Ở hình minh họa phía trên, ta thấy rằng với xe khơng có trang bị hệ thống chiếu sáng góc cua động thì vùng chiếu sáng của nó là vùng áng sáng trắng như trên hình vẽ. Vùng chiếu sáng này chỉ thích hợp khi xe chạy thẳng theo phương ngang của xe, cịn với cung đường có bán kính cong R như trên hình thì nó chỉ chiếu sáng được khoảng cách 30m. Với khoảng quan sát như vậy, người lái sẽ không kịp phản ứng và xử lý chướng ngại vật. Nhờ hệ thống chiếu sáng góc cua động, tự nhận biết bán kính cong của cung đường, nó điều chỉnh vùng chiếu sáng của bóng đèn đi một góc γ. Góc γ này tương đương bằng với góc δ hợp bởi tiếp tuyến của cung đường với phương ngang của xe. Nhờ vậy tầm quan sát của người lái được tăng thêm 25m như trên hình (55m so với 30m). Với tầm quan sát tăng thêm 25m này người lái xe sẽ có thêm 1,5s để quan sát và xử lý chướng ngại vật nếu lúc đó xe chạy với tốc độ 60km/h.
Tính tốn góc điều chỉnh vùng chiếu sáng khi xe đi trên cung đường có bán kính cong R:
Như đã nói, điều chỉnh góc chiếu sáng để nhắm đến mục đích sao cho vùng chiếu sáng ln bám theo cung đường xe chạy và chiếu sáng được khoảng quan sát an toàn của người lái (khoảng cách đủ để ngưới điều khiển xe nhận biết chướng ngại vật và phản ứng kịp thời, đảm bảo an toàn).
Việc điều chỉnh góc chiếu sáng là tuỳ thuộc vào bán kính cong của cung đường xe đang chạy, khi xe đang chạy trên đường thẳng thì bán kính cong của cung đường lúc đó là vơ cùng, nên góc điều chỉnh là 00. Xe chạy trên cung đường có bán kính cong càng nhỏ thì góc điều chỉnh vùng chiếu sáng càng phải lớn.
Nhờ một cảm biến lực ly tâm được bố trí trên xe, đi kèm với hệ thống đèn liếc động nên có thể xác định được bán kính cong của cung đường một cách dễ dàng. Dựa trên quan hệ giữa giá trị của lực ly tâm với bán kính cong cung đường và vận tốc xe chạy lúc đó.
Từ bán kính cong của cung đường xác định giá trị góc quay vịng của xe như sau:
Hình 2.17: Tính tốn góc cua vịng α, β
Theo tính tốn thiết kế trong Ơ tơ, để xe quay vịng khơng trượt thì 2 bánh xe phải có cùng tâm quay vịng (tâm O, như hình vẽ phía dưới) thoả mãn biểu thức quan hệ giữa các góc quay vịng của 2 bánh xe: cotg β – cotg α = B/L. Với B là khoảng cách tâm 2 bánh xe chủ động (bề rộng của xe), L là khoảng cách từ trục các- đăng trước tới trục các- đăng sau (chiều dài cơ sở của xe).
Bán kính quay vịng R của xe cũng chính là bán kính của cung đường xe chạy. Vậy với bán kính cong của cung đường bằng quan hệ hình học ta hồn tồn có thể xác định được giá trị góc quay vịng α, β của 2 bánh xe theo điều kiện xe quay vịng khơng trượt khi biết được chiều dài cơ sở và bề rộng của xe:
Việc điều chỉnh góc chiếu sáng được lấy tín hiệu theo góc quay vịng β của bánh xe phía bên trong. Góc quay vịng β của bánh xe bên trong tuỳ theo góc đánh lái nhưng chỉ nằm trong khoảng (0; 330) đối với xe du lịch. Hệ thống đèn liếc động được kích hoạt chỉ
khi góc quay vịng β của bánh xe bên trong lớn hơn 50, và góc điều chỉnh vùng chiếu sáng thay đổi theo giá trị của góc β. Khi góc góc quay vịng β của bánh xe bên trong đạt giá trị 200 thì góc điều chỉnh vùng chiếu sáng là lớn nhất.
Như vậy hồn tồn có thể xác định giá trị điều chỉnh góc chiếu sáng khi biết được bán kính cong của cung đường.
Điều chỉnh góc chiếu sáng theo tốc độ của xe:
Để người quan sát ln có từ 3 - 4s để quan sát và xử lý chướng ngại vật thì ứng với tốc độ xe chạy nhanh đèn sẽ “liếc” nhanh hơn, xe chạy chậm đèn “liếc” chậm hơn, tức là phải thay đổi tốc độ quay của motor servo theo dải tốc độ xe.
