Điều kiê ̣n để hệ thống EBD hoạt động: - Tốc độ xe trên đường lớn hơn 50km/h.
- Các mơ đun điều khiển nhận tín hiệu từ cơng tắc đèn phanh rằng phanh đã được áp dụng.
38
- Khi các điều kiện trên đã đúng, van giữ áp của bánh sau đóng và chức năng EBD được kích hoạt để giữ cho độ trượt tương đối luôn nhỏ hơn 3km/h.
- Nếu một trong các bánh xe có xu hướng khóa trong quá trình điều khiển EBD thì EBD sẽ ngừng điều khiển để chuyển qua chế độ điều khiển ABS thông thường. Ưu điểm của hệ thống EBD:
- EBD cho thấy một số lợi ích bao gồm cải thiện sự ổn định và giảm khoảng cách phanh bằng cách tự động điều chỉnh lực phanh để phân phối tối ưu. EBD làm giảm sự lệ thuộc hệ thống phanh vào các điều kiện bên ngoài như tác động của thời tiết, điều kiện đường xá, tổng trọng lượng của xe và sự phân bố trọng lượng trong xe, do đó làm cho phanh an tồn và hiệu quả hơn
- Lợi ích của EBD tuy chưa được thử nghiệm rộng rãi nhưng nó đã được chứng minh là hỗ trợ tốt cho hệ thống phanh ABS, vừa giúp giảm khoảng cách dừng khi phanh, vừa giúp tăng tính ổn định lái của tài xế khi phanh, do đó giảm được ngu cơ tai nạn khi phanh và tăng tính an tồn cho người trên xe.
39
Chương 6
HỆ THỐNG KIỂM SOÁT LỰC KÉO – TRC (Traction Control System)
6.1. Giới thiệu chung về hệ thống TRC
- Mục đích của hệ thống này ngăn bánh xe quay trơn khi tăng tốc. Mô men xoắn cực đại có thể được truyền đến bánh xe được xác định bằng lực ma sát sinh ra giữa mặt đường và lốp xe. Nếu mô men xoắn vượt mức giới hạn thì bánh xe có thể quay trơn.
- Những điều kiện để TRAC hoạt động bao gồm: nhựa đường, độ trơn của bề mặt đường, tăng tốc khi quay vòng và đột ngột, khi mặt đường trơn trượt cả 2 bên hay 1 bên, khi xe đi trên đường dốc.
- Hệ thống TRC sẽ giúp cho các bánh xe dẫn động không bị trượt khi người lái đạp chân ga quá mạnh khi khởi hành hoặc khi tăng tốc trên đường trơn trượt, đồng thời với việc điều khiển phanh thủy lực trên các bánh dẫn động, ECU kiểm sốt trượt cịn ra lệnh cho ECM điều khiển công suất động cơ, điều này sẽ giúp tạo ra dẫn động phù hợp với điều kiện lái xe, giúp đảm bảo khả năng tăng tốc khi khởi hành phù hợp.
- Hệ thống TRAC dùng chung chấp hành phanh ABS để điều khiển lực kéo.
40
6.2. Vị trí các bộ phận và chức năng
Vị trí các bộ phận
- Hệ thống TRC gồm 3 cụm bộ phận chính sau đây: Cụm tín hiệu đầu vào, hộp điều khiển, bộ chấp hành.
Hình 6.2 Sơ đồ hệ thống TRC
- Bộ điều khiển thủy lực điện tử là một phần không thể tách rời của hệ thống ECU kiểm soát trượt.
- Các cảm biến tốc độ bánh xe ở mỗi bánh xe sẽ gửi các tín hiệu tốc độ mỗi bánh xe về bộ điều khiển ECU kiểm soát trượt.
- Bộ điều khiển ECU kiểm soát trượt nhận được một nguồn cung cấp điện liên tục từ cực IG1 với điện áp làm việc từ 11V-14V.
- Khi bật cơng tắc IG, bộ điều khiển ECU kiểm sốt trượt được cung cấp điện và đèn cảnh báo trượt sẽ sáng lên báo hiệu kiểm tra hệ thống TRC. Nếu hệ thống TRC bình thường thì đèn cảnh báo trượt sẽ tắt sau 3-5s.
- Các bộ phận của hệ thống TRC cũng như các bộ phận của hệ thống ABS sẽ được kiểm tra liên tục bởi ECU kiểm sốt trượt. Nếu hệ thống TRC có lỗi thì một mã lỗi chẩn đoán sẽ được tạo ra, đèn cảnh báo ABS và đèn cảnh báo trượt sẽ sáng lên và hệ thống sẽ ngừng hoạt động.
41
- Các van điện từ TRC dùng chung với van điện từ của hệ thống phanh ABS, có thêm hai van điện từ ngắt xy lanh phanh chính.
