Công tắc phanh tay là đầu vào nối đất đến bộ điều khiển của DSC. Bộ điều khiển sẽ ngắt việc điều khiển phân phối mômen xoắn động cơ (ETC) nếu có tín hiệu của phanh tay.
Hình 3.6. Công tắc phanh tay[4]
3.3.3.6. Cảm biến tốc độ quay/gia tốc ngang[4]
Được đặt ở vùng trung tâm phía sau bộ điều khiển DSC III, cảm biến tốc độ quay và gia tốc ngang sẽ cung cấp hai tín hiệu đến bộ điều khiển DSC III. Cảm biến này hoàn toàn không bị ảnh hưởng từ dao động của thân xe nhờ vào một lớp bọc cao su bên ngoài. Để đo tốc độ vòng quay, cảm biến sẽ đưa ra tín hiệu so sánh 2,5V và một tín hiệu tuyến tính điện áp khoảng 0,7-4,3V. Tín hiệu tuyến tính này sẽ được bộ điều khiển DSC dùng để tính toán độ quay vòng (Yaw rate).
Cảm biến cũng cung cấp tín hiệu đầu vào tuyến tính về gia tốc ngang (G-force) trong khoảng 0,5-4,5V. Bộ điều khiển DSC sẽ sử dụng dữ liệu này để quyết định các lực bên nào đang ảnh hưởng đến xe để điều chỉnh ổn định.
45
Hình 3.7. Cảm biến góc quay vòng/gia tốc ngang[4]
3.3.3.7. Công tắc DSC[4]
Hệ thống sẽ khởi động khi bộ đánh lửa hoạt động. Khi ấn, công tắc sẽ sinh ra một dòng tín hiệu điện 12V truyền đến bộ điều khiển DSC III để tắt hệ thống này (đèn DSC trên bảng điều khiển sẽ nhấp nháy). Khi ấn nút thêm một lần nữa, hệ thống sẽ khởi động trở lại (đèn DSC trên bảng điều khiển tắt).
46
3.3.3.8. Công tắc HDC[4]
Tính năng điều khiển đổ dốc sẽ được kích hoạt khi nhấn công tắc DSC ở giữa bảng điều khiển. Đèn LED sẽ sáng rõ khi tính năng đang chuẩn bị khởi động và sáng nhấp nháy khi HDC đang hoạt động.
3.3.3.9. Cảm biến tốc độ bánh xe[4]
• Một cảm biến Hall 2 dây – “máy phát xung vuông”
• Một dây cấp dòng điện 8V ổn định đến phần tử Hall, dòng nối đất sẽ đi qua dây còn
lại đến bộ điều khiển. Dòng tín hiệu tạo bởi vòng tạo xung ảnh hưởng đến dòng điện áp, tạo ra một điện áp thấp 0,75V và một điện áp cao 2,5V.
• Tạo 48 xung trên một vòng quay xe.
• Cảm biến truyền ngay lập tức thông tin về tốc độ bánh xe về bộ điều khiển.
47
3.3.3.10. Cảm biến góc đánh lái (SAS)[4]
Cảm biến góc đánh lái được lắp ở phía cuối cùng của trục lái (phía trước khớp nối linh hoạt). Cảm biến được trang bị một bộ xử lý nối trực tiếp đến CAN bus để giao tiếp với các môđun khác trong hệ thống DSC III.
Cảm biến sẽ sử dụng hai chiết áp để xác định góc đánh lái và tỷ lệ góc đánh lái. Đây là các tín hiệu thô được bộ vi xử lý CAN bus sử dụng để tạo ra tín hiệu góc đánh lái truyền đến mạng CAN bus.
Cảm biến này cần được điều chỉnh lại sau mỗi lần sửa chữa hệ thống lái hoặc hệ thống treo. Khi điều chỉnh xong, cảm biến sẽ phát tín hiệu nhận diện qua mạng CAN bus đến bộ điều khiển DSC III. Tín hiệu nhận diện này giúp bộ điều khiển DSC III nhận biết việc điều chỉnh cảm biến đã được thực hiện.
