PARKING ASSIST SYSTEM HỆ THỐNG ĐỖ XE

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ
HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

HỆ THỐNG ĐỖ XE TỰ ĐỘNG
(PARKING ASSIST SYSTEM)

GVHD: Nguyễn Trung Hiếu
SVTH: Nguyễn Việt Phước
Trương Nữ Quỳnh Như
Đoàn Phước Tấn
Nguyễn Trọng Đạt
Lê Ngọc Hân
Đinh Công Lưu

1


Mục lục
I.Đặt vấn đề

3

II.Lịch sử ra đời và phát triển

4

1.Lịch sử ra đời

4

2.Tên gọi của các hãng xe

4

III.Cấu tạo tổng quát

5

1.Cảm biến

5

2.Hệ thống trợ lực tay lái

7

3.Bộ phận chấp hành và hiển thị

9

4.ECU

13

IV.Quy trình và chế độ hoạt động

14

1.Quy trình đỗ xe vào

14

2.Quy trình Lấy xe ra

18

V. Ưu nhược điểm của hệ thống

19

1.Ưu điểm

19

2.Nhược điểm

20

VI.Sơ đồ mạch điện

21

2


I.

Đặt vấn đề

Từ trước đến nay ngành công nghiệp ô tô luôn là một ngành phát triển và đi đầu về

công nghệ. Một chiếc xe không đơn thuần chỉ là một phương tiện đi lại nữa mà nó
có thể hỗ trợ con người rất nhiều trong việc điều khiển thậm chí là thay thế cho họ.
Với mức dân số và nhu cầu đi lại của con người làm số lượng xe hoạt động ngày
càng nhiều đẫn đến việc không gian để xe ngày bị thu hẹp. Điều đó làm cho việc
đỗ xe mất rất nhiều thời gian và vất vả thậm chí là không thể đỗ xe được. Để giải
quyết vấn đề đó con người đã phát triển một hệ thống đó là hệ thống hộ trợ đỗ xe
thông minh.

3


II.Lịch sử ra đời và phát triển
1.Lịch sử ra đời
Hệ thống đỗ xe tự động Intelligent Parking Assist System là sản phẩm được phát
triển bởi Toyota Motor Corporation lần đầu tiên vào năm 1999 trên mô hình xe
Hybird Prius và Lexus
Phiên bản đầu tiên của hệ thống đã được triển khai trên xe Hybird Prius và được
bán tại Nhật vào năm 2003
Đến năm 2006 thì một phiên bản nâng cấp đã ra mắt lần đầu tiên bên ngoài thị
trường Nhật trên các dòng sedan hạng sang Lexus LS
Và đến năm 2009 thì xuất hiện trên thế hệ thứ ba dòng xe Prius được bán ở Mỹ,
khu vực châu Á và châu Âu.
2.Tên gọi của các hãng xe
Toyota: Intelligent Parking Assist System (IPAS)
Lexus: Advanced Parking Guidance System (APGS)
Mercedes – Benz: Active Parking Assist (APA)
Mazda: Reverse Park Assist (RPA)
Volkswagen: Park Assist (PA)
Honda: Smart Parking Assist (SPA)
Huyndai: Smart Parking Assist System (SPAS)

Ford: Active Park Assist (APA)

4


III. Cấu tạo tổng quát
1. Cảm biến.
a.

Cảm biến siêu âm
Cảm biến siêu âm được đặt ở phía trước và phía sau xe( sáu cảm biến
trước và sáu cảm biến sau ). Trong đó có hai cảm biến phía trước và hai
cảm biến phía sau nằm bên hông xe để làm nhiệm vụ dò tìm không gian
đỗ xe thích hợp, còn các cảm biến còn lại là để dò tìm khoảng cách tới
vật cản trong quá trình đỗ xe.

