CHƯƠNG 8: HỆ THỐNG TREO ĐIỆN TỬ ppt

HỆ THỐNG TREO ĐIỆN TỬ
1. Lòch sử phát triển của hệ thống treo điện tử
• Hệ thống treo điều khiển bằng điện tử do Toyota phát minh và giới
thiệu lần đầu tiên vào năm 1984 và được gọi tên là TEMS(Toyota
Electronical Modulated Suspension) tức là “Hệ thống treo điều khiển
bằng điện tử của Toyota”.
• Hệ thống này hiệân đang được áp dụng trên các model : Toyota Supra
(MA70), Cressida (MX73)
2. Sơ đồ khối
Trang 1
Các cụm đầu vào
Bộ điều khiển
Công tắc lựa chọn
Cảm biến tay lái
Công tắc đèn phanh
Cảm biến tốc độ
Cảm biến vò
trí bướm ga
ECU
động cơ
Công tắc khởi động số trung
gian (đối với hộp số tự
động)
TEMS ECU
Giắc kiểm tra
Giảm chấn
Đèn báo TEMS
Các cụm đầu ra
Môtơ và cuộn dây điện
từ ở mỗi giảm chấn
3. Sô ñoà maïch ñieän

Trang 2
4. Sơ đồ cấu tạo
5. Cấu tạo và hoạt động của các bộ phận
5.1. Công tắc lựa chọn
Công tắcc lựa chọn được lắp ở công xôn giũa(cạnh tần số) và được điều
khiển bởi người lái để lựa chọn các chế độ lực giảm chấn, bình thường hay thể
thao. Các đèn LED trong công tắc lựa chon bật sáng khi khoá điện ở vò trí ON.
Trang 3
Khi ở chế độ thể thao
cung cấp điện áp 12V
đến cực SW-S của TEMS
ECU, và khi ở chế độ
bình thường là 0V.
5.2. Cảm biến tay lái
Cảm biến này phát hiện góc và hướng quay volăng. Nó bao gồm 1 cụm
cảm biến tay lái và 1 đóa có đục rãnh. Cụm cảm biến tay lái được gắn vào ống
trục lái, nó có hai đèn LED và hai Transitor quang. Đóa có rãnh được gắn vào
trục lái chính và quay cùng nó.
Đóa rãnh có 20 rãnh và được đục quanh chu vi của nó và quay giữa đèn
LED và Trasitor quang của cụm cảm biến tay lái.
Trang 4
Transitor quang là một loại transitor mà bình thường không cho dòng điện
đi qua, nhưng nó sẽ cho dòng đi qua khi có ánh sáng chiếu vào nó.
Khi volăng quay đóa rãnh đục lỗ quay theo. Hai đèn LED phát sáng do
dòng điện từ cực Vs củ TEMS ECU chạy qua. nh sáng từ đèn LED chiếu qua
đóa rãnh đến các transitor quang. Transitor quang bật, tắt liên tục do ánh sáng
của đèn LED .
Các transitor tr
1
và tr

2
sinh ra các tín hiệu tắt mở, vì vậy dòng điện từ cực
SS
1
và SS
2
của TEMS ECU chạy qua Tr
1
và Tr
2
phụ thuộc tín hiệu tắt mở này từ
transitor quang. Nếu quy ước thời gian dòng điện chạy qua là 1 và thời gian dòng
điện không chạy qua là 0 thì sẽ có các tín hiệu như hình vẽ dưới. TEMS ECU
nhận biết góc và hướng quay của volang theo sự thay đổi của những tín hiệu.
5.3. Công tắc đèn phanh
Công tắc này được gắn trên giá đỡ bàn đạp phanh. Nó bật khi đạp phanh.
Dòng điện 12V tác động lên cực STP của TEMS ECU. Tìn hiệu này được ECU
sử dụng để nhận biết phanh có được đạp hay không.
Trang 5