Việc tính tốn tốc độ điều chỉnh được tính tốn dựa trên khả năng đáp ứng về tốc độ của motor servo.
2.1.3 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHỦ ĐỘNG
Hệ thống chiếu sáng chủ động (Adaptive Front- Lighting System – AFS) nằm trong lĩnh vực an toàn chủ động đang được rất quan tâm và chú trọng nghiên cứu, ứng dụng nhằm cải thiện mức độ thân thiện, an tồn và tăng tính tiện ích cho người lái xe. Giảm thiểu tối đa khả năng rủi ro mà người điều khiển xe có thể gặp phải vì những lí do khách quan do quan sát hạn chế vào ban đêm, giúp người lái xe không phải quá căng thẳng khi lái xe ban đêm do phải quan sát tập trung cao độ và liên tục.
Đối với hệ thống chiếu sáng góc cua hiện nay, người ta bố trí cả hệ thơng đèn chiếu sáng góc cua tĩnh và đèn chiếu sáng góc cua động. Hai hệ thống này bổ khuyết cho nhau, hệ thống đèn liếc tĩnh thì đáp ứng tốt địi hỏi về vùng chiếu sáng khi xe rẽ trái hoặc phải, còn hệ thống đèn liếc động đáp ứng tốt vùng chiếu sáng khi xe ôm cua một cách uyển chuyển, linh động.
Hình 2.18: Xe bố trí cả hệ thống chiếu sáng góc cua tĩnh và động.
Trong khái niệm hệ thống chiếu sáng chủ động hiện nay không chỉ đơn thuần là thay đổi vùng chiếu sáng chủ động theo góc cua. Các nhà sản xuất hướng tới chiếu sáng chủ động là phải tương thích, điều chỉnh luồng sáng theo điều kiện đường xá, không chỉ về góc cua, mà cả về khơng gian xe đang chạy.
Nhờ việc sử dụng một hệ thống thấu kính có thể thay đổi dịch chuyển tâm sáng từ nguồn tới thấu kính và sắp xếp hệ thống chắn sáng, nguồn sáng trong ơtơ cịn có thể điều chỉnh gần xa, tỏa rộng hay thu hẹp, tăng hay giảm cường độ sáng. Việc điều khiển các chế độ chiếu sáng dựa trên các tín hiệu tốc độ, góc lái, tải trọng… mà các cảm biến đưa về mạch điều khiển. Mạch điều khiển sẽ xử lý thông tin và phát các tín hiệu điều khiển các cơ cấu chấp hành theo các chương trình lập trình sẵn.
Dưới đây là các chế độ xe chạy trong điều kiện địa hình đường xá khác nhau: - Trong điều kiện xe chạy trên đường nông thôn: Mặc dù mật độ phương tiện giao thơng khơng đơng đúc nhưng do tình trạng đường xá xấu và khơng có hệ thống chiếu sáng giao thông. Hệ thống chiếu sáng chủ động (AFS) điều chỉnh luồng ánh sáng mở rộng về hai bên, cường độ sáng tương đối lớn.
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 2.19: Xe có sử dụng hệ thống AFS và khơng sử dụng AFS ở đường nông thôn
- Trong điều kiện xe chạy trong thành phố: mật độ xe đông đúc, khoảng cách giữa các thành phần giao thông gần nhau, nhiều cua hẹp, gãy khúc. Hệ thống AFS điều chỉnh ánh sáng ngoài việc chuyển hướng thì cịn phải hạ thấp, mở rộng về hai bên, cường độ sáng vừa phải.
Hình 2.20: Ngồi việc chiếu sáng theo các ngõ rẽ trong thành phố
Hình 2.21: Vùng chiếu sáng phải mở rộng về hai bên và hạ thấp
- Khi xe chạy trên xa lộ: Lúc này xe có tốc độ cao đèn phải hoạt động ở một chế độ khác: chiếu xa hơn vì yêu cầu về tầm nhìn xa hơn, mạnh hơn vì xe chạy trong không gian tối hơn. Nhưng, hệ thống phải hạ tầm sáng bên phía đối diện để khơng làm chói xe chạy ngược chiều, khơng ảnh hưởng người vượt bên trái.
Hình 2.22: Trên đường xa lộ
Ngày nay với sự phát triển của kỹ thuật định vị tồn cầu, các nhà sản xuất đang tính tới việc kết hợp hệ thống định vị với hệ thống chiếu sáng. Tức là, hệ thống định vị với các bản đồ chi tiết được cài đặt sẵn sẽ xác định chính xác tình trạng cung đường người lái đã chọn, bao gồm cả các ngã rẽ hay cua vòng. Kết hợp với tốc độ xe đang chạy, hệ thống điều khiển sẽ thay đổi, đáp ứng vùng chiếu sáng tùy theo điều kiện địa hình. Tất nhiên, sự thay đổi này nhanh chậm là phụ thuộc vào tốc độ của xe.
Việc sử dụng hệ thống định vị toàn cầu sẽ cho phép xe chiếu sáng chủ động hoàn toàn.
2.2 HỆ THỐNG ĐÈN PHA LED MA TRẬN THÔNG MINH TRÊN XE AUDI A8 2.2.1 Giới thiệu về hệ thống. 2.2.1 Giới thiệu về hệ thống.
Theo thống kê có tới khoảng 30% tai nạn xảy ra vào ban đêm. Mặc dù bộ não con người nhận được 90% thông tin thông qua đôi mắt, nhưng mắt lại là một liên kết yếu vào ban đêm. Hiểu được điều này Audi A8 đã cho ra mắt hệ thống đèn pha ma trận LED mới của công ty. Một loạt các đèn LED mạnh mẽ có thể được bật, tắt hoặc mờ tùy thuộc vào điều kiện lái xe. Hệ thống có thể phản ứng với sự hiện diện của xe ơ tơ đang chạy, và có thể sử dụng dữ liệu tuyến đường từ hệ thống vệ tinh để điều chỉnh chùm sáng theo các đường cong tiệm cận.
Hệ thống phù hợp với nhiều loại điều kiện mặt đường khác nhau. Nó có thể tạo ra 25 đoạn điều khiển riêng biệt trên đèn pha mà khơng có cơ chế điều khiển cố định nào (tức hệ thống hoạt động dựa vào điều kiện thực tế chứ không phải được lập trình sẵn). Khoảng chiếu sáng của xe cũng được tăng lên. Hơn nữa, các tài xế còn được lái xe với chùm sáng cao mà khơng cần tập trung nhìn.
2.2.2 Nguyên lý điều khiển
Cấu tạo
Cấu tạo của hệ thống bao gồm 3 bộ phận chính:
Camera, Matrix LED control unit, Matrix LED light modules (mỗi bên có 5 LED).
Hình 2.23: Xe khơng có hệ thống
Hình 2.25: Cấu tạo hệ thống đèn LED ma trận
Hình 2.26: Cấu tạo hệ thống đèn LED ma trận
Trong Matrix LED light modules có 5 gương phản chiếu- mỗi cái lại có một chip chứa 5 LED. Mỗi con LED trên chip được điều khiển riêng biệt và có thể tháo rời được.
Hình 2.27: Cấu tạo Matrix LED light modules
Hình 2.28: Cấu tạo Matrix LED light modules
Nguyên lý điều khiển (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Khi xe lưu thông trên mặt đường vào ban đêm. Khi đó đèn đầu được bật. Xe chuyển động phía trước sẽ được phát hiện ra trong khoảng cách 300- 400m nhờ camera của hệ thống.
Hình 2.29: Xe khơng có hệ thống LED ma trận ma trận
Hình 2.30: Xe có hệ thống LED ma trận
Sau khi camera nhận biết được có xe ở phía trước và gửi tín hiệu về bộ điều khiển của hệ thống. Hệ thống sẽ xuất tín hiệu điều khiển riêng lẻ tới các chip và các LED trong modules. Tắt hoặc làm mờ các đèn LED trong vùng nhận biết có xe. Tất cả các xe được phát hiện ra sẽ mờ dần để khơng làm lóa mắt các tài xế chạy ngược chiều.
Khi có xe bị hư hỏng phía trước hay có vật cản, camera sẽ phát hiện ra trước khoảng cách 30m và có thêm 1,3s thời gian phản hồi bổ sung so với xe không trang bị hệ thống. Từ đó đảm bảo sự chuẩn bị và thời gian phản ứng cho người lái.
Hình2.31: Xe khơng có hệ thống LED ma trận trận
2.3 HỆ THỐNG ĐÈN PHA LASERLIGHT 2.0 VÀ ĐÈN HẬU OLED CỦA BMW
BMW Laserlight là một cơng nghệ chiếu sáng có hiệu suất cao với dải beam cao gấp đơi đèn pha có chứa cơng nghệ thơng thường.
BMW i8 cũng là chiếc xe sản xuất hàng loạt đầu tiên trên thế giới, trong đó cơng nghệ BMW Laserlight được cung cấp, một chức năng tiên phong mang tính biểu tượng cao, báo hiệu thời đại mới trong việc phát triển công nghệ sáng tạo BMW.
Trong đèn pha laser, các chùm ánh sáng được gói lại với nhau để đạt được cường độ phát quang gấp 10 lần so với các nguồn ánh sáng thông thường như halogen, xenon hoặc LED. BMW Laserlight có tầm nhìn lên tới 600m, gấp đôi đèn pha với cơng nghệ ánh sáng thơng thường. Hình 2.33: Xe với cơng nghệ ánh sáng thơng thường Hình 2.34: Xe BMW với công nghệ Laserlight .
BMW Laserlight vượt qua hiệu quả năng lượng so với cơng nghệ LED đã có hiệu quả cao thêm 30 %, do đó cung cấp cường độ ánh sáng đáng kể lớn hơn và giảm đáng kể điện năng tiêu thụ.
Các điốt laser nhỏ hơn 10 lần so với các điốt ánh sáng thông thường, cho phép giảm chiều cao của phản xạ từ 9cm xuống dưới 3cm. Điều này lần lượt tạo ra nhiều không gian hơn trong đèn pha và cũng làm giảm trọng lượng, do đó tạo ra khả năng thiết kế mới cho xe.
Cấu tạo
Cấu tạo chính của hệ thống này nằm ở bộ đèn, bao gồm:
Nguồn sáng, 3 điôt laser hiệu suất cao, gương phản chiếu, ống kính phốt pho, gương.
Hình 2.35: Cấu tạo của đèn laser
Nguyên lý hoạt động
BMW Laserlight lấy những chùm laser xanh đơn sắc, mạch lạc và biến chúng thành ánh sáng trắng vô hại. Điều này được thực hiện bằng cách chiếu chùm sáng phát ra từ ba điốt laser hiệu suất cao vào một bộ gương, làm đảo chiều ánh sáng và sử dụng một ống kính đặc biệt có chứa chất phốt phát huỳnh quang bên trong nguồn ánh sáng laser. Chất huỳnh quang này chuyển đổi các chùm thành một ánh sáng trắng, vẫn còn với cường độ rất cao, mà mắt người thấy đặc biệt dễ chịu do gần tương tự với ánh sáng ban ngày. Sau khi chuyển đổi các chùm tia laser, ánh sáng trắng này được khai thác rồi phản xạ lại, khuếch tán và tỏa ra phía trước của đèn pha.
Hình 2.36: Nguyên lý phát sáng của đèn laser
Đèn pha laser cũng được trang bị hệ thống điều khiển đèn pha tự động để giữ chùm ánh sáng ở mức đặt trước, cho dù xe đang chạy dốc hay xuống dốc, cho dù nó đã đầy tải hay người lái xe là người duy nhất.
Tất cả những đặc điểm này làm cho BMW Laserlight là nguồn ánh sáng lý tưởng cho các xe ô tô. Nó kết hợp cường độ ánh sáng cao với hiệu suất năng lượng tối ưu và kích thước nhỏ. Đèn chiếu sáng nổi bật của BMW Laserlight tạo điều kiện dễ nhìn hơn và tăng cường sự quan sát khi lái xe trong bóng tối. Kết quả là một chuyến đi thoải mái và tăng cường an toàn trên đường.
Tại CES 2015, trong một căn phịng kín và tối, BMW đã cho trình diễn hệ thống đèn pha LaserLight 2.0 cùng công nghệ đèn OLED trên chiếc M4 Iconic Lights của họ. Thế hệ đèn pha LaserLight 2.0 là một hệ thống thơng minh với nhiều tính năng tiên tiến nhằm mang lại sự an tồn cho xe khi lưu thơng vào ban đêm.
Hình 2.37: BMW M4 with laser LED headlights
LaserLight 2.0 là hệ thống đèn pha sử dụng công nghệ laser thứ 2 được bổ sung nhiều tính năng và hồn thiện hơn so với hệ thống LaserLight thế hệ đầu BMW trang bị cho chiếc xe thể thao hybrid i8.
Hình 2.39: BMW M4 with laser LED headlights
Khi xe đạt tốc độ hơn 70 km/h thì đèn pha LaserLight sẽ tự động kích hoạt chế độ chiếu xa với tầm chiếu lên đến 600 m, nhiều gấp đôi so với chế độ High Beam và gấp 6 lần so với Low Beam. Đặc biệt với chế độ Selective Beam, LaserLight 2.0 có thể nhận dạng các xe khác đang lưu thông trên đường và điều chỉnh luồng chiếu sáng sao cho khơng làm lố mắt các tài xế trên xe.
Tính năng Dynamic Light Spot sẽ phát ra một luồng sáng nhỏ khi phát hiện chướng ngại vật ở khoảng cách 100 bên vệ đường, chẳng hạn như là động vật, người đi bộ hay bất cứ thứ gì khác. Luồng sáng này như là một tín hiệu cảnh báo cho cả tài xế lẫn người đi bộ hoặc đi xe đạp để tránh va chạm. Khi xe đi vào đường hẹp hoặc tài xế muốn vượt xe khác mà khơng chắc có lọt qua hay khơng, hệ thống đèn pha LaserLight 2.0 sẽ tự