Bảng mã lỗi của hệ thống trợ lực lái điện( trích tài liệu sửa chữa của Suzuki).
DTC
Kiểu đèn EPS chớp Bộ phận chuẩn đoán
Chuẩn đoán
Thiết Kế, Chế Tạo Mơ Hình Lái Trợ Lực Điện. Trang 52
Mã DTC 12 - Bình
thƣờng
- Mã này xuất hiện khi khơng có mã nào có. C1111 11 - Cảm biến momen - Chuẩn đoán trục trặc theo đèn báo tƣơng ứng với các mã chỉ có số C1113 13 C1114 14 C1115 15 C1121 21 - Tín hiệu vss C1123 23 C1124 24 C1122 22 - Tín hiệu tốc độ động cơ C1141 41 - Động cơ điện D/C C1142 42 C1143 43 C1144 44 C1145 45 C1151 51 - Ly hợp C1152 52 - ECU EPS C1154 54 C1155 55 C1153 53 - Trợ lực của EPS Bảng 3.1 Bảng mã lỗi.
Thiết Kế, Chế Tạo Mơ Hình Lái Trợ Lực Điện. Trang 53
3.3.2. Xóa mã lỗi.
Xóa mã lỗi bằng máy.
Sau khi xác định các lỗi xuất hiện trong hệ thống xong ta tiến hành xóa các mã lỗi kết nối máy chuẩn đoán nhƣ lúc đầu và làm theo hƣớng dẫn của máy.
Xóa mã lỗi khơng sử dụng máy. Xoay cơng tắc máy ở vị trí ON.
Sử dụng dây kết nối SST, lặp lại việc kết nối và mở kết nối giữa chân số 1 và chân mass số 2 của cặp giắc kiểm tra số 3, ít nhất 5 lần khoảng cách giữa hai khoảng thời gian là 10 giây (hình 3.14).
Hình 3.16. Mã lỗi sau khi xóa bằng tay xong.
3.4. CHẾ ĐỘ DỰ PHÒNG CỦA HỆ THỐNG.
Khi có sự cố trong hệ thống lái trợ lực điện, để đảm bảo cho việc lái xe đƣợc an tồn thì hệ thống lái trợ lực điện chuyển sang chế độ dự phịng ( bảng 3.2 trích tài liệu sửa chữa của Suzuki) khi đó hệ thống lái EPS sẽ hoạt động nhƣ một hệ thống lái không trợ lực.
Thiết Kế, Chế Tạo Mơ Hình Lái Trợ Lực Điện. Trang 54
Sự cố Chế độ hoạt động
- Hỏng cảm biến mômen xoắn.
- Đ/C điện bị quá dòng.
- Đ/C điện bị ngắn mạch ( bao gồm cả sự cố của hệ thống dẫn động).
- Hƣ hỏng trong ECU trợ lực lái.
- Khơng có trợ lực.
- Đ/C điện bị quá nhiệt.
- Nhiệt độ cao trong ECU trợ lực lái.
- Hƣ hỏng của cảm biến nhiệt độ bên trong ECU của trợ lực lái.
- Sự cố tín hiệu vận tốc xe và tốc độ động cơ.
- Hạn chế trợ lực.
- Sự cố nguồn điện.
- Tạm dừng trợ lực(trợ lực trở lại sau khi nguồn điện hoạt động binh thƣờng).
Bảng 3.2. Chế độ dự phòng
3.5 CÁC HƢ HỎNG THƢỜNG GẶP VÀ CÁCH KHẮC PHỤC.
Các hƣ hỏng thƣờng gặp và cách khắc phục (trích tài liệu sửa chữa của Suzuki).
Triệu chứng Nguyên nhân có thể Kiểm tra
- Lái nặng.
- Vô lăng lắp không đúng.
- Hiệu suất cảm biến momen thấp.
- Hiệu suất của mô tơ
- Kiểm tra vô lăng lắp lại cho đúng.