5.4. Cảm biến tốc độ
Cảm biến này gắn trong côngtơmet, bao gồm một nam châm và một công
tắc lưỡi gà. ng với một vòng quay của nam châm cùng với dây côngtơmet, bốn
xung được sinh ra bởi công tắc lưỡi gà. Những tín hiệu này được gởi đén cực
SPD của TEMS ECU để báo cho ECU biết tốc độ xe.
5.5. Cảm biến vò trí bướm ga
Sơ đồ mạch điện và chuyển đổi tín hiệu
Trang 6

Cảm biến này được gắn ở họng hút để cảm nhận độ mở bướm ga. Nó gửi
các tín hiệu đến TEMS ECU qua ECU động cơ dưới dạng tín hiệu điện áp.
Một điện áp không đổi 5V từ ECU động cơ được cấp lên cực Vc của cảm
biến
Khi tiếp điểm trượt dọc biến trở mở theo độ mở bướm ga, điện áp tác dụng
lên cực VAT tỉ lệ với độ mở bướm ga.
ECU động cơ biến đổi điện áp VAT này thành một trong tám tín hiệu
bướm ga khác nhau để báo cho TEMS ECU biết độ mở bướm ga. Bảng dưới chỉ
ra điện áp cực L
1
, L
2
và L
3
theo sự thay đổi góc mở bướm ga, ô trắng chỉ thò điện
áp cao(5V). ô đậm chỉ thò rằng điện áp thấp (0V).
5.6. Công tắc khởi động số trung gian
Công tắc này được gắn trên hộp số tự động và nhận biết vò trí cần số. Khi
cần số ở vò trí N hay P, công tắc này bật làm điện áp cực NTR của TEMS ECU
bằng 0V. vì vậy ECU biết được tay số đang ở vò trí N hay P.
(Lưu ý rằng các xe có TEMS được sản xuất hiện nay không dùng công tắc
mà là một cảm biến.)
Trang 7
5.7. Bộ chấp hành
Bộ chấp hành được đặt ở đỉnh của mỗi xilanh, được dẫn động bằng điện từ
nên có thể áp dụng một cách chính xác với các điều kiện hoạt động thay đổi liên
tục. Nam chân điện từ bao gồm bốn lõi startor và hai cặp cuộn dây.
Dòng điện qua mỗ cặp cuộn day startor làm quay nam châm vónh cửu được
gắn với cần điều khiển giảm chấn. ECU thay đội cực của các lõi startor từ N

sang S hay ngược lại, hay ở trạng thái không phân cực. Nam châm vónh cửu quay
bởi sức hút của lực điện từ do các cuôn dây startor tạo ra.
Bốn bộ chấp hành lắp ở bốn giảm chấn được nối song song và cả bốn bộ hoạt
động đồng thời, nam châm điện được ECU kích hoạt khoảng 0,15 giây mỗi lần.
Sơ đồ mạch điện
Trang 8
Điện áp tại các cực ECU khi lực giảm chấn thay đổi chỉ ra như bảng dưới
đây:
Lực giảm chấn Điện áp ở các cực ECU
S+ S- SOL
Cứng hay mềm → trung bình
+ - 0
Cứng hay trung bình → mềm
- + 0
Mềm hay trung bình → cứng
0 0 +
Các chế độ hoạt động
• Lực giảm chấn mềm:
Khi lực giảm chấn chuyển động từ chế độ cứng hay trung bình sang mềm,
dòng điện đi từ cực S- qua cực S+ của ECU đến nam châm điện làm nam châm
vónh cửu quay ngược chiều kim đồng hồ đến vò trí mềm.
• Lực giảm chấn trung bình
Khi lực giảm chấn chuyển từ chế độ cứng hay mềm sang trung bình, dòng
điện từ cực S+ đến S- của ECU rồi đến nam châm điện, làm nam châm vónh cửu
quay theo chiều kim đồng hồ đến vò trí trung bình.
• Lực giảm chấn cứng
Khi lực giảm chấn chuyển từ chế độ mềm hay trung bình sang cứng, dòng
điện từ cực SOL của ECU đến nam châm điện, làm nam châm vónh cửu quay
ngược hoặc xuôi kim đồng hồ đến vò trí cứng.
Trang 9

