Hệ thống ổn định xe khi quay vòng VSC

VSC
Điều khiển ổn định xe
(Vehicle Stability Control)
N
Nội dung:
•
Khái quát về VSC
•
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống
•
Các cảm biến chính
•
Trạng thái ban đầu và đặt chuẩn
•
Thực hành với VSC
Đi u khi n n đ nh xe (VSC )ề ể ổ ị
Khái quát về VSC
–
ABS và TRAC (TRC): Làm ổn định xe trong khi phanh
và tăng tốc.
–
VSC: Làm ổn định góc quay vòng của xe
Tăng tốc
Quay vòng
Quay vòng
Giảm tốc
VSC là gì?
– Hệ thống VSC sẽ trợ giúp xe không bị trượt ngang do
bánh xe trước hoặc sau bị trượt mạnh trong khi xe
quay vòng
Không có VSC

Có VSC
Thừa lái
Non lái
Đi u khi n n đ nh xe (VSC )ề ể ổ ị
Khái quát về VSC
–
Hệ thống VSC sẽ tự động điều khiển phanh và công
suất phát ra của động cơ phù hợp, điều này sẽ làm cân
bằng sự trượt mạnh của các bánh trước hoặc sau
: without VSC
: with VSC
Chưa đủ lái
Thừa lái
Đi u khi n n đ nh xe (VSC )ề ể ổ ị
Vị trí các chi tiết
Cảm biến độ lệch &
và giảm tốc
Công tắc cảm
nhận lực bàn đạp
phanh???
Cảm biến tốc độ xe
Bộ chấp hành
phanh
• Skid Control ECU
• Cảm biến áp
suất xy lanh
phanh chính.
Cảm biến góc
quay vô lăng
Công tắc phanh

Đi u khi n n đ nh xe (VSC )ề ể ổ ị
Các chi tiết chính và chức năng
Chi tiết Chức năng
Cảm biến tốc độ xe.
Phát hiện tốc độ của từng bánh xe và truyền tín hiệu tới
ECU điều khiển trượt.
Công tắc Brake Pedal
Load Sensing Switch
Phát hiện lực của bàn đạp phanh và và truyền tín hiệu tới
ECU điều khiển trượt
Cảm biến áp suất xi
lanh phanh chính
Phát hiện áp suất của xi lanh phanh chính và truyền tín
hiệu tới ECU điều khiển trượt
Cảm biến góc quay
vô lăng
Phát hiện góc xoay của vô lăng và truyền tín hiệu tới ECU
điều khiển trượt
Cảm biến độ lệch xe
và giảm tốc.
Đo vận tốc góc của độ lệch xe (chuyển dịch tự động) và
độ giảm tốc theo mọi hướng rồi truyền tín hiệu tới ECU
điều khiển trượt
Công tắc đèn phanh Phát hiện trạng thái ON/OFF của bàn đạp phanh
Đèn báo phanh
Báo hiệu cho người lái xe khi vận hành phanh đỗ ON và
mức dầu phanh là thấp. Đồng thời hoạt động kết hợp với
đèn báo ABS để báo cho lái xe biết rằng có trục trặc trong
vận hành ABS và EBD.
Đi u khi n n đ nh xe (VSC )ề ể ổ ị

Chi tiết Chức năng
Đèn báo ABS
Đèn báo hiệu cho lái xe biết có hư hỏng trong hệ thống
ABS hay hỗ trợ phanh
Đèn báo VSC
Đèn sáng để báo cho lái xe về hư hỏng trong hệ thống
VSC. Mã lỗi DTC (loại 2 ký tự) có thể xác định bằng cách
nháy đèn trong chế độ chẩn đoán.
Cơ cấu chấp hành
phanh
Điều chỉnh áp suất thủy lực cho từng bánh xe tương ứng
với tín hiệu ra từ ECU điều khiển trượt.
ECU điều khiển trượt
Xử lý các tín hiệu và điều khiển ABS, TRAC (TRC), hệ
thống hỗ trợ phanh khẩn cấp.
Liên lạc với ECU động cơ và phát các tín hiệu yêu cầu về
công suất động cơ.
ECU (ECM) động cơ
Liên lạc với ECU điều khiển trượt và điều khiển công suất
ra của động cơ khi TRAC (TRC) và VSC được kích hoạt
Đi u khi n n đ nh xe (VSC )ề ể ổ ị
Các chi tiết chính và chức năng (tiếp theo)
Sơ đồ hệ thống
Brake Actuator
Solenoid
Valves
Trochoid Gear Motor
CAN
Throttle
Control