- Kiểm tra cảm biến momen, mô tơ, cuộn dây, cảm biến tốc độ. Thay thế
Thiết Kế, Chế Tạo Mơ Hình Lái Trợ Lực Điện. Trang 55 và Cuộn dây thấp.
- Cột lái bị hỏng. - Hiệu suất cảm biến tốc độ thấp.
cột lái nếu có thể.
- Xe kéo sang một bên khi lái thẳng.
- Hiệu suất cảm biến momen thấp.
- Kiểm tra cảm biến momen.
- Tự trả lái yếu.
- Hiệu suất cảm biến momen thấp.
- Hỏng cột lái
- Kiểm tra cảm biến momen, thay thế cảm biến (nếu có thể).
Bảng 3.3 Các hƣ hỏng và cách khắc phục.
Hình 3.17 Hiển thị các chân hệ thống
Bản hiện thị mức điện áp của hệ thống EPS ở điều kiện bình thƣờng (bảng 3.4 tríchtài liệu sửa chữa của Suzuki).
Ký hiệu chân Mạch Hiệu điện thế bình thƣờng Điều kiện A1 - MASS - -
Thiết Kế, Chế Tạo Mơ Hình Lái Trợ Lực Điện. Trang 56 A2 - Nguồn ACCU
cung cấp cho ECU EPS
10V – 14V -
A3 - Nguồn từ công tắc máy cung cấp ECU EPS
10V – 14V - Khi cơng tắc máy ở vị trí ON A4 - Vss Dao đông từ 0V–1V và 9V- 11V
- Khi cơng tắc máy ở vị trí ON bánh phía trƣớc bên trái quay nhanh với bánh bên phải bị khóa.
A5 - Tín hiệu tốc độ đơng cơ
Khoảng 1V - Động cơ chạy không tải đo bằng vạn năng kế. A6
- Đèn báo EPS
0V – 2V - Động cơ chạy không tải và đèn EPS sáng.
10V -14V - Động cơ chạy không tải và đèn EPS tắt.
A7 - Chân chuẩn đoán Khoảng 5V - Cơng tắc máy ở vị trí ON.
A8 - Kết nối máy Suzuki
- -
B1
- Đầu ra mô tơ 2
5V - 7V - Động cơ chạy không tải và vơ lăng ở vị trí chạy thẳng.
B2 - Đầu ra mô tơ 1 5V - 7V - Động cơ chạy không
tải
B3 - Đầu ra ly hợp 2 0V -
B4 - Đầu ra ly hợp 1 10V-14V - Động cơ chạy không
Thiết Kế, Chế Tạo Mơ Hình Lái Trợ Lực Điện. Trang 57 C1
- Cảm biến mơ men
(chính) Khoảng 2.5V
- Khi công tắc ON vô lăng ở vị trí chạy thẳng.
- Kiểm tra điện áp chân C1 và C3
C2
- Cảm biến mô men
(phụ) Khoảng 2.5V
- Khi công tắt ở vị trí ON vơ lăng ở vị trí chạy thẳng.
- Kiểm tra hiệu điện thế chân C2 và C3 C3
- Chân mass của
cảm biến mô men 0V
C4
- Nguồn 5V cung cấp cho cảm biến mô men
Khoảng 5V
- Khi công tắt ON kiểm tra điện thế chân C4 và C3
Thiết Kế, Chế Tạo Mơ Hình Lái Trợ Lực Điện. Trang 58
Chương IV: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG
LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN 4.1 MƠ TẢ MƠ HÌNH.
Với mơ hình hệ thống lái trợ lực điện trên xe suzuki mơ hình sẽ minh họa đƣợc quá trình trợ lực cho ngƣời lái.
Mơ hình đƣợc phân thành 3 phần chính: - Phần thiết kế khung
- Thiết lập cơ cấu hãm (tạo mô men cản của mặt đƣờng) - Phần thiết kế xa bàn
- Phần mạch điều khiển
4.2 PHẦN THIẾT KẾ:
Để gắn đƣợc các bộ phận lên khung nhƣ: vơ lăng, trục lái, sa bàn... thì phần khung phải đƣợc thiết kế chế tạo sao cho đúng theo kích thƣớc các bộ phận và tối ƣu trong việt sử dụng và di chuyển.