- Hệ thống TRC sẽ kết hợp với các hệ thống ABS, EBD và ECM điều khiển động cơ Chức năng của hệ thống TRAC
- ECU kiểm soát trượt: Đánh giá điều kiện chuyển động dựa trên tín hiệu từ cảm biến tốc độ trước và sau và dựa vào tín hiệu vị trí bướm ga từ ECU và ECT rồi gửi tín hiệu điều khiển đến bộ chấp hành bướm ga và bộ chấp hành phanh . Cùng lúc đó nó gửi tín hiệu đến ECU động cơ và ECT để báo rằng TRC hoạt động. Nếu hệ thống TRC hỏng, nó bật đèn cảnh báo trượt để báo cho người lái biết. Khi đặt ở chế độ chẩn đốn, nó hiển thị hư hỏng bằng mã lỗi.
- Công tắc cắt VSC OFF: Cho phép người lái ngừng hoạt động của hệ thống TRC khi bấm 1 cái, nếu bấm và giữ 3s thì sẽ tắt hệ thống điều khiển ổn định xe (VSC).
- ECM điều khiển động cơ : Nhận tín hiệu từ ECU kiểm sốt trượt, tín hiệu của bộ chấp hành bướm ga để thay đổi góc mở bướm ga, điều khiển cơng suất động cơ.
- Cảm biến vị trí bướm ga: Phát hiện góc mở bướm ga và gửi tín hiệu tới ECM điều khiển động cơ.
- Bộ chấp hành phanh ABS: Điều khiển áp suất dầu đến các xy lanh phanh bánh xe sau bên phải và trái theo tín hiệu từ ECU kiểm sốt trượt.
- Đèn cảnh báo trượt: Báo cho người lái biết hệ thống TRC đang hoạt động và báo cho người lái biết có hư hỏng trong hệ thống.
6.3. Quá trình điều khiển
42
- Khi xe bắt đầu khởi hành hay tăng tốc đột ngột trên đường trơn trượt thì: + Các bánh xe chủ động có ma sát thấp nhất sẽ bắt đầu trượt đầu tiên.
+ Khi tốc độ bánh xe bị trượt quay đạt 8.5km/h, TRC bắt đầu can thiệp bằng cách áp dụng phanh vào các bánh xe bị trượt quay.
+ Khi bánh xe được hãm lại, lực kéo được truyền thêm cho các bánh xe khác, nhưng các bánh xe vẫn bám trên đường.
+ Hệ thống TRC ngăn chặn sự trượt quay của bánh xe chủ động, thông qua điều khiển mơ men phanh, và nó cải thiện khả năng tăng tốc và sự ổn định của xe. + Nếu các bánh xe chủ động có xu hướng trượt quay do mô men xoắn động cơ quá lớn, áp suất trong xy lanh bánh xe sẽ được tăng lên để ngăn chặn sự trượt đó. Sự trượt quay sẽ được nhận biết từ các cảm biến tốc độ bánh xe.
Chu trình điều khiển lực kéo
Hình 6.4 Đồ thị điều khiển hệ thống TRC
Giai đoạn 1: giai đoạn phát hiện bánh xe bị trượt quay.
43
Giai đoạn 3: giai đoạn khi sự giảm tốc bánh xe là dưới ngưỡng quy định và độ trượt
giảm xuống ngưỡng trượt.
Giai đoạn 4: giai đoạn khi tốc độ bánh xe nằm trong ngưỡng trượt.
Giai đoạn 5: giai đoạn khi sự tăng tốc bánh xe vượt ngưỡng quy định và độ trượt
vượt qua ngưỡng trượt.
- Các giai đoạn trên được lặp đi lặp lại để điều khiển bánh xe và ngưỡng trượt được thay đổi ở mức thấp nhất để có được sự tăng tốc tối đa.
- Nếu bề mặt đường có hệ số ma sát thấp, các bánh xe khác cũng có thể bắt đầu bị trượt quay và khi tốc độ các bánh xe bị trượt quay đạt 6.5km/h thì ABS ECU sẽ gửi tín hiệu đến bộ điều khiển động cơ (ECM) để giới hạn mô men xoắn của động cơ, ngăn chặn các bánh xe khác bị trượt quay.
- Giới hạn mô men xoắn của động cơ lúc đầu cho phép bánh xe trượt quay, và dần dần giảm xuống cho đến khi tốc xe đạt 22km/h, sau đó giới hạn mơ men xoắn của động cơ tăng lên lại và áp dụng hệ thống phanh.