Motor
Steering Angle Sensor
Yaw Rate Sensor
Deceleration Sensor
DLC3
Đường
truyền
bảng táp lô
Master Pressure Sensor
Motor Cut RelayMotor Relay
ECU điều
khiển trượt
Solenoid Relay
Gate Way ECU
VSC Buzzer
Công tắc báo
mức dầu phanh
Công tắc
đèn
phanh
TRAC (TRC) OFF Switch
Vehicle Speed Sensors
J/C
Engine
ECU
Các cảm biến khác
Combination
Meter (Meter ECU)
Đi u khi n n đ nh xe (VSC )ề ể ổ ị
Khái quát về điều khiển

–
ECU điều khiển trượt sẽ phát hiện trạng thái thân xe
nhờ các cảm biến khác nhau, và điều khiển công suất
ra của động cơ và áp suất thủy lực trong xy lanh
phanh của bánh xe.
ECU điều
khiển trượt
Cảm biến độ
lệch xe và
giảm tốc
Cảm biến góc
quay vô lăng
Vehicle
Speed Sensor
Thiếu lái?
Thừa lái?
ECU (ECM)
động cơ
Đi u khi n n đ nh xe (VSC )ề ể ổ ị
Sự xoay đứng và độ lệch góc
–
Sự xoay đứng là dịch chuyển theo phương “Z” của xe.
Góc xoay đứng là góc làm thay đổi hướng của thân xe.
[Sự xoay đứng]
θ
[deg]
“x” Axis
“y” Axis
“z” Axis
Đi u khi n n đ nh xe (VSC )ề ể ổ ị

Sự xoay đứng và độ lệch thân xe.
–
Độ lệch thân xe (tốc độ góc
ω
) là góc xoay đứng trên
một đơn vị thời gian (giây).
[Độ lệch]
ω
[deg/s]
θ
[deg]
Đi u khi n n đ nh xe (VSC )ề ể ổ ị
Tốc độ góc (
ω
[deg/s])
–
Hãy hình dung một xe di chuyển từ điểm A đến điểm B
trong 10 giây và hướng của thân xe thay đổi bằng 45
o.
YR =
ω
=
θ
/ t [deg/s]
45 [deg]
θ
= 45 [deg], t = 10
YR = 45 / 10
= 4.5 [deg/s]
A

B
45 [deg]
Đi u khi n n đ nh xe (VSC )ề ể ổ ị
Độ lệch góc lúc này
là 4,5 [độ/giây]
thời gian = 10 giây
Nhận định thiếu lái và thừa lái
–
Thừa lái (Bánh sau trượt mạnh)
•
Mũi xe hướng quá vào phía trong so mong muốn
điều khiển của lái xe trong khi xe quay vòng.
θ
[deg]
θ
[deg]
[Chuyển hướng
bình thường]
θ
[deg]
θ
_ov
[deg]
[Thừa lái]
θ
[deg] <
θ
_ov [deg]
Đi u khi n n đ nh xe (VSC )ề ể ổ ị
Nhận định thiếu lái và thừa lái

– Thiếu lái (Bánh trước bị trượt mạnh)
• Mũi xe hướng quá ra ngoài so mong muốn điều khiển
của lái xe trong khi xe quay vòng
θ
[deg]
θ
[deg]
θ
_un [deg]
[Thiếu lái]
θ
[deg] >
θ
_un [deg]
θ
[deg]
Đi u khi n n đ nh xe (VSC )ề ể ổ ị
[Chuyển hướng
bình thường]
Cảm biến độ lệch và cảm biến giảm tốc
–
Chức năng
•
Đo tốc độ lệch góc của xe và độ tăng tốc theo
phương dọc / và ngang của xe.
Cảm biến
độ lệch xe
Cảm biến
giảm tốc
Bộ điều

khiển
CAN
Mạch điện
tử
Đi u khi n n đ nh xe (VSC )ề ể ổ ị
Cảm biến độ lệch và cảm biến giảm tốc
– Nguyên tắc đo độ lệch (Yaw rate)
• Bộ phận phát hiện độ lệch giống như một chạc quay
được làm bằng phần tử áp điện
Cảm biến độ
lệch góc
Phần tử đo
(Bộ dao động tinh thể)
Điện áp
xoay chiều
Đi u khi n n đ nh xe (VSC )ề ể ổ ị
Cảm biến độ lệch và cảm biến giảm tốc
–
Hiệu ứng Coriolist
•
Khi tốc độ góc tác động lên một vật thể đang
chuyển động theo phương ‘X’, sẽ tạo nên lực vuông
góc theo phương “Y”.
Khi hòn bi xuất phát từ điểm “A” trên bàn quay,
đường di chuyển của nó sẽ vẽ nên một đường
cong. Đó là vì hòn bi bị mất lực đẩy do phải di
chuyển theo hướng quay ngay từ khi bắt đầu di
chuyển.
Tốc độ góc (
ω