Thiết Kế, Chế Tạo Mơ Hình Lái Trợ Lực Điện. Trang 59 Hình 4.2 Hình chiếu cạnh của khung
Hình 4.3 Hình chiếu 3D
4.3 CHẾ TẠO CƠ CẤU HÃM:
Mặc dù ở trên mơ hình, nhƣng chúng em cố gắng chế tạo ra cơ cấu hãm, để cho ngƣời lái có cảm giác giống nhƣ đang cầm lái trên xe, với cơ cấu này nó sẽ giúp chúng ta nhận thấy sự tham gia của cơ cấu trợ lực.
Thiết Kế, Chế Tạo Mơ Hình Lái Trợ Lực Điện. Trang 60 Hình 4.4 Cơ cấu trên hệ thống
ở trên mơ hình này chúng em sử dụng loại phanh bố trên xe đạp, nhằm kiềm hãm trục lái ở mức độ có thể thay đổi tùy vào ngƣời vận hành mơ hình.
4.4 PHẦN THIẾT KẾ SA BÀN:
Thiết kế phần sa bàn nhằm thể hiện tất cả các tín hiệu cũng nhƣ phần điều khiển mơ hình. với cấu tạo mơ hình hệ thống lái, san bàn đƣợc thiết kế khung với chiều dài 70 và chiều rộng 40.
Thiết Kế, Chế Tạo Mơ Hình Lái Trợ Lực Điện. Trang 61 Hình 4.6 Sa bàn thực tế
4.5 PHẦN MẠCH ĐIỀU KHIỂN:
Trên hệ thống lái trợ lực điện thì bộ phận quan trọng nhất là hộp EPS, thì với mơ hình này sẽ khơng ngoại lệ,với phần mạch điều khiển sẽ có nhiệm vụ suất tín hiệu trợ lực. Mạch điều khiển sẽ đƣợc phân ra 2 quá trình:
Quá trình thiết kế mạch.
Quá trình lập trình.
4.5.1 Quá Trình Thiết kế mạch.
Pic18F4431.
Trong q trình nghiên cứu và phân tích các tín hiệu và đặc điểm của hệ thống lái. trợ lực điện, thì pic18F4431 là bộ phận đảm nhiệm vai trị khơng kém phần quan trọng.
Thiết Kế, Chế Tạo Mơ Hình Lái Trợ Lực Điện. Trang 62 Hình 4.7. Pic 18F4431.
Có cấu tạo 40 chân, pic có nhiệm vụ là nhận tín hiệu từ cảm biến momen và tín hiệu từ tín hiệu tốc độ xe. Mơ hình đã thay thế cảm biến tốc độ xe bằng biến trở để giả tín hiệu. Mơ hình chỉ thiết lập 2 tín hiệu quan trọng là cảm biến momen và cảm biến tốc độ xe. Vì thời gian có hạn nên một số chức năng chƣa đƣợc hồn thiện.
Hình 4.8 Ký hiệu các chân của pic
Với các chân của píc đều có các nhiệm vụ khác nhau, suất tín hiệu, nhận tín hiệu cụ thể nhƣ:
Thiết Kế, Chế Tạo Mơ Hình Lái Trợ Lực Điện. Trang 63 PORT A:
Là port I/O, có tất cả 6 chân, từ RA0 đến RA5. Trong đó RA2 và RA3 có thể dùng tiếp nhận điện áp vref+ và Vref-
RA4 còn là ngõ vào xung clock cho timer0. RA5 có thể làm chân chọn phụ cho port chuỗi đồng bộ
PORT B:
Là port I/O, Có 8 chân có thể lập trình bởi phần mềm để làm chức năng kéo lên cho tất cả ngõ vào.
RB0 có thể làm chân ngắt ngồi.
RB3 có thể làm ngõ vào lập trình điện thế thấp.