Cảm biến siêu âm được chia ra làm 2 loại:
+ Loại 1: sử dụng 2 cảm biến tức là 1 cảm biến phát ra sóng siêu âm và 1
cảm biến nhận lại sóng siêu âm dội lại từ vật cản và tính toán khoảng thời
gian.
+ Loại 2 : người ta không dùng 2 cảm biến nữa mà người ta dùng 1 cảm
biến để thực hiện 2 chức năng phát và thu sóng siêu âm.
Nguyên lý hoạt động của cảm biến siêu âm:

5


Khi có tín hiệu từ bộ chuyển đổi tín hiệu và tới đĩa điện từ , đĩa điện từ
sẽ làm máy nhôm nóng lên và tạo ra sóng âm truyền trong không gian.
Khi gặp vật cản thì sóng âm dội lại, chính sóng bị dội lại làm màng nhôm

rung thêm lần nữa. Khoảng thời gian giữa 2 lần rung này chính là
khoảng thời gian sóng đi trong không gian và dội ngược lại cảm biến siêu
âm nhận được. Tín hiệu này sẽ lọc lại và tính toán sau đó gửi về ECU hỗ
trợ đỗ xe. Khi cảm biến siêu âm phát ra sóng nó kích thích màng nhôm
bằng đĩa điện từ nếu sóng đi trong khoảng thời gian 900 µs mà chưa nhận
được sóng phản hồi thì sẽ có thêm 1 làn sóng siêu âm mới được hình
thành tức là đĩa điện từ kích thích màng nhôm rung lần tiếp theo để tạo ra
làn sóng mới và tính toán lại. Phạm vi đo các cảm biến siêu âm khoảng từ
0.25 đến 1.5 m.

b.

Cảm biến hình ảnh
Camera được đặt ở phía sau xe nó sẽ thu nhận hình ảnh thực tế từ phía
sau xe rồi được đưa lên màn hình hiển thị để người tài xế quan sát hình
ảnh thực tế từ phía sau xe .

6


2.

Hệ thống trợ lực lái
Tay lái trợ lực thủy lực (Hydraulic Power Steering, HPS)
Để việc điều khiển tay lái được nhẹ nhàng,mà không làm chậm phản ứng
lái, các nhà sản xuất ô tô trang bị hệ thống lái thủy lực. Ở hệ thống trợ lực
thủy lực, thanh răng được hàn thêm 1 pít tông, và được đặt trong ống xy
lanh (rack housing). Ở 2 đầu xy lanh nối với 2 ống thủy lực được điều
khiển bởi van thủy lực (hydraulic control valve). Van thủy lực được điều
khiển bởi trục lái. Khi tài xế bẻ tay lái, van thủy lực sẽ cung cấp thủy lực

vào một đầu xy lanh, đẩy pít tông về phía bên kia.

7


Tay lái trợ lực điện (electrically assisted power steering system)còn được gọi tắt
là Tay lái điện (Electric Power Steering, EPS)
EPS gồm các thành phần: 1/ Bánh răng trục lái. 2/ Cảm ứng mô men xoắn tay lái.
3/ Vỏ bọc thanh răng và bánh răng. 4/ Động cơ điện. 5/Vít me bi. 6/ Thanh răng lái.
7/ Dây đai. Ngoài 7 thành phần nêu trên, còn phải kể đến bộ điều khiển trong tâm
(ECU), trong đó có cảm biến tốc độ xe. ECU có nhiệm vụ tiếp nhân dữ liệu từ cảm
ứng mô men xoắn tay lái và tốc độ xe và ra lệnh cho động cơ điện hoạt động. Động
cơ điện tác động đến thanh răng lái thông qua vít me

So sánh EPS và HPS :
EPS phát triển nhanh chóng vào những ưu thế sau :

8


Ở HPS, xe chạy càng nhanh tốc độ bơm thủy lực càng mạnh tay lái trở nên rất
nhạy nhiều khi vượt quá khả năng kiểm soát của tài xế, trong khi EPS sử dụng cảm
biến tốc độ nên mức độ trợ lực luôn thích hợp.
HPS phức tạp hơn, nặng hơn và chiếm không gian nhiều hơn EPS. HPS sử dụng
dầu khoáng để vận hành, do vậy bơm thủy lực phải hoạt động liên tục đòi hỏi động
cơ cũng phải hoạt động liên tục, trong khi ở EPS chỉ khi bẻ lái đông cơ điện mới
hoạt động nhờ ngồn điện cung cấp từ ắc quy. Nhờ đặc tính này xe sử dụng EPS có
thể được trang bị công nghệ tiết kiệm nhiên liệu stop-start. Theo tính toán của các
nhà chuyên môn, EPS giúp xe tiết kiệm nhiên liệu từ 2 đến 3% so với HPS.

Như vậy: EPS giúp hệ thống hỗ trợ đỗ xe tự động đánh lái trong chế độ đỗ xe hỗ
trợ lái.
3. Bộ

chấp hành và hiển thị

Bộ chấp hành
Bao gồm còi cảnh báo và led hiển thị:

9


Hình 2-6a. Led báo hiệu

Hình 2-6b. Còi báo

Màn hình hiển thị và nút điều khiển

Hình 2-8. Màn hình hiển thị
Màn hình hiển thị ở đây hiển thị hình ảnh thực tế từ phía sau xe( do camera
thu hình từ phía sau xe ), ở loại này có hình ảnh mô phỏng khoảng cách xe tới vật
cản thay thế cho đèn led hiển thị.

Nhìn chung:
Có hai loại phổ biến của hệ thống hỗ trợ đậu xe. Đầu tiên là một cảnh báo âm
thanh đơn giản chỉ ra rằng chiếc xe đang đến gần một đối tượng ra khỏi tầm nhìn.
Thứ hai là một máy ảnh và video giám sát hệ thống tinh vi cung cấp các trình điều
khiển với một cái nhìn của các điểm mù.
Nguyên lý làm việc:
Hệ thống sử dụng công nghệ siêu âm để xác định khoảng cách của xe và một

đối tượng. Một hệ thống siêu âm phát sóng âm thanh tần số cao vô hại ra sau đó

10


các sóng này vang vọng trở lại với các cảm biến, nơi chúng được xử lý để đo
khoảng cách từ xe đến vật cản.
Cảnh báo chuông cảnh báo được đặt phía trước và phía sau xe. Một số hệ
thống tích hợp một loạt các đèn LED (diode phát sáng) vào bảng điều khiển hoặc
trần xe cho một cảnh báo trực quan để bổ sung cho các âm thanh cảnh báo khoảng
cách từ xe đến vật cản.

- Khi khoảng cách nhỏ hơn 1.5m đèn led xanh sáng, tiếng còi bíp vs tần số
thấp.
- Nhỏ hơn 1m đèn xanh vàng đỏ sáng tiếp bíp nhanh hơn.
- Nhỏ hơn 0.5m đèn xanh vàng đỏ sáng lên và tiếng bíp nhanh hơn nữa.
- Nhỏ hơn 0.3m 3 đèn sẽ nhấp nháy và có tiếng bíp là liên tục.

hệ thống sử dụng một camera nhỏ gắn ở phía sau của chiếc xe. Một góc rộng
của các vùng lân cận phía sau ngay lập tức vật cản sau được chiếu trên một màn
hình nhỏ trên bảng điều khiển.
Độ tin cậy:
Các cảm biến siêu âm và máy ảnh đều đã được chứng minh là rất đáng tin
cậy. Hai hệ thống không bị ảnh hưởng bởi hầu hết các điều kiện thời tiết, mặc dù
trời mưa rất nặng hoặc tuyết rơi có thể gây ra các cảm biến siêu âm để chỉ ra rằng
một đối tượng xuất hiện gần hơn nó thực sự là (kết quả là một cảnh báo giả vô hại).
Trong điều kiện khắc nghiệt, bụi bẩn nặng và bụi bẩn trên các cảm biến siêu âm
làm giảm hiệu quả của họ, và máy ảnh sẽ cung cấp một cái nhìn mây để người lái
11

xe khi ống kính bị bẩn. Những tình huống này có thể dễ dàng khắc phục bằng cách
lau sạch các bộ cảm biến và ống kính máy ảnh.
Nút điều khiển.

Hình 2-9. Các nút điều khiển hệ thống hỗ trợ đỗ xe

Parking aid

Parking assist steering

12


+ Parking aid: là nút điều khiển hỗ trợ đỗ xe tức là khi kích hoạt nó sẽ bảo hệ thống
hỗ trợ cho người tài xế dò tìm 1 không gian thích hợp để đỗ xe thích hợp cũng như
đo khoảng cách từ xe đến các vật cản khác khi đỗ xe.
+ Parking assist steering: là nút điều khiển xe hỗ trợ lái vẫn có chức năng như dò
tìm không gian đỗ xe, nhưng ở chế độ này người tài xế không cần tác động vào vô
lăng mà để hệ thống tự tính toán và đánh lái vào bãi đỗ xe.
+ Khi ấn nút Parking assist steering thì sẽ thay đổi các chức năng đỗ xe như sau:
Nhấn lần 1: là kích hoạt chức năng hỗ trợ đỗ xe song song.
Nhấn lần 2: là kích hoạt chức năng hỗ trợ đỗ xe vuông góc.
Nhấn lần 3: chức năng hỗ trợ đỗ xe tắt.
Nhấn thêm lần nữa thì kết quả sẽ quay lại như lần ấn đầu tiên.
4.

ECU

ECU ảnh hưởng kiểm soát tổng thể toàn bộ hệ thống, bao gồm cả việc chuyển

đổi của các truyền tải và tiếp nhận các tín hiệu cảm biến siêu âm, xử lý các tín hiệu
sóng nhận được, xác định sự hiện diện của những trở ngại, thông báo bằng âm
thanh, và xác định sự cố khi có hư hỏng.
Âm lượng âm thanh cảnh báo qua loa có thể được điều chỉnh vào ECU.

13


IV.Quy trình và chế độ hoạt động
1.Đỗ xe vào
Hoạt động chế độ đỗ lùi (đỗ vuông góc)

Nhấn công tắc hỗ trợ trước khi vào không gian đỗ xe (chế độ đỗ lùi).
Lái xe chậm trong khi vẫn giữ một khoảng cách xấp xỉ 1 m (3.3 ft.) và
vuông góc với mục tiêu không gian đậu xe. Khi cảm biến siêu âm (cảm biến siêu
âm số 1) phát hiện một không gian đậu xe có sẵn, bắt đầu tìm đến vị trí thẳng phía
trước khi phát ra tín hiệu âm thanh.
Lái xe khi quay vô lăng và khi xe đạt vị trí sự hỗ trợ bắt đầu (âm thanh phát
ra hai lần), dừng xe, trả lại tay lái đến vị trí phía trước thẳng, và di chuyển cần số
về R.
Khi màn hình hệ thống IPAS hiển thị, các cảm biến camera phía sau sẽ đưa
hình ảnh từ sau xe đến đồng thời sẽ hiển thị các mũi tên đển điều chỉnh vị trí mà ta
muốn đỗ. Nếu đã đồng ý với bị trí trên thì bấm ok.

14


Lúc này xe sẽ tự đánh lái vào trong bãi đỗ xe mà k cần vào sự tác động của
người lái.
Lưu ý: luôn rà chân phanh để phòng trường hợp có vật cản nguy hiểm để

ngát chế độ kịp thời.
Hoạt động chế độ đỗ song song:

Nhấn công tắc hỗ trợ trước khi vào không gian đỗ xe (chế độ đỗ song song).

15


Lái xe từ từ trong khi vẫn giữ một khoảng cách xấp xỉ 1 m (3.3 ft.) và song
song với mục tiêu không gian đậu xe để cho phép các cảm biến siêu âm (cảm biến
siêu âm số 1) bắt đầu phát hiện.
Khi có tín hiệu âm thanh thì dừng lại và trả về số R.
Khi màn hình hệ thống IPAS hiển thị, các cảm biến camera phía sau sẽ đưa
hình ảnh từ sau xe đến đồng thời sẽ hiển thị các mũi tên đển điều chỉnh vị trí mà ta
muốn đỗ. Nếu đã đồng ý với bị trí trên thì bấm ok.

Lúc này xe sẽ tự đánh lái vào trong bãi đỗ xe mà k cần vào sự tác động của
người lái.
Lưu ý: luôn rà chân phanh để phòng trường hợp có vật cản nguy hiểm để
ngát chế độ kịp thời.
Ngoài ra còn có vài chế độ khác

Đỗ xe vào chướng ngại vật

Cũng giống như trên là người tài xế gạt số lùi và vô lăng tự đánh lái, sau đó
xe sẽ tự điều chỉnh cho song song với lề đường, vì có các chướng ngại vật nên xe
không thể nhận biết được và đậu ngay hàng được
16

Đỗ xe trên đường cong

Nếu bán kính của đường cong >20 m thì hệ thống sẽ xem đường cong này
như là 1 đường thẳng, và lúc này thao tác cũng giống như trên là cho xe lùi vào
bãi đỗ và điều chỉnh sau cho hợp lí nhất.

17


2. Lấy xe ra
Hoạt động lui xe ra:
Khi đưa xe ra, cần gài số lùi để lùi về 1 đoạn nhỏ để xe có khoảng cách đi ra
ngoài. Sau đó, xe sẽ tự đánh lái sang phải đông thời xinhan bên phải sẽ được bật
lên. Xe sẽ tiến về phía trước 1 đoạn sau đó sẽ tiếp tục lùi về sau 1 đoạn nữa để
chắc chắn rằng xe đi ra một cách an toàn, không vướng phải các chướng ngại vật.
khi xe đã ra ngoài thì người tài xế chỉ việc đạp ga và đi

18


V.Ưu nhược điểm của hệ thống
1. Ưu điểm của hệ thống:
+ Giúp việc đỗ xe được thực hiện dễ dàng hơn.
+ Trong khuôn khổ Hội thảo Toyota Media Trip 2014, Toyota đã công bố
nghiên cứu cho thấy tai nạn giao thông do dẫm nhầm chân ga, chân phanh tại bãi
đỗ xe xảy ra với người cao tuổi khá lớn. Cùng với đó, các tai nạn do điều kiện sức
khỏe xảy đến bất ngờ đã trở thành vấn đề cấp thiết. Trong những trường hợp này,
ICS chính là giải pháp thông minh của Toyota để giảm thiểu các tai nạn cũng như
thiệt hại liên quan.
+ Khi xe bất ngờ di chuyển do người lái nhầm lẫn chân ga, hệ thống ICS sẽ

được kích hoạt để nhận biết các chứng ngại vật, từ đó tránh được các va chạm,
giảm thiểu thiệt hại do va chạm. Khi Toyota quyết định tăng số lượng và cự ly các
cảm biến, phạm vi nhận biết chướng ngại vật sẽ được mở rộng. Hệ thống này cũng
có khả năng phát hiện các vật thể hay xe đang di chuyển ở bên cạnh khi xe của bạn
đang di chuyển chậm hay lùi xe vào chuồng ở bãi đỗ xe.
Không chỉ có vậy, Toyota còn đưa đến khách hàng hệ thống hỗ trợ đỗ xe thông
minh (Intelligent Parking Assist2 - IPA2). Đây là sự kết hợp giữa IPA (hệ thống hỗ
trợ đỗ xe thông minh) trước đây và ICS hiện nay. Hệ thống này được bổ sung thêm
chức năng tự động điều khiển vô lăng, hỗ trợ đánh lái tại nơi có khoảng trống đỗ
xe hẹp và chức năng điều khiển vô lăng bán tự động hỗ trợ xe ra khỏi vị trí đỗ xe
dọc hoặc khoảng cách với xe trước và xe hẹp. Qua đó, cải thiện đáng kể khả năng
đỗ xe của lái.
Bên cạnh đó, Toyota cũng giới thiệu chế độ hiển thị See Through View hoàn toàn
mới, cung cấp hình ảnh ở bên ngoài giống như nhìn xuyên thấu thân xe. Hệ thống
này cung cấp hình ảnh chướng ngại vật lớn hơn. Màn hình Panoramic View
Monitor hiển thị mọi góc độ của chiếc xe, từ đó cung cấp cho người điểu khiển xe
phương án tối ưu nhất.

19


2. Hạn chế của hệ thống
+ Hệ thống hỗ trợ đỗ xe tự động thường xuyên sử dụng đánh lái chết, điều
này tác động xấu đến rô-tuyn và làm nhanh vỏ xe.
+ Hệ thống không phát hiện ra được nắp cống, hố ga và những vật cản nhỏ
trong khu vực đâu xe
+ Các cảm biến bị ảnh hưởng xấu bởi thời tiết như mưa, gió, băng, tuyết.

20

VI. Sơ đồ mạch điện
Ở đây ta sẽ không đi chi tiết vào hoạt động của hệ thống, thông qua mạch
điện để ta có cái nhìn tổng quát về một mạch điện cụ thể của hệ thống.
Như ta thấy, một cách tổng quát, sơ đồ của hệ thống parking assits trên xe
Prius (Intelligent Parking Assits) tập trung nằm ở hình 1 và hình 2. Tuy nhiên đó
chỉ là sự tương quan giữa các bộ phận trong hệ thống parking assits, nếu chỉ có vậy
không thôi thì chắc chăn nó sẽ không hoạt động được. Muốn hoạt động được nó
phải liên kết với các bộ phận khác tập trung ở các hình còn lại.
Ở hình 1 và hình 2 ta thấy khối màu xanh nổi bật nhất chính là Parking
Assits ECU, nó giao tiếp với các bộ phận khác như camera, cảm biến siêu âm,
navigation, cảm biến góc đánh lái,... thông qua các dây màu kí hiệu như trên hình
và thông qua hàng loạt giắc nối. Từ Parking Assits ECU nó giao tiếp mạng CAN
với Power Management Control ECU theo dây màu nâu và vàng (