)
Vận tốc dài
(V)
Lực Coriolist
(Fc)
Khối lượng
(m)
“A”
“A”
“X”
“Y”
Đi u khi n n đ nh xe (VSC )ề ể ổ ị
Tham kh o ả (VSC)
Cảm biến độ lệch và cảm biến giảm tốc
–
Hiệu ứng Coriolist
•
Ví dụ về hiệu ứng Coriolist
Click!
Movie
Cảm biến độ lệch và cảm biến giảm tốc
–
Ngyên lý đo tốc độ lệch góc.
•
Khi xe quay vòng, sẽ xuất hiện vận tốc góc. Khi đó,
chạc quay sẽ bị uốn cong do hiệu ứng con quay.
Xe chạy thẳng
Dao động chiều
phải và trái
Xe quay

vòng
Hiệu ứng
Coriolist
(Fc)
(
ω
) = 0
Vận tốc
góc
ω
≠ 0
ω
≠ 0
Đi u khi n n đ nh xe (VSC )ề ể ổ ị
ECU điều
khiển trượt
Cảm biến độ lệch và cảm biến giảm tốc
–
Sơ đồ hệ thống
•
LS 430/Camry (CAN)
CANL
CANH
Cảm biến độ lệch và
giảm tốc
CANL
CANH
IG1
Ắc qui
Khóa điện

ESS
Cảm biến tốc độ
xe
Giá trị độ lệch đo được
Đánh giá độ lệch bằng “0”
Tốc độ xe
Đi u khi n n đ nh xe (VSC )ề ể ổ ị
Cảm biến độ lệch và cảm biến giảm tốc
–
Đặt điểm gốc “0”.
•
Điểm “0” sẽ được lưu lại trong bộ nhớ của ECU điều
khiển trượt, nếu như ECU điều khiển trượt chưa có
điểm “0”.
ECU điều
khiển trượt
Xác định điểm “0”
Cảm biến độ lệch
Độ lệch = α [deg/s]
Giá trị đầu ra của cảm biến
(Độ lệch góc = α [deg/s])
Điểm “0” = - α [deg/s]
Đi u khi n n đ nh xe (VSC )ề ể ổ ị
Cảm biến độ lệch và cảm biến giảm tốc
–
Xác định độ lệch góc “0”
•
Trạng thái “0” được xác định khi các điều kiện sau
đây thỏa mãn.
Điều kiện đánh giá độ lệch

góc ở trạng thái “0”
Tốc độ xe = 0 km/h (0 mph)
Trạng thái này cần phải
thỏa mãn trong 15 giây
hay hơn.
Cần số để ở vị trí “P”
Độ lẹch góc (Yaw
Rate) = 0
o
/s
Đi u khi n n đ nh xe (VSC )ề ể ổ ị
ECU điều
khiển trưựt
Độ lệch = α + α’ [deg/s]
Giá trị đầu ra của cảm biến
(Yaw Rate = α + α’ [deg/s])
Điểm “0” = - α - α’[deg/s]
Cảm biến độ lệch và cảm biến giảm tốc
–
Bù điểm “0”
•
Khi có sai lệch về tín hiệu đầu ra của cảm biến hệ
thống sẽ tự bù giá trị này để tiếp tục hoạt động
Đi u khi n n đ nh xe (VSC )ề ể ổ ị
Cảm biến độ lệch
Xác định điểm “0”
Cảm biến độ lệch và cảm biến giảm tốc
– Nguyên lý phát hiện giảm tốc
• Có 2 cảm biến được đặt trong bộ cảm biến độ lệch và
giảm tốc, chúng được đặt nghiêng 45

o
so với chiều
dọc thân xe
Cảm biến
giảm tốc
Phía
trước
[Chip cảm biến]
Thanh
treo
Trọng
Vật
Phần tử áp
điện
Đi u khi n n đ nh xe (VSC )ề ể ổ ị
Cảm biến độ lệch và cảm biến giảm tốc
–
Nguyên lý phát hiện giảm tốc
•
Khi xuất hiện tăng/giảm tốc, các thanh treo đặt
trong cảm biến sẽ bị uốn. Biến dạng uốn nay sẽ
được biến đổi thành tín hiệu điện nhờ vào phần tử áp
điện.
Căng ra
Co lại
Đi u khi n n đ nh xe (VSC )ề ể ổ ị