Các chân cịn lại có thể làm ngõ vào ngắt trên chân, lập trình với xung và dữ liệu chuổi. PORT C:
Là port I/O có 8 chân, RC0 dùng làm ngõ ra bộ dao động Timer1 hoặc ngõ vào xung timer1.
RC1, RC2 có cùng 3 chức năng: làm ngõ ra PWM, so sánh, lấy mẫu, RC1 còn là ngõ vào bộ dao động Timer1.
RC3 là ngõ vào xung tuần tự dao động đồng bộ hoặc ra (với chế độ SPI và I2C). RC4 làm chân nhận dữ liệu (chế độ SPI) hay data I/O (chế độ I2C).
RC5 có thể xuất dữ liệu SPI (chế độ SPI).
RC6 có thể làm chân phát bất đồng bộ (USART) hoặc xung đồng bộ. PORT D:
Là port I/O có thể dùng làm port slave song song khi giao tiếp vơi 1 bus vi xử lý PORT E:
PORT I/O này thƣờng dùng điều khiển chọn/đọc/ghi cho port slave song song. Các chân khác:
Thiết Kế, Chế Tạo Mơ Hình Lái Trợ Lực Điện. Trang 64 Chân 14 (OSC2/CLOUT) làm ngõ ra bộ dao động thạch anh. ở chế độ RC, chân này có tần số bằng 14 của OSC1.
Chân 1: làm ngõ vào reset.
Chân 12, 31 là nối đất Vss, chân 11, 32 là chân cấp nguồn cho píc.
Mạch tạo tín hiệu cảm biến tốc độ xe .
Nhƣ đã trình bày, với mạch cảm biến tốc độ xe chúng em sẽ giã tín hiệu bằng biến trở. Mạch sẽ có nhiệm vụ đƣa tín hiệu về cho pic dƣới dạng điện áp khác nhau khi chúng ta xoay biến trở, điều đó minh họa cho tốc độ của xe.
Hình 4.8 Mạch tạo tín hiệu tốc độ xe
Khi xoay biến trở sẽ làm thay đổi điện áp từ 0- 5V tùy vào vị trí mà chúng ta xoay .Với mạch lặp điện áp đƣợc thiết kế nối sau biến trở làm thay đổi kháng trở của tín hiệu mà khơng làm thay đổi giá trị điện áp của tín hiệu, diode1N4148 dùng để bảo vệ khi điện áp bị tăng đột ngột hay trong q trình sử dụng có sự nhầm lẫn về nguồn, tránh hƣ hại cho pic.
Mạch nhận cảm biến momen.
Tín hiệu cảm biến có đƣợc là do tài xế tác động lực lên vô lăng, với cấu tạo cảm biến, sẽ nhận biết lực, chiều và xuất tín hiệu ra dƣới dạng điện áp. Nhƣng điện áp đƣa
Thiết Kế, Chế Tạo Mơ Hình Lái Trợ Lực Điện. Trang 65 ra có sự biến đổi liên tục làm cho các tín hiệu dễ bị nhiễu khi hoạt động, vì vậy chế tạo mạch lặp điện áp để tránh sự nhiễu trƣớc khi đƣa tín hiệu tới pic là điều cần thiết.
Cũng giống nhƣ đã trình bày về cảm biến, mạch sẽ nhận đƣợc các tín hiệu nhƣ:3.9 và 1.1 V khi quay trái, quay phải và ở vị trí trung gian là 2.5 V
Hình 4.9 Mạch lặp điện áp tín hiệu
Mạch hiển thị tín hiệu.
Mạch hiển thị đƣợc thiết kế nhằm mục đích giúp cho sự nhận biết tín hiệu hay mứcthay đổi khác nhau giữa các tín hiệu của các mạch giả tín hiệu dƣới dạng số. Và thể hiện chiều quay của vô lăng, khi chúng ta quay trái hay quay phải,
Thiết Kế, Chế Tạo Mơ Hình Lái Trợ Lực Điện. Trang 66 Hình 4.10 Mạch hiển thị tín hiệu
Thiết Kế, Chế Tạo Mơ Hình Lái Trợ Lực Điện. Trang 67 Hình 4.12 Mạch hiển thị thực tế
Đặc biệt mạch dùng led 7 đoạn để hiển thị và các IC nhƣ: 74LS138,74LS47, dùng để chốt và lọc tín hiệu để hiển thị số một cách tối ƣa nhất, tiết kiệm chân cho led khi đƣa vào pic.