Nếu như tín hiệu nhận diện thay đổi do các bộ phận bị thay thế, chúng ta không thể truy cập vào hệ thống DSC để chẩn đoán và tìm lỗi. Hệ thống DIS sẽ yêu cầu điều chỉnh lại cảm biến góc đánh lái thông qua các tính năng tự sửa chữa. Sau khi hoàn thành, một mã số nhận diện mới sẽ được tạo; bộ điều khiển DSC III và cảm biến góc đánh lái sẽ kết nối trở lại.
Việc thay thế cảm biến góc đánh lái phải được mã hoá ZCS trước khi lắp đặt trên xe theo
như hướng dẫn điều chỉnh.[4]
48
3.3.3.11. Công tắc cảnh báo mức dầu phanh[4]
Hình 3.12. Công tắc cảnh báo mức dầu phanh[4]
Một công tắc cảnh báo mức dầu phanh thường được lắp đặt trên nắp thùng chứa dầu phanh. Công tắc hoạt động như sau:
• Nếu mức dầu đủ, điểm tiếp xúc trên công tắc sẽ đóng.
• Nếu mức dầu xuống dưới mức cho phép, công tắc sẽ mở.
Vì công này thuộc loại thường đóng, công tắc sẽ được theo dõi để nhận biết khi nào xuất hiện chạm dương và chạm đất. Bộ LCM sẽ liên tục giám sát tín hiệu đầu vào. Nếu tín hiệu chạm mát xuất hiện tạm thời, LCM sẽ truyền thông tin đến bảng đèn tín hiệu. Bảng đèn tín hiệu sẽ truyền tín hiệu đến bộ điều khiển DSC thông qua mạng CAN bus. Nếu hệ thống nhận tín hiệu ngay trước khi khởi động bơm đầu, bơm dầu sẽ tạm thời không hoạt động. Nếu tín hiệu vào hiển thị trong hơn 25s, LCM sẽ đưa hai cảnh báo I BUS đến bảng đèn tín hiệu:
49
• Đưa tín hiệu “Mức dầu phanh” – Brake fluid level lên bảng hiển thị.
• Cảnh báo hê thống DSC III thông qua mạng CAN rằng mức dầu đang ở mức thấp
trong hơn 25s.
Bộ điều khiển DSC III lúc này sẽ ngay lập tức tắt các tính năng của mình và liên tục nhấp nháy đèn báo DSC trên bảng tín hiệu.
3.3.3.12. Bảng đèn tín hiệu DSC[4]
Hình 3.13. Bảng đèn tín hiệu DSC[4]
Ba loại đèn tín hiệu được lắp đặt trên bảng hiển thị bao gồm:[4]
• Đèn cảnh báo DSC: báo lỗi trong hệ thống DSC hoặc hệ thống bị ngắt bởi công tắc.
• Đèn cảnh báo ABS: báo lỗi trong hệ thống ABS.
• Đèn cảnh báo ABL “Brake”: báo lỗi trong hệ thống phanh và thường có hai màu,
màu đỏ khi mức dầu phanh thấp và đang sử dụng phanh tay, màu vàng báo lỗi trong hệ thống DSC/ABS hoặc hệ thống bị ngắt bởi công tắc.
Đèn cảnh báo DSC và đèn ABL màu vàng được điều khiển bởi bộ điều khiển DSC III thông qua mạng CAN. Đèn cảnh báo ABS được điều khiển trực tiếp bằng dây dẫn bởi bộ điều khiển DSC.
50
3.3.3.13. Mạng giao tiếp CAN[4]
Cụm DSC III kết nối với mạng CAN bus để giao tiếp với các bộ điều khiển AGS, DME, cảm biến góc đánh lái và bảng đèn tín hiệu. Mạng CAN cho phép các bộ điều khiển đã kết nối vào có thể gửi và nhận dữ liệu và yêu cầu của nhau.
