Hình 2.50: Hệ thống ESP.
ESP (hệ thống cân bằng điện tử) được phát triển để giúp người lái tránh nguy cơ mất kiểm soát sự ổn định của xe do dư lái hoặc thiếu lái trong khi vào cua. Cảm biến Yaw và cảm biến gia tốc ngang nằm trong một cụm cảm biến, cảm biến góc lái nằm dưới cột lái phát hiện tính trạng xe khi bánh xe trong hoặc bánh xe ngoài trượt khi dư lái, thiếu lái hoặc vào cua. ECU điều khiển khắc phục hiện tượng dư lái và thiếu lái trong khi vào cua bằng cách kiểm soát sự ổn định của xe bằng cách sử dụng các tín hiệu đầu vào từ cảm biến áp và áp dụng lực phanh để phanh các bánh xe tương ứng một cách độc lập. Hệ thống cũng điều khiển công suất động cơ ngay trước khi bánh xe quay để giảm tốc độ xe để duy trì xe ổn định trong khi vào cua.
88 Bộ điều khiển: Được kết hợp với các bộ thủy lực để tạo thành một bộ phận điện tử. Chuẩn đoán lỗi trợ trong khi bảo dưỡng. Sau khi bật công tắc máy, bộ điều khiển thực hiện chức năng tự kiểm tra. Tất cả kết nối điện được giám sát liên tục và các van solenoid được kiểm tra định kỳ để hoạt đông tốt.
Hình 2.52: Cấu tạo bộ điều khiển.
Cảm biến góc lái: Cảm biến góc lái nằm trên cột lái giữa công tắc cột lái và vô- lăng. Cảm biến truyền tín hiệu góc lái cho bộ điều khiển. Góc lái +- 720 độ tương ứng với 4 vòng quay của vô-lăng. Cảm biến góc lái có cấu tạo bao gồm một nguồn sáng (a), một đĩa chắn sáng (b), cảm biến quang (c, d), bộ đệm (e)
Hình 2.53: Cấu tạo của cảm biến góc lái.
Ánh sáng đi đến cảm biến thông qua một khe hở tạo ra tín hiệu điện áp. Nếu nguồn sáng bị che, điện áp bằng 0.
89 Khi đánh lái, đĩa chắn sáng di chuyển sinh ra hai tín hiệu điện áp khác nhau. Cảm biến tăng dần cung cấp tín hiệu đồng nhất, vì các khoảng trống trên đĩa chắn sáng cách nhau một khoảng không đổi. Cảm biến tuyệt đối sinh ra tín hiệu không đều, ánh sáng đi qua khe hở tại các khoảng thời gian không đều (khoảng cách giữa các khe hở trên đĩa chắn sáng không đồng đều). Bằng cách so sánh cả hai tín hiệu, hệ thống có thể tín toán các lỗ di chuyển bao xa. Đĩa tuyệt đối xác định điểm bắt đầu của chuyển động.
Hình 2.54: Điện áp sinh ra khi đánh lái.
Cảm biến tốc độ bánh xe: Cảm biến tốc độ bánh xe được gắn ở từng bánh xe và gửi tín hiệu tốc độ bánh xe cho ECU.
Cảm biến gia tốc theo chiều ngang: Cảm biến này được đặt ở trọng tâm xe. Cảm biến gia tốc ngang xác định độ lớn của lực ngang tác dụng lên xe và độ lớn nào của lực ngang khiến xe bị mất ổn định hướng
90 Cảm biến gia tốc ngang bao gồm nam châm vĩnh cữu (1), lò xo (2), đĩa giảm chấn (3) và cảm biến Hall (4). Nam châm được gắn chặt với lò xo và giao động qua lại với đĩa giảm chấn.
Hình 2.56: Cấu tạo cảm biến gia tốc theo chiều ngang.
Khi lực ngang tác dụng lên xe, nam châm cố định di chuyển sau 1 độ trễ thời gian tạo ra bởi chuyển động của lực quán tính.
Hình 2.57: Hoạt động của cảm biến gia tốc theo chiều ngang.
Chuyển động này tạo ra dòng điện Fuco trong tấm giảm chấn. Dòng điện Fuco tạo ra một từ trường chống lại từ trường của nam châm vĩnh cữu. Làm giảm từ trường của nam châm. Điều này làm cho điện áp Hall thay đổi. Điện áp thay đổi tỉ lệ thuận với gia tốc ngang. Điện áp Hall không đổi nếu không có gia tốc ngang tác dụng.