Hầu nhƣ tất cả các mạch điện điều khiển đều có mạch reset hay cịn gọi là nút reset, khi nhấn nút thì nó cho phép mạch bắt đầu lại từ đầu .nghĩa là các tín hiệu vào hay tín hiệu suất đều thể hiện lại từ đầu.
Hình 4.13 Mạch reset
Thiết Kế, Chế Tạo Mơ Hình Lái Trợ Lực Điện. Trang 68 Hệ thống lái trợ lực điện bằng motor DC hiện nay khá phổ biến ở thị trƣờng việt nam nhƣng để thiết kế mạch điều khiển mô tơ hoạt động đƣợc không những cung cấp điện áp 12V mà phải tính tốn dịng điện cho phù hợp với mô tơ.
Với hãng Suzuki dùng motor với dòng tƣơng đối lớn để kích motor trợ lực thông qua cơ cấu trung gian trục vít–bánh vít, để đạt đƣợc điều đó việc tính tốn và thiết kế mạch cơng suất với 4 mosfet có nhiệm vụ thiết lập mạch cầu H có thể đáp ứng dòng khoảng 10A–40A là nhất thiết.
Thiết Kế, Chế Tạo Mơ Hình Lái Trợ Lực Điện. Trang 69 Hình 4.15 Mạch cơng suất thực tế
Mạch nguồn.
Mạch nguồn là bộ phận không thể thiếu trong bất kỳ mạch điều khiển nào, sở dĩ chế tạo mạch nguồn là vì: Các linh kiện trên thị trƣờng việt nam ln có sự khác nhau về nguồn điện cung cấp và tùy vào thiết kế mạch cho thiết bị khác nhau, dẫn đến khác nhau về nguồn cung cấp,nhƣng để khắc phục đƣợc điều đó thì mơ hình đƣợc thiết kế mạch cho từng cụm mạch trong mạch điều khiển, có nhiều kiểu thiết kế mạch tăng áp, hạ áp, sử dụng IC nhƣ: LM7805 ,LM7809, hay LM7905, LM7909, ở đây mơ hình dùng IC LM7805 cho hạ điện áp từ 12V-5V
Thiết Kế, Chế Tạo Mơ Hình Lái Trợ Lực Điện. Trang 70
Cổng nối
Cổng nối dùng để kết nói chân từ mạch điện ra ngoài mạch và ngƣợc lại từ ngoài vào trong mạch thông qua chân của cổng nối. Ở đây mơ hình đƣợc minh họa cho cổng 4 chân nhận dịng tín hiệu từ bên ngồi vào mạch.
Thiết Kế, Chế Tạo Mơ Hình Lái Trợ Lực Điện. Trang 71
Sơ đồ mạch điều khiển
Thiết Kế, Chế Tạo Mơ Hình Lái Trợ Lực Điện. Trang 72 Hình 4.19 Mạch điều khiển thực tế.
Với các lƣa đồ: Quay, Đèn và Ngắt sẽ minh họa cho quá trình điều khiển từ lúc bắt đầu đến lúc kết thúc, sẽ giúp cho ngƣời đọc có cách nhìn tổng quan hơn về hệ thống.
Lƣu đồ tổng qt mơ hình:
Chú giải:
- Đƣờng màu xanh thể hiện tín hiệu điều khiển động cơ.
- Đƣờng màu đen thể hiện tín thể bằng LED. Thể hiện tín hiệu khơng thực hiện quay mơ tơ.
Thiết Kế, Chế Tạo Mơ Hình Lái Trợ Lực Điện. Trang 73 Lƣu Đồ hoạt động của mơ hình
Thiết Kế, Chế Tạo Mơ Hình Lái Trợ Lực Điện. Trang 74