Lực giảm chấn mềm Lực giảm chấn trung bình Lực giảm chấn cứng
5.8. Giảm chấn
Cấu tạo và hoạt động của giám chấn về cơ bản giống như kiểu thông
thường. Kiểu giảm chấn này khác với kiểu thông thường ở chổ lực giảm chấn có
thể điều chỉnh bằng cách mở hay đóng các lỗ tiếu lưu phụ. Cần piston và van
quay (chúng quay cùng một cụm với cần điều khiển) có các lỗ tiết lưu ở 3 mức
như hình vẽ dưới. Khi van quay quay, các lỗ tiết lưu được mở và đóng như bảng
bên dưới và lực giảm chấn thay đổi theo 3 giai đoạn.
Đặc tính lực giảm chấn
Trang 10
Lực giảm chấn nhẹ:Tất cả các lỗ tiết lưu đều mở, dòng dầu như hình vẽ:
ï
Lực giảm chấn trung bình: Lỗ B mở, lỗ A và C đóng dòng dầu như hình vẽ:
Lực giảm chấn cứng: Tất cả các lỗ đều đóng dòng dầu như hình vẽ:
Trang 11
5.9. Đèn báo TEMS
Các đèn báo này (các đèn LED) cho biết lực giảm chấn hiện tại, chúng
được gắn trong bản đồng hồ. TEMS ECU phát dòng điện từ các cực SL, ML hay
FL tuỳ theo lực giảm chấn để bật sáng các đèn như hình vẽ. Chúng cũng được sử
dụng làm các đèn báo cho chức năng chẩn đoán cũng như dự phòng.
Khoảng 2 giây sau khi khóa điện bật, tất cả 3 đèn đều sáng để kiểm tra
xem các đèn Led có bò cháy không .
6. Nguyên lý hoạt động
• Tài xế có thể chọn lựa một trong hai chế độ bình thường hoặc thể thao
bằng các công tắc lựa chọn, khi đó ECU sẽ thay đổi độ cứng của giảm
chấn.
• Tùy theo tín hiệu của các cảm biến: tay lái, tốc độ, bướm ga, công tắc đèn
phanh, công tắc số trung gian ECU cũng sẽ thay đổi độ cứng của giảm
chấn.
Trang 12

7. Các chế độ hoạt động của tems
7.1. Điều khiển chống chúi đuôi xe
Nó hạn chế sự chúi xe khi khởi hành hay khi tăng tốc đột ngột. ECU phát
ra dòng điện từ cực SOL, đặt bộ chấp hành ở vò trí cứng dưới các điều kiện sau:
• ECU nhận thấy rằng tốc độ xe nhỏ hơn 20km/h.
• ECU nhận được tín hiệu của cảm biến vò trí bướm ga rằng bướm ga mở
rộng hay mở đột ngột.
Khoảng 3 giây sau khi điều này xảy ra, hay sau khi xe đạt tốc độ 50km/h,
chức năng chống chúi đuôi xe không còn tác dụng. Dòng điện từ cực S+ hay cực
S- đến bộ chấp hành như trước khi TEMS được đặt ở chế độ cứng. Nó thay đổi
lực giảm chấn trở về giá trò ban đầu.
Công tắc lựa chọn
Bình thường Thể thao
Lực giảm chấn
Mềm
Cứng
Trung bình
Cứng
Sơ đồ hoạt động
7.2. Đ iều khiển chống nghiêng ngang
Các tín hiệu của cảm biến tốc độ được gửi đến cực SPD, và các tín hiệu
của cảm biến lái được gửi đến cực SS
1
và SS
2
của ECU cho phép ECU biết được
tốc độ và góc lái hiện tại. Sau đó ECU phát ra dòng điện từ cực SOL để đặt bộ
chấp hành ở vò trí cứng, do đó hạn chế được sự nghiêng ngang của thân xe.
Khi bộ chấp hành được đặt ở vò trí cứng, mối liên hệ giữa tốc độ xe và
góc lái được chỉ ra ở đồ thò sau:

Trang 13


Công tắc lựa chọn
Bình thường Thể thao
Lực giảm chấn
Mềm
Cứng
Trung bình
Cứng
Sơ đồ hoạt động
7.3. Chống chúi mũi
Sơ đồ hoạt động
Nó hạn chế hiện tượng chúi đầu xe khi phanh. Khi ECU phát hiện rằng
tốc độ lớn hơn hoặc bằng 60km/h và nếu nhận được từ tín hiệu của hệ thống
Trang 14


phanh đang hoạt động từ công tắc đèn phanh, ECU sẽ phát một dòng điện từ cực
SOL, đặt bộ chấp hành ở vò trí cứng, vì vậy hạn chế được hiện tượng chúi đầu
xe.
- Điều khiển chống hiện tượng chúi đầu xe mất tác dụng khoảng 2 giây
sau khi công tắc đèn phanh tắt và dòng điện đi từ cực S+ hay cực S- đến bộ chấp
hành như trước khi TEMS được đặt ở vò trí cứng. Nó thay đổi lực giảm chấn về
chế độ được đặt ban đầu.
7.4. Hoạt động ở tốc độ cao( Chỉ ở chế độ bình thường)
Sơ đồ hoạt động
Nó cải thiện khả năng ổn đònh lái ở tốc độ cao khi ECU nhận biết rằng tốc
độ của xe lớn hơn hoặc bằng 120km/h, nó phát dòng điện từ cực S+ qua bộ chấp
hành đến cực S-, thay đổi bộ chấp hành từ vò trí mềm sang vò trí trung bình để

tăng lực giảm chấn một chút. Vì vậy cải thiện được khả năng lái ổn đònh ở tốc
độ cao.
- Điều khiển khi tốc độ cao kết thúc khi tốc độ giảm xuống dưới 100km/h
và dòng điện lại bắt đầu chạy từ cực S- đến bộ chấp hành như trước khi TEMS
được đặt ở vò trí trung bình điều này thay đổi lực giảm chấn ban đầu về chế độ
mềm.
Công tắc lựa chọn
Bình thường Thể thao
Lực giảm chấn
Mềm
Cứng
Trung bình
(không thay đổi)
7.5. Chống chúi đuôi khi chuyển số( Chỉ có ở xe hộp số tự động)
Trang 15

Nó hạn chế sự chúi đuôi khi khởi hành đối với xe có hộp số tự động.
Khi ECU phát hiện rằng tốc độ xe nhỏ hơn 10km/h và nó cũng đồng thời phát
hiện cần số ở vò trí “N” hay “P”, ECU phát dòng điện từ cực SOL đặt bộ chấp
hành ở vò trí cứng, vì vậy hạn chế sự chúi đuôi xe khi khởi hành.
Điều khiển chống chúi đuôi chấm dứt khoảng 5 giây sau khi cần số chuyển từ
vò trí “N” hay “P” sang vò trí khác hay sau khi xe đạt tới tốc độ lớn hơn bằng
15km/h, dòng điện từ cực S+ hay cực S- đến bộ chấp hành giống như trước khi
TEMS được đặt ở chế độ cứng. Nó thay đổi lực giảm chấn trở về chế độ ban đầu
Sơ đồ hoạt động
Trang 16

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Tài liệu TCCS (Hệ thống điều khiển bằng máy tính của Toyota) – 1998
2. TEMS (Điều khiển hệ thống treo bằng điện tử) – Toyota – 1998

3. Understanding Automotive Electronics – Briben WB –1998
4. Automotive sensor – Professor B E John – 1994
Trang 17