6.4. Hoạt động của bộ chấp hành thủy lực
- Áp suất dầu do bơm tạo ra sẽ được điều chỉnh bởi van điện từ cắt xi lanh phanh chính để đạt tới áp suất cần thiết, do vậy các xilanh phanh ở bánh xe dẫn động được điều khiển ở chế độ tăng áp suất, giữ áp suất và giảm áp suất để kiểm soát mức độ trượt của bánh xe dẫn động. Van điện từ giữ áp và van điện tử giảm áp phanh sau được bật và tắt theo hoạt động của hệ thống ABS và và EBD. Van điện từ giữ áp và van điện tử giảm áp phanh trước ở chế độ khơng kích hoạt.
44
Hình 6.5 Tổng quan về mạch thủy lực
*1 Cảm biến áp suất của xilanh phanh chính
*2 Van điện từ cắt xilanh phanh chính
*3 Van điện từ giữ áp suất *4 Van điện từ giảm áp *5 Bơm *6 Bình chứa
*7 Xilanh bánh xe trước trái *8 Xilanh phanh trêm bánh xe phía trước bên phải
*9 Xilanh bánh xe sau trái *10 Xilanh bánh xe sau phải
*a Tới xilanh phanh chính - -
Bảng hoạt động của bộ chấp hành phanh dưới sự điều khiển của hệ thống TRC:
Hạng mục Khơng kích hoạt Chế độ tăng áp suất Chế độ giữ áp suất Chế độ giảm áp suất Van giữ áp Tắt ( hở) Tắt (hở) Bật (đóng) Bật (đóng) Van giảm áp Tắt (đóng) Tắt (đóng) Tắt (đóng) Bật (mở)
45 Áp suất xy lanh
bánh xe
- Tăng lên Giữ không
đổi Giảm đi Van cắt xy lanh phanh chính Tắt (hở) Bật (đóng) Bật (đóng) Bật (đóng) Bơm Tắt Bật Bật Bật
6.4.1 Trong q trình phanh bình thường (khơng hoạt động)
- Tất cả các van điện trong bộ chấp hành phanh TRC đều tắt khi đạp phanh. Khi đạp phanh với hệ thống TRC trong điều kiện này, áp suất dầu sinh ra trong xy lanh chính tác dụng lên các xy lanh phanh bánh xe qua van điện cắt xy lanh phanh chính và van điện 3 vị trí của bộ chấp hành ABS. Khi nhả phanh, dầu phanh hồi từ xy lanh phanh bánh xe về xy lanh phanh chính.
6.4.2 Hoạt động dưới sự điều khiển của hệ thống TRC
- Nếu bánh sau bị trượt quay trong quá trình tăng tốc, ECU kiểm sốt trượt điều khiển mô men xoắn của động cơ và phanh các bánh sau để tránh hiện tượng này. Áp suất dầu trong xy lanh phanh bánh sau bên phải và trái được điều khiển riêng rẽ theo 3 chế độ , tăng áp, giữ áp, giảm áp như mô tả sau đây:
Chế độ tăng áp
- Khi đạp ga và một bánh sau bắt đầu trượt, ECU phát tín hiệu để bật tất cả các van điện của bộ chấp hành TRC. Cùng lúc đó van điện 3 vị trí của bộ chấp hành ABS cũng chuyển sang chế độ tăng áp. Ở chế độ này, van điện cắt xy lanh phanh chính bật (đóng). Van điện từ giữ áp suất tắt ( mở ), van điện từ giảm áp suất tắt (đóng), bơm dầu hoạt động, bơm dầu từ bình chứa đến xy lanh bánh sau tăng áp suất xy lanh bánh sau.
Chế độ giữ áp
- Khi áp suất dầu trong các xy lanh phanh bánh sau tăng hay giảm đến giá trị yêu cầu, hệ thống được chuyển đến chế độ giữ. Sự thay đổi chế độ được thực hiện bằng cách thay đổi trạng thái van điện 3 vị trí của bộ chấp hành ABS, van điện từ giữ áp suất bật (đóng), van điện từ giảm áp suất tắt (đóng) . Kết quả giữ nguyên áp suất dầu trong xy lanh bánh xe.
46 Chế độ giảm áp:
- Khi cần giảm áp suất dầu trong các xy lanh phanh bánh sau, ECU kiểm soát trượt chuyển van điện 3 vị trí của bộ chấp hành ABS đến chế độ giảm áp, van điện từ giữ áp suất bật (đóng), van điện từ giảm áp suất bật (mở). Nó làm cho áp suất dầu trong xy lanh phanh bánh xe giảm, dầu hồi về bình chứa.
6.5. Hoạt động của ABS/TRC ECU.
- ECU kiểm sốt trượt sử dụng các tín hiệu tốc độ từ 4 cảm biến tốc độ bánh xe và tính tốn mức độ trượt giữa các bánh xe và mặt đường rồi giảm mơ men xoắn động cơ và tốc độ góc bánh xe một cách tương ứng, vì vậy điều khiển được tốc độ bánh xe. Bên cạnh đó, ECU kiểm sốt trượt có các chức năng kiểm tra ban đầu chẩn đốn và dự phịng.
