điều khiển EPS
Chức năng Tự động thu hồi vô lăng
Hệ thống cân bằng động học (DSC)
Bộ phát tín hiệu Bộ điều khiển cân bằng động học và cảm biến DSC
Loại tín hiệu Tốc độ xe và các biến số khác miêu tả tình trạng lái
Đường truyền tín hiệu Mạng PT-CAN
Bộ nhận tín hiệu Bộ điều khiển EPS
Chức năng Trợ lực lái, tự động phản hồi tình trạng bánh xe
Hệ thống điều khiển điện tử (DME)
Bộ phát tín hiệu Hộp điều khiển điện tử
Loại tín hiệu Hoạt động của động cơ
Đường truyền tín hiệu Mạng PT-CAN
Bộ nhận tín hiệu Bộ điều khiển EPS
Chức năng Điều khiển trạng thái
Hệ thống kiểm soát ra vào ô tô (CAS)
Bộ phát tín hiệu Hệ thống kiểm soát ra vào ô tô
Loại tín hiệu Tình trạng của cổng 15
Đường truyền tín hiệu Mạng PT-CAN
Bộ nhận tín hiệu Bộ điều khiển EPS
83
4.5.3. Các tín hiệu đầu ra của hệ thống EPS[5]
Hệ thống điều khiển điện tử (DME)
Bộ phát tín hiệu Bộ điều khiển EPS
Loại tín hiệu Yêu cầu tăng sức chứa nước làm mát
Đường truyền tín hiệu Mạng PT-CAN
Bộ nhận tín hiệu Hộp điều khiển điện tử
Chức năng Điều khiển quạt điện
Cụm đèn báo táp-lô (Kombi)
Bộ phát tín hiệu Bộ điều khiển EPS
Loại tín hiệu Các cảnh báo hư hỏng
Đường truyền tín hiệu Mạng PT-CAN
Bộ nhận tín hiệu Cụm đèn báo táp-lô
Chức năng Điều khiển đèn cảnh báo và đèn chỉ thị
4.6. Các tính năng của DME được sử dụng tích hợp cùng EPS[5]
4.6.1. Trợ lực lái phụ thuộc vào tốc độ[5]
Tính năng servo này trước đây chỉ có thể thực hiện được nhờ vào các hệ thống phụ trợ phức tạp trên hệ thống trợ lực lái thuỷ lực, nay đã được tích hợp thành một phần mềm bên trong bộ trợ lực lái điện tử nói chung và bộ trợ lực lái EPS nói riêng.
Dựa theo các tín hiệu về tốc độ của xe và mômen đánh lái từ tài xế, hệ thống EPS sẽ cung cấp một lượng lớn trợ lực lái khi xe ở tốc độ thấp hoặc đang đứng yên (đảm bảo sự tiện nghi tối đa).
Mặt khác, khi xe ở tốc độ cao, hệ thống EPS sẽ cần tài xế tác động lực đánh lái lớn hơn bằng cách giảm đi lượng trợ lực lái cung cấp. Điều này sẽ giúp tài xế tập trung giữ cho xe đi theo một đường thẳng nhất định.
Theo như biểu đồ dưới đây, mức độ trợ lực của hệ thống đều được tính toán dựa trên dữ liệu về tốc độ xe lẫn mômen đánh lái từ tài xế. Nếu như tài xế chỉ tác động một lượng lực đánh lái nhỏ lên vô lăng, trợ lực sinh ra từ hệ thống EPS ban đầu cũng sẽ khá nhỏ. Điều này tạo đặc tính cân bằng hoàn hảo, có ích trong vấn đề giữ vô lăng lái không quá nhạy, vượt khỏi vị trí giữ xe thẳng hàng.
84
Nếu như tài xế tác động lực lớn lên vô lăng, đường dốc trên biểu đồ sẽ chuyển mượt hơn. Kết quả là tài xế được hỗ trợ một lượng trợ lực lớn trong các tình huống cần thiết như đánh lái đột ngột hoặc quay vòng góc hẹp.
Khúc chuyển giữa các đường cong không bị ngắt quãng mà lại đều. Điều này cho thấy hệ
thống EPS đã tính toán mức độ chuyển đổi phù hợp trong các trường hợp khác nhau.[5]
Hình 4.11. Biểu đồ mối quan hệ giữa độ lớn trợ lực lái và mômen đánh lái từ tài xế
4.6.2. Tự động thu hồi vô lăng[5]
Nhằm bổ sung cho tính năng thu hồi vô lăng vốn có trong hệ thống lái và hệ thống treo, chức năng này được tích hợp để hỗ trợ cho việc tự động thu hồi vô lăng thông qua hoạt động chuẩn xác của mô-tơ điện. Các tín hiệu yêu cầu để kích hoạt chức năng bao gồm:
• Vận tốc xe trên đường.