91 Cảm biến Yaw: Cảm biến Yaw củng được đặt ở trọng tâm xe. Cảm biến Yaw xác định moment xoắn có tác động lên thân xe hay không. Trong hệ thống ESP, cảm biến Yaw xác định xem xe có đang quay về trực thẳng đứng của cảm biến không.
Hình 2.59: Cảm biến Yaw.
Cấu tạo của cảm biến Yaw bao gồm một ống thép trụ rỗng (1). Tám phần tử áp điện (2) đính kèm với ống thép trụ. 4 trong 8 phần tử tạo ra dao động cộng hưởng (a) trong ống thép trụ. 4 phần tử khác “theo dõi” các nút dao động của ống thép có thay đổi hay không. Khi moment xoắn tác dụng lên ống thép các nút dao động di chuyển (b). Điều này được xác định bằng các phần tử piezo (sử dụng áp điện để chuyển tín hiệu đầu ra thành điện áp) và gửi tín hiệu cho bộ điều khiển để tính toán độ Yaw (Yaw rate) dựa trên dữ liệu này.
Hình 2.60: Cấu tạo của cảm biến Yaw.
Cảm biến áp suất dầu phanh: Được gắn vào bơm thủy lực. Cảm biến áp suất gửi tín hiệu áp suất tức thời trong mạch dầu phanh đến bộ điều khiển. Từ đó, bộ điều khiển tính toán lực phanh ở bánh xe và lực dọc (longitudinal force) tác dụng lên xe.
92 Cấu tạo cơ bản của cảm biến áp suất là một phần tử áp điện (a) với áp suất dầu có thể tác dụng lên mạch cảm biến (b).
Hình 2.61: Cấu tạo của cảm biến áp suất dầu phanh.
Khi áp suất dầu tác dụng lên phần tử áp điện, điện tích trong phần tử bị thay đổi. Nếu phần tử áp điện không chịu áp lực, các điện tích được phân phối đồng đều (1). Nếu các phần tử áp điện chịu áp lực, điện tích sẽ được di chuyển trong không gian (2) và điệp áp được tạo ra. Áp suất càng cao thì điện tích phân cực càng lớn dẫn đến điện áp tăng lên. Điện áp này được khuếch đại bởi các thiết bị điện tử tích hợp và được truyền bộ điều khiển dưới dạng tín hiệu. Do đó độ lớn của điện áp là một thước đo trực tiếp áp lực phanh.
93 Bộ thủy lực: Bộ thủy lực nằm ở khoang động cơ.
Hình 2.63: Bộ thủy lực.
Bơm điện: Bơm được gắn bên dưới bộ phận thủy lực trong khoang động cơ.
Hình 2.65: Bơm điện.
Công tắc ESP: Nút nhấn này nằm trên bảng điều khiển, tùy thuộc vào các loại xe khác nhau. Nó cho phép người lái ngắt hệ thống ESP. Khi người lái nhấn bàn dạp phanh hoặc nhấn nút một lần nữa. nó kích hoạt chức năng của ESP. Nếu người lái quên kích hoạt lại hệ thống, hệ thống ESP sẽ tự kích hoạt lại khi động cơ khởi động lại.
94
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 2.67: Trường hợp xe bị quay vòng thiếu.
Hệ thống ESP nhận biết góc lái thông qua cảm biến góc lái và cảm nhận sự trượt xảy ra ngược với hướng chuyển động của xe khi thiếu lái thông qua cảm biến Yaw và cảm biến gia tốc ngang. Khi xe quay vòng sang phải, lúc này ESP điều khiển hãm tốc độ bánh xe trước trái, phải và bánh sau phải lại. 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 1,3 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.
95
Hình 2.68: Sơ đồ hoạt động của hệ thống khi quay vòng thiếu.
Hoạt động của hệ thống ở chế độ quay vòng thiếu có thể được tóm tắt ở bẳng sau:
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)
van giảm áp (9), (10), (11), (12) OFF (cửaM đóng)
96
Trường hợp quay vòng thừa:
Quay vòng thừa là hiện tượng mà khi vô-lăng quay một góc nhất định lái xe 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 2.69: Trường hợp 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 Yaw và cảm biến gia tốc ngang. Khi xe quay vòng sang phải, lúc này ESP điều khiển hãm tốc độ bánh xe trước trái và bánh sau trái lại. Van ngắt xilanh chính 1 & 4 đều đóng, van hút dầu 1 & 3 mở. Van giữ áp 5, 7 mở và van giữ 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 1, 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.
97
Hình 2.70: Sơ đồ hoạt động của hệ thống khi xe bị quay vòng thừa.
Hoạt động của hệ thống ở chế độ quay vòng thừa có thể được tóm tắt ở bảng sau:
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)
98