6.6. Điều khiển tốc độ bánh xe và bộ chấp hành bướm ga
- ECU kiểm sốt trượt liên tục nhận được các tín hiệu từ 4 cảm biến tốc độ bánh xe và nó cũng liên tục tính tốc độ của từng bánh xe. Cùng lúc đó, nó ước lượng tốc độ xe trên cơ sở tốc độ của 2 bánh trước và đặt ra một tốc độ điều khiển tiêu chuẩn.
- Nếu đạp ga đột ngột trên mặt đường trơn và các bánh sau (bánh chủ động) bắt đầu trượt quay, tốc độ bánh sau sẽ vượt quá tốc độ tiêu chuẩn. Vì vậy, ECU kiểm sốt trượt gửi tín hiệu đóng bướm ga đến bộ chấp hành bướm ga. Cùng lúc đó, nó điều khiên bộ chấp hành thủy lực để cấp dầu phanh cao áp đến các xy lanh phanh bánh sau để tạo hiệu quả nhanh.
- Van điện 3 vị trí của bộ chấp hành ABS được chuyển chế độ để điều khiển áp suất dầu phanh bánh sau và vì vậy tránh cho bánh sau không bị trượt quay.
- Khi khởi hành hay khi tăng tốc đột ngột, nếu các bánh sau bị trượt quay, tốc độ của chúng sẽ không khớp với tốc độ quay của các bánh trước. ECU kiểm sốt trượt biết được tình trạng này và sẽ kích hoạt hệ thống. ECU kiểm sốt trượt đóng bướm ga, giảm lượng khí nạp và vì vậy giảm mơ men xoắn của động cơ.
- Khi phanh bắt đầu tác dụng, sự tăng tốc của các bánh sau bắt đầu giảm và ECU kiểm sốt trượt chuyển van điện 3 vị trí của ABS về chế độ giữ áp.
47
- Nếu sự tăng tốc của các bánh sau giảm quá nhiều, nó chuyển van đến chế độ giảm áp làm giảm áp suất dầu trong xy lanh phanh bánh xe và khôi phục lại sự tăng tốc của các bánh sau.
- Nhờ lặp lại các hoạt động như trên, ECU kiểm soát trượt đảm bảo tốc độ điều khiển tiêu chuẩn.
48
Chương 7
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH XE - VSC ( Vehicle Stability Control )
7.1. Giới thiệu về hệ thống VSC
- VSC (Vehicle Stability Control) hệ thống điều khiển ổn định thân xe là một hệ thống được kiểm soát và vận hành bằng ABS ECU. Khi VSC phát hiện mất điều khiển tay lái hay đánh lái không theo mong muốn của người điều khiển, nó sẽ tự động điều khiển hệ thống phanh giúp đánh lái của ô tô theo như ý muốn của người lái. Lực phanh được điều khiển tự động cho các bánh xe riêng biệt, chẳng hạn như tăng lực phanh một trong hai bánh phía trước để chống hiện tượng thừa lái hoặc phanh một trong hai bánh phía sau để chống hiện tượng thiếu lái. Khơng những vậy VSC cịn có thể điều khiển được tốc độ động cơ ( Dynamic stability control ) khi kiểm sốt được việc đánh lái. VSC khơng đảm nhận việc thực hiện vào cua (Cornering performance) của xe, thay vào đó nó giúp giảm thiểu sự mất kiểm sốt của người lái.
- Theo tổ chức bảo hiểm an toàn đường bộ (Insurance Institute for Highway Safety) và cục quản lí an tồn giao thơng đường bộ Hoa Kì ( the U.S. National Highway Traffic Safety Administration ), một phần ba tai nạn ơ tơ có thể ngăn chặn, nguy cơ gây tử vong của xe được trang bị hệ thống cân bằng điện tử thấp hơn 67% so với trường hợp xe khơng có.
49
Hình 7.1 Lợi ích của hệ thống VSC khi vào cua.
- VSC về cơ bản được phát triển dựa trên cơ sở của hai hệ thống: hệ thống phanh chống bó cứng ABS và hệ thống điều khiển lực kéo TRC. Hệ thống phanh ABS là hệ thống chống bó cứng xe khi phanh, nó có tác dụng lớn nhất là giảm thiểu tối đa hiện tượng mất lái khi người lái vừa phanh vừa tránh chướng ngại vật ở tốc độ cao. Hệ thống điều khiển lực kéo TRC được trang bị trên xe hơi nhằm chống hiện tượng trượt quay của các bánh xe chủ động khi xe khởi hành và tăng tốc đột ngột. Bốn cảm biến cơ bản sử dụng trên hệ thống này là cảm biến tốc độ xe được đặt ở bốn