Các mức giao tiếp với hệ thống DSC III bao gồm:
• DME: hệ thống DME gửi dữ liệu mômen xoắn động cơ, MK60 sẽ yêu cầu DME
giảm (thông qua ASC/DSC) hoặc tăng (thông qua MSR) mức mômen xoắn động cơ.
• AGS: DSC III sẽ yêu cầu AGS giảm tiếng ồn khi chuyển số.
• LEW: DSC III sẽ nhận dữ liệu góc đánh lái.
• KOMBI: DSC III yêu cầu bảng đèn tín hiệu khởi động hoặc ngắt các đèn hiển thị.
• Bốn tín hiệu về tốc độ bánh xe sẽ được đưa qua mạng CAN đến các bộ điều khiển
cần thiết.
51
3.4. Nguyên lý hoạt động[4]
Phạm vi hoạt động chủ yếu của hệ thống DSC III gói gọn trong ba hệ thống chính:
• ABS (Antilock Braking System)
• ASC+T (Automatic Stability Control)
• DSC (Dynamic Stability Control)
Dựa trên các tín hiệu gửi về từ các cảm biến khác nhau, hệ thống DSC III sẽ quyết định xem hệ thống nào là phù hợp nhất để duy trì hoạt động điều khiển cả xe. Ngoài ba hệ thống cơ bản, xe còn trang bị các hệ thống phụ, chỉ kích hoạt khi đạt các điều kiện yêu cầu. Các
hệ thống phụ ấy bao gồm: CBC, EBV, MSR, ADB, DBC, MBC.[4]
52
3.4.1. Hệ thống chống bó cứng phanh ABS và các tính năng phụ trợ [4]
3.4.1.1. Hệ thống chống bó cứng phanh ABS[4]
Hình 3.16. Cấu trúc điều khiển hệ thống chống bó cứng phanh ABS
Hệ thống chống bó cứng phanh ABS giúp ngăn tình trạng khoá cứng bánh xe khi phanh bằng cách so sánh bốn chỉ số cảm biến tốc độ bánh xe để tính toán tốc độ trung bình của xe. Nếu có một bánh xe bị khoá cứng khi đang phanh, hoặc tốc độ bánh xe rơi xuống dưới ngưỡng tối thiểu quy định trong bộ điều khiển hệ thống ABS, hệ thống phanh sẽ bắt đầu hoạt động. Hệ thống ABS hoạt động hiệu quả nhất khi tốc độ xe vào khoảng 12 km/h. Tính năng của hệ thống ABS trong hệ thống dẫn động bốn bánh (All-wheel drive) còn có một nhiệm vụ khác. Khi phanh trên các bề mặt trơn, một hiệu ứng nêm – “wedge” sẽ xuất hiện. Bùn và đất sẽ tích tụ phía trước bánh xe khi bánh xe bị khoá, tăng cường hiệu ứng phanh. Hệ thống cho phép giữ một hoặc cả hai bánh xe cầu trước quay ở mức tốc độ tới 20 km/h. Do đó, hiện tượng “mặt đường kém” sẽ không ảnh hưởng tới khả năng đánh lái của xe. Ngay khi bộ điều khiển phát hiện sự thay đổi góc lái ở vô lăng do tài xế đánh lái, phanh ABS sẽ điều chỉnh trở lại bình thường.
Hoạt động của hệ thống chống bó cứng phanh ABS bao gồm ba giai đoạn:
• Giai đoạn tăng áp suất phanh.
• Giai đoạn duy trì áp suất phanh.
• Giai đoạn giảm áp suất phanh.