• Mômen đánh lái từ tài xế.
• Góc đánh lái.
• Tỷ lệ thay đổi góc đánh lái.
Tuy nhiên, tín hiệu góc đánh lái chỉ cần thiết khi phải điều chỉnh cảm biến vị trí mô-tơ điện, qua đó xác định vị trí mong muốn cho chức năng này (góc đánh lái bằng 0). Từ đó, chức năng tự động thu hồi vị trí vô lăng sẽ sử dụng dữ liệu có độ phân giải cao hơn từ cảm biến vị trí mô-tơ nhằm điều khiển chính xác hơn.
Nếu không có tín hiệu từ cảm biến góc đánh lái, ví dụ như có lỗi trên cụm công tắc vô lăng, chức năng này không thể hoạt động được. Các chức năng khác của hệ thống EPS đều
STT Chú thích
1 Mômen đánh lái từ tài xế
2 Mômen xoắn trợ lực từ hệ thống EPS
3 Tốc độ xe trên đường bằng 0
4 Tốc độ xe trên đường tăng
5 Tốc độ xe tối đa
85
vẫn hoạt động bình thường. Tài xế lúc này có thể gặp tình trạng như “xe bị kéo về một phía” do vô lăng không thể trở về vị trí thẳng hàng chính xác như ban đầu.
Tầm quan trọng của việc kích hoạt tính năng tự thu hồi vô lăng càng tăng trong những trường hợp cấp thiết, ví dụ như khi tài xế cần phải cho vô lăng tự quay khi đang điều khiển xe thoát khỏi góc hẹp. Các dữ liệu tín hiệu cần truyền đến để hệ thống EPS nhận diện tình huống này bao gồm:
• Góc đánh lái chưa bằng 0.
• Mômen đánh lái từ tài xế đạt xấp xỉ bằng 0.
Mô-tơ điện lúc này sẽ được điều khiển bởi EPS để tạo một lực phản hồi hỗ trợ việc thu hồi vị trí vô lăng mượt hơn tới một vị trí gần với vị trí thẳng hàng.
Cải tiến dễ nhận thấy nhất so với tính năng thu hồi vị trí vô lăng của hệ thống trợ lực thuỷ lực được thể hiện trong biểu đồ dưới đây.
Hệ thống trợ lực điện tử sẽ giúp thu hồi vị trí vô lăng một cách chính xác và nhanh chóng hơn. Tất cả các dòng xe sử dụng hệ thống trợ lực lái điện tử đều có tích hợp chức năng hữu ích này.
Khả năng thu hồi vị trí vô lăng mà không có chức năng hỗ trợ tự thu hồi trong biểu đồ dưới đây chỉ nhằm mục đích so sánh. Chúng có giá trị tương đối thấp so với cùng khả năng trên hệ thống thuỷ lực. Nguyên nhân là do quán tính lớn của mô-tơ điện và bánh răng giảm tốc. Tuy nhiên, tất cả hệ thống EPS trên dòng xe đều có tích hợp chức năng tự thu hồi vị trí vô lăng nên đều có các lợi ích như đã nêu.
86
Bảng 4.12. Chú thích của biểu đồ hình (4.12)
STT Chú thích
1 Thời gian
2 Góc đánh lái
3 Tài xế giữ trạng thái đánh lái liên tục (khi xe quay vòng)
4 Tài xế thả cho vô lăng tự quay (khi xe hết quay vòng)
5 Khả năng thu hồi vị trí vô lăng của hệ thống trợ lực thuỷ lực
6 Khả năng thu hồi vị trí vô lăng của hệ thống EPS không tích hợp chức năng tự
động thu hồi vị trí vô lăng (theo lý thuyết)
7 Khả năng thu hồi vị trí vô lăng của hệ thống EPS có tích hợp chức năng tự
động thu hồi vị trí vô lăng
4.6.4. Khả năng giảm xóc chủ động[5]
Lượng chuyển động từ bánh lái gây nên rung xóc không mong muốn cần phải giảm có thể được sinh ra từ các tín hiệu đánh lái đầu vào không chủ đích từ tài xế hoặc các phản hồi từ bánh xe/mặt đường.
4.6.4.1. Giảm rung xóc từ mặt đường[5]
Các bánh răng giảm tốc có tỷ số truyền thấp vì mô-tơ điện lúc này được nối trực tiếp với thanh răng lái, quán tính của mô-tơ điện cũng tạo ra hiệu ứng giảm rung xóc lên các lực và chuyển động truyền từ các bánh xe lên vô lăng. Các hiệu ứng giảm xóc cơ khí này được bổ sung nhờ vào tính năng giảm xóc điện tử, một phần của hệ thống EPS. Nó sẽ phân tích các chuyển động của thanh răng (thông qua tín hiệu từ cảm biến vị trí mô-tơ) và từ đó vận hành mô-tơ điện tương ứng.
Nhờ đó mà các phản hồi do ngoại lực tác động sẽ được truyền tải thành một lượng vừa phải đến vô lăng. Vì vậy tài xế vẫn nhận được đầy đủ thông tin về tình trạng mặt đường, trong khi vẫn ngăn chặn các rung động mạnh không mong muốn tới từ vô lăng.
4.6.4.2. Giảm rung xóc từ việc điều khiển của tài xế[5]
Thông thường khi di chuyển ở tốc độ cao, các chuyển động giật lắc không mong muốn của vô lăng do tài xế điều khiển sẽ gây tác động xấu đến khả năng điều khiển ổn định của xe. Ở một số tình huống còn có thể khiến xe bắt đầu rung lắc, dẫn đến xe bị trượt và tài xế sẽ mất khả năng điều khiển xe nếu tài xế không nhanh chóng xử lý.Bộ EPS sẽ phát hiện
87
các tín hiệu và điều khiển mô-tơ điện để liên tục cắt giảm các rung động, nhất là khi đang di chuyển ở tốc độ cao. Kết quả là xe sẽ tránh gặp tình trạng rung lắc.
Hình 4.13. Biểu đồ thể hiện mức độ giảm xóc từ các tín hiệu lái đầu vào trên EPS Bảng 4.13. Chú thích của biểu đồ hình (4.13)
STT Chú thích
1 Thời gian
2 Góc đánh lái
3 Đường đi của góc đánh lái (tín hiệu lái từ tài xế)
4 Gia tốc ngang
5 Phản hồi theo lý thuyết của xe không có giảm xóc chủ động: các hoạt động
đánh lái sau khi bắt đầu chạy sẽ tăng dần khi ở tốc độ cao
6 Đường phản hồi mong muốn của xe có giảm xóc chủ động: các hoạt động
88
4.6.5. Chủ động phản hồi tình trạng mặt đường[5]
Một phần do ảnh hưởng của khả năng giảm xóc từ quán tính của mô-tơ điện, bộ EPS có thể tạm thời không cung cấp ngay các phản hồi về tình trạng mặt đường giống như bộ trợ lực thuỷ lực.
Để có được tính năng phản hồi tình trạng mặt đường tương đồng trên các dòng xe có trang bị EPS, hệ thống EPS sẽ phân tích các dữ liệu mô tả về tình trạng điều khiển động học của xe. Từ các dữ liệu này, hệ thống EPS sẽ tính toán thêm về “dữ liệu tình trạng mặt đường trên EPS”. Kết quả là tài xế sẽ nhận được dữ liệu phản hồi về tình trạng mặt đường tương tự như trên các dòng xe sử dụng hệ thống trợ lực thuỷ lực.
4.6.6. Giám sát và điều chỉnh tình trạng của EPS[5]
Chức năng giám sát tình trạng của EPS sẽ tự động đưa ra các lệnh can thiệp vào việc có tiếp tục vận hành mô-tơ điện hay không. Tính năng này cũng truyền tín hiệu đến các tính năng khác của EPS có tích hợp các thiết lập điều khiển và điều biến chuyên biệt.
Các điều kiện để kích hoạt quy trình này bao gồm:
• Hệ thống đánh lửa được khởi động.
• Động cơ đang hoạt động.
• Không có tín hiệu lỗi đầu vào EPS hoặc mã lỗi trong hệ thống EPS.
Tuy nhiên, các phản hồi để phát hiện những lỗi như mô tả dưới đây đều được xem là một ngoại lệ:
4.6.6.1. Ngừng hoạt động khi hệ thống có lỗi[5]
Mục tiêu cơ bản khi phát triển hệ thống EPS là nhằm đảm bảo tài xế luôn kiểm soát được xe kể cả trong trường hợp có lỗi trong hệ thống. Vì vậy,trong bất cứ trường hợp nào cũng không được để xuất hiện một lượng lực lái lớn bất ngờ về các hướng trên xe. Bộ EPS vì thế cũng được tích hợp nhiều chức năng để giám sát và phát hiện lỗi từ các cảm biến, các bộ chấp hành và các hệ thống liên quan đến hoạt động của bộ EPS.
Mọi trạng thái lỗi ảnh hưởng đến hoạt động của mô-tơ điện đều dẫn đến việc vô hiệu hoá chức năng của mô-tơ, và cuối cùng là ngắt hoạt động của bộ EPS.
89
Kết quả của việc ngắt hoạt động này là tài xế sẽ không còn nhận được trợ giúp từ hệ thống hỗ trợ đánh lái trên xe nữa. Nhưng quan trọng nhất là các lỗi điều khiển của mô-tơ điện sẽ được ngăn chặn từ sớm.
Việc ngắt hoạt động của hệ thống trợ lực lái khi hệ thống gặp lỗi đều xảy ra ở cả bộ trợ lực điện tử hay thuỷ lực. Cả hai bộ trợ lực này đều được thiết kế phản ứng như nhau khi gặp lỗi.
Trong trường hợp đang có lỗi, một đèn cảnh báo màu vàng sẽ hiển thị trên bảng đèn tín hiệu. Người lái cũng nhận ra được bộ trợ lực lái đã ngừng hoạt động thông qua tín hiệu Check Control trên xe cùng thông báo kèm theo.
4.6.7. Khả năng kết hợp với các thiết lập riêng biệt[5]
Các thiết lập chuyên biệt cho các tính năng điều khiển và điều biến để vận hành mô-tơ điện đều được tập trung ở khu vực trung tâm trong phần mềm của EPS. Khi có tín hiệu từ tính năng điều chỉnh tình trạng EPS, các thiết lập riêng biệt sẽ được gộp chung và phản hồi thành một giá trị chung.
Trong một số tình huống đặc biệt, các thiết lập riêng này sẽ được sàng lọc trước khi được truyền đến hệ thống trung tâm. Các ví dụ của những tình huống này như sau:
• Bộ EPS bắt đầu hoạt động khi động cơ vừa khởi động. Lượng mômen xoắn trợ
lực lái tăng dần đến mức mong muốn.
• Bộ EPS phải giảm lượng trợ lực do các nguyên nhân liên quan đến đảm bảo hoạt
động của toàn bộ hệ thống.
Nếu hệ thống đang có lỗi, tín hiệu điều khiển đến mô-tơ điện sẽ bị ngắt quãng liên tục thay vì được lọc nhằm ngăn chặn các tín hiệu điều khiển lỗi càng nhanh càng tốt.
4.6.8. Các tính năng phụ đặc biệt 4.6.8.1. Bảo vệ tránh quá nhiệt[5] 4.6.8.1. Bảo vệ tránh quá nhiệt[5]
Hệ thống EPS sẽ giảm lượng trợ lực lái nếu như nhiệt độ trong các bộ phận của hệ thống EPS trở nên quá cao. Bằng cách hạn chế hoạt động của mô-tơ, lượng nhiệt sinh ra từ EPS sẽ được kiểm soát, từ đó bảo vệ các bộ phận trong hệ thống không bị quá nhiệt.
90
Chức năng này sẽ được kích hoạt khi nhiệt độ đạt xấp xỉ 100oC và tăng dần đến mức nhiệt
độ mà lượng trợ lực lái bằng 0 là 115oC.
Nếu nhiệt độ vượt quá giới hạn hoạt động của hệ thống, đèn cảnh báo trên bảng đèn tín hiệu sẽ được bật (trong mục “Ngừng hoạt động khi xảy ra lỗi”) và mã lỗi sẽ được ghi lại trong bộ nhớ lỗi của hệ thống. Ngoài ra, hệ thống EPS còn yêu cầu quạt điện từ DME hoạt động nhiều hơn để giải nhiệt cho hệ thống.
Tình trạng quá nhiệt này có thể xảy ra khi nhiệt độ môi trường cao, kết hợp với việc đánh lái liên tục trong thời gian dài, nhất là khi xe ở trạng thái đứng yên.
Các tình huống gây quá nhiệt khác có thể xảy ra nếu tài xế cố gắng xoay bánh xe khi đang gặp vật cản cứng (ví dụ như đá lát đường). Nếu tình trạng này xảy ra liên tục trong thời gian ngắn, lượng trợ lực lái sẽ từ từ giảm. Việc này trước tiên là bảo vệ các chi tiết bên trong EPS không bị quá tải, và thứ hai là cảnh báo cho tài xế rằng phía trước đang có vật cản ngăn không cho bánh xe xoay.
Hệ thống EPS xác định các tình huống này bằng việc so sánh các tín hiệu điều khiển đến mô-tơ điện với chuyển động của mô-tơ.
4.6.8.2. Ngắt dần hoạt động của EPS khi xe dừng [5]
Mặc dù các các bánh răng lái trong EPS đã có tính năng ngắt hệ thống khi xe dừng hẵn, bộ EPS cũng có một tính năng nhằm giảm dần lượng trợ lực lái trước khi các bộ phận cơ khí ngừng hoạt động hẳn. Mặc dù tài xế sẽ cảm thấy lúc này xe đang tăng lượng phản lực lái, tuy nhiên nó sẽ giúp xoay các bánh xe về vị trí khoá chặt mượt hơn bình thường. Ngoài ra, chức năng này cũng giúp giảm các ứng suất tác động lên các bộ phận cơ khí và