Thiết Kế, Chế Tạo Mơ Hình Lái Trợ Lực Điện. Trang 47 Hình 3.8 Mặt cắt ngang cảm biến mô men xoắn.
Hoạt động.
Khi ngƣời lái xe điều khiển vô lăng, mô men tác động lên trục sơ cấp làm xoay rô to phát hiện số 1 và số 2 của cảm biến mô men thông qua thanh xoắn.
Ngƣời ta bố trí roto phát số 1 và 2 trên trục sơ cấp phía vơ lăng và roto phát số 3 trên trục thứ cấp.Trục sơ cấp và trục thứ cấp đƣợc nối với nhau bằng một thanh xoắn.
Các vịng phát hiện có cuộn dây phát hiện kiểu khơng tiếp xúc trên vịng ngồi để hình thành một mạch kích thích.
Khi tạo ra một mơ men lái thì thanh xoắn bị xoắn tạo ra độ lệch pha giữa roto phát hiện số 2 và số 3. Dựa trên độ lệch pha này một tín hiệu điện áp tỉ lệ với mơ men đƣợc đƣa đến ECU.
Khi vô lăng đƣợc đánh sang bên phải hoặc trái, phản lực của mặt đƣờng sẽ vặn
thanh xoắn và tạo nên sự thay đổi vị trí tƣơng quan giữa rơto phát hiện số 2 và rơto
phát hiện số 3, Khi đó một tín hiệu điện áp đƣợc cảm biến này tạo ra và gởi đến ECU
để thông báo cho ECU biết cần phải xuất tín hiệu trợ lực cho phù hợp .
Khi vơ lăng ở vị trí chính giữa ,thì VT1 và VT2 cùng ở vị trí trung gian, tức là chƣa có độ lệch pha hay là chƣa có tín hiệu xoắn ,điện áp lúc đó giữa 2 tín hiệu là 2.5V.
Thiết Kế, Chế Tạo Mơ Hình Lái Trợ Lực Điện. Trang 48 Hình 3.9 Khi tay lái ở vị trí trung gian
Hình 3.10 So sánh điện áp giữa 2 tín hiệu
Khi cảm biến mơmen xoắn có sự cố thì giá trị ra giữa VT1 sẽ khác VT2 khi ở vị trí
Thiết Kế, Chế Tạo Mơ Hình Lái Trợ Lực Điện. Trang 49 Hình 3.11. Cảm biến mơ men xoắn có sự cố.
3.2.3. ECU EPS.
ECU EPS nhận tín hiệu từ các cảm biến, so sánh các tín hiệu mà nó nhận đƣợc, tính tốn rồi đƣa ra tín hiệu để điều khiển tốc độ và hƣớng quay của mô tơ trợ lực D/C phù hợp với tín hiệu mà ECU nhận đƣợc từ các cảm biến.
Trong trƣờng hợp hệ thống có sự cố ECU EPS sẽ gửi tín hiệu tới rơle bật sáng đèn báo EPS trên đồng hồ táp lô, đồng thời ECU EPS là nơi lƣu mã hƣ hỏng để phục vụ cho việc sửa chữa.
3.2.4. Đèn báo EPS.
Đèn báo EPS đƣợc gắn trên bảng đồng hồ táp lơ
Thiết Kế, Chế Tạo Mơ Hình Lái Trợ Lực Điện. Trang 50 Đèn báo EPS sáng lên khi bật cơng tắc máy ở vị trí ON (động cơ chƣa hoạt động) nó khơng phụ thuộc vào hoạt động của hệ thống EPS.
Khi đèn EPS sáng lên là nó kiểm tra đèn báo có cịn hoạt động khơng và mạch điện của đèn báo có cịn dẫn khơng.
Nếu khơng có hƣ hỏng thì sau khi đông cơ hoạt động vài giây (khi xe đã chạy) thì đèn báo EPS tắt.
Khi ECU EPS xác định đƣợc trong hệ thống EPS có hƣ hỏng, thì đèn EPS sẽ chớp để báo cho ngƣời lái biết có hiện tƣợng bất thƣờng trong hệ thống.
Đồng thời đèn báo EPS cịn có chức năng xuất mã lỗi khi chuẩn bằng tay thông qua việc chớp đèn.
3.3 CÁCH ĐỌC VÀ XÓA MÃ LỖI. 3.3.1 Cách đọc mã lỗi. 3.3.1 Cách đọc mã lỗi.
Chẩn đoán bằng máy:
Kết nối máy chẩn đoán với giắc DLC3 của hệ thống EPS.
Bật khóa điện ở vị trí ON. Sau đó làm theo hƣớng dẫn trên máy.
Thiết Kế, Chế Tạo Mơ Hình Lái Trợ Lực Điện. Trang 51
Chẩn đoán bằng đèn.
Trƣớc hết ta chem bánh xe, đặt cần số ở vị trí N và kéo hết phanh tay.
Khởi động động cơ.
Sử dụng dây SST nối chân số 1 tới chân mass số 2 của giắc kiểm tra số 3 (hình 3.14.).
Đọc mã lỗi từ việc chớp của đèn báo EPS.
Sau khi đọc xong đặt công tắc máy ở vị trí OFF ngắt kết nối giữa hai chân 1 và 2.
Hình 3.14 Giắc chẩn đốn mã lỗi và đèn báo bằng tay. + Hình dạng mã lỗi bình thƣờng: + Hình dạng mã lỗi bình thƣờng:
Hình 3.15 Dạng mã lỗi bình thƣờng.
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 đốn
Chuẩn đốn
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 không sử dụng máy. Xoay công 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 PHỊNG 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 phòng ( 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 mơmen xoắn.
- Đ/C điện bị q dịng.
- 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 công tắc máy ở vị trí ON A4 - Vss Dao đông từ 0V–1V và 9V- 11V
- Khi công tắc máy ở vị trí ON bánh phía trƣớc bên trái quay nhanh với bánh bên phải bị khóa.
A5 - Tín hiệu tốc độ đông 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 - Công tắc máy ở vị trí ON.
A8 - Kết nối máy Suzuki
- -
B1
- Đầu ra mô tơ 2
5V - 7V - Động cơ chạy khơng 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 khơng
Thiết Kế, Chế Tạo Mơ Hình Lái Trợ Lực Điện. Trang 57 C1
- Cảm biến mơ men
(chính) Khoảng 2.5V
- Khi cơng tắc ON vơ lăng ở vị trí chạy thẳng.
- Kiểm tra điện áp chân C1 và C3
C2
- Cảm biến mô men
(phụ) Khoảng 2.5V
- Khi cơng 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 mô 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: vô 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 không 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 quá 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 quá 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