DSC III 1. Các cảm biến tốc độ bánh xe. 2. Cụm công tắc đèn phanh 1. Mô-tơ bơm 2. Các van solenoid điện từ
53
Hình 3.17. Sơ đồ điều khiển chống bó cứng phanh ABS ở cầu trước[4]
Trong giai đoạn tăng áp suất: việc tích luỹ áp suất phanh bắt đầu khi tài xế đạp chân phanh bình thường, vì vậy khi ABS bắt đầu can thiệp, nó sẽ tích luỹ một lượng áp suất khởi điểm bằng cách cấp điện cho van nạp. Ví dụ, khi bánh sau bên phải bị khoá cứng, cả hai van nạp sẽ được cấp điện, điều tiết cả hai bánh xe cầu sau cùng lúc. Hoạt động này được gọi là “Lựa chọn logic thấp”. Cả bốn bánh sẽ được điều tiết độc lập nhằm ngăn việc khoá cứng bánh xe.
Trong giai đoạn duy trì áp suất: việc cấp điện van nạp sẽ đóng mạch dầu phanh đến các má đĩa phanh, giữ mức dầu ở mức hiện tại, ngăn không cho áp suất dầu tăng thêm. Nếu tốc độ bánh xe không tăng, giai đoạn giảm áp suất sẽ bắt đầu.
Trong giai đoạn giảm áp suất: Giai đoạn này sẽ xuất hiện khi bộ điều khiển cấp điện các van xả trong khi vẫn giữ cho van nạp đóng. Lượng dầu phanh giữ lại sẽ được xả qua bộ kẹp phanh ở má phanh, từ đó giảm mức áp suất phanh. Cùng lúc đó, bơm dầu được khởi động, hút lại lượng dầu phanh được xả và bơm trở lại mạch dầu phanh ở các bánh xe cầu trước.
54
Tuỳ thuộc vào tình trạng hoạt động của ABS, hệ thống có thể luân phiên giữa ba giai đoạn nói trên khoảng 3-12 lần/giây để ngăn bánh xe bị khoá cứng hoàn toàn.
3.4.1.2. Các tính năng phụ của ABS[4]
3.4.1.2.1. Phân phối lực phanh điện tử (EBV)
Hình 3.18. Tải trọng tác dụng lên bánh xe trong các trường hợp cụ thể
❖ Vai trò
Vai trò của EBV lúc này là điều chỉnh phân phối lực phanh độc lập ở từng bánh xe nhờ một bộ điều khiển điện tử. Ta biết rằng lực phanh lý tưởng phân phối lên các bánh xe tỷ lệ với sự phân bố tải trọng tác dụng lên chúng. Phần lớn các xe có động cơ đặt ở trước nên tải trọng bánh trước lớn hơn. Đồng thời khi phanh do tác dụng của lực quán tính nên tải trọng cũng được phân bố lại, càng tăng ở bánh trước và giảm ở bánh sau. Việc phân phối lực phanh này trước đây được thực hiện hoàn toàn bởi các van cơ khí như van điều hoà lực phanh, van bù tải, van giảm tốc,… Một trường hợp nữa là khi xe quay vòng, tải trọng cũng tăng lên ở các bánh xe phía ngoài, còn phía trong giảm đi, nên lực phanh cũng cần phải phân phối lại, nhưng các van điều hòa lực phanh cơ khí không giải quyết được vấn đề này. Chính vì hạn chế đó nên các van điều hòa lực phanh bằng cơ khí đã được thay thế bởi hệ thống phân phối lực phanh bằng điện tử (EBV). Việc phân phối lực phanh bằng điện tử này cho độ chính xác và hiệu quả cao hơn. Bằng cách tính toán tốc độ khác nhau giữa bánh trước và bánh sau, hệ thống phân bổ lực phanh điện tử EBV sẽ điều chỉnh và cân bằng lực phanh giữa bánh trước và bánh sau để mang lại hiệu quả phanh tốt nhất.
55
❖ Cấu tạo
Hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBV trên BMW ActiveHybrid X6 sử dụng một số tín hiệu đầu vào cùng với hệ thống ABS bao gồm: cảm biến tốc độ bánh xe, cảm biến tốc độ xe và cả bộ điều khiển trung tâm DSC III. Bên cạnh đó, EBV sẽ sử dụng thêm một số cảm biến khác giúp tăng tính hiệu quả đánh giá các tình huống như:
• Cảm biến gia tốc ngang (Y – sensor): đo trọng tâm của xe ô tô và kiểm tra độ trượt
ngang. Loại cảm biến này là một thiết bị hồi chuyển dùng để đo vận tốc góc của xe quanh trục Z (trục dọc). Nó sử dụng mạng CAN bus để truyền dữ liệu thời gian thực giữa nhiều mô đun với nhau.
• Cảm biến góc tay lái (SA – sensor): loại cảm biến này có nhiệm vụ ghi lại góc xoay
của vô lăng và gửi tín hiệu này về ECU để hệ thống biết người lái đang muốn di chuyển về phía nào.
• Van điều khiển thủy lực: không giống với cụm van của phanh ABS, cụm điều khiền
của hệ thống EBV sẽ được bổ sung thêm các van trượt với mục đích là điều chỉnh lưu lượng dầu cho từng bánh xe riêng biệt, thay cho cả 4 bánh đều nhau như phanh ABS.
❖ Nguyên lý hoạt động
Bộ điều khiển trung tâm DSC III sẽ liên tục nhận thông tin từ các cảm biến để đánh giá từng trường hợp tải trọng phân bố trên từng bánh xe.
Lấy ví dụ, nếu bạn quay vòng trái quá nhanh, cảm biến gia tốc ngang sẽ bắt đầu nhận thấy xe nghiêng về bên phải, cùng với đó bộ điều khiển trung tâm cũng sẽ nhận được tín hiệu từ cảm biến tải trọng, thông báo trọng lượng xe đang dồn lên 2 bánh bên phải (do lực quán tính ly tâm). Từ các số liệu nhận về từ các cảm biến nếu DSC III nhận thấy xe sắp bị mất lái, dù người lái chưa đạp phanh thì hệ thống EBV vẫn chủ động can thiệp giảm tốc các bánh xe qua việc mở các van dầu thắng. Trong trường hợp này EBV sẽ tăng lực phanh lên 2 bánh phía phải nhiều hơn, vì trọng lượng của xe đang dồn về phía này. Nếu xe không có EBV, 4 bánh sẽ nhận được lực phanh bằng nhau khiến 2 bánh phía trái nhận nhiều phanh hơn cần thiết, việc này dẫn đến xe bị trượt ở hai bánh này (do lực phanh lớn hơn lực bám) làm xe mất cân bằng và trượt ra khỏi đường.
56
Hình 3.19. Lực phanh ở các bánh xe khi xe quay vòng
3.4.1.2.2. Điều khiển phanh khi vào góc cua (CBC)[4]
Hình 3.20. Minh hoạ xe đang vào khúc cua[4]
Tính năng CBC sẽ xuất hiện khi các bánh xe đang đi qua một khúc cua và hệ thống ABS không hoạt động. Nếu bộ điều khiển phát hiện gia tốc ngang vượt quá 0,6g và các phanh đang tác dụng lên xe, CBC sẽ ngăn việc tăng áp suất phanh tới bánh xe ở phía trong của cầu sau. Điều này giúp xe tránh khỏi tình trạng xe quay vòng thừa.
Hệ thống DSC III thực hiện việc này nhờ vào việc đóng van nạp, nhưng vẫn duy trì mức áp suất phanh không tăng ở bộ kẹp phanh. Việc chênh lệch lực phanh ở các bánh xe sau sẽ
57
tạo ra một phản lực ngang, đối lại với việc quay vòng thừa và cho phép tài xế điều khiển xe trở về trạng thái cân bằng.
3.4.2. Điều khiển cân bằng động học (DSC)[4]
Với sư ra đời của hệ thống DSC III, động học ngang của xe lần đầu được sử dụng để tính toán dữ liệu đầu vào. Hệ thống DSC III sẽ kích hoạt quy trình điều chỉnh DSC nếu bộ điều khiển phát hiện có sự khác biệt giữa góc đánh lái mong muốn của tài xế với góc đánh lái thực tế của xe. Bộ điều khiển lúc này sẽ tính toán cân bằng xe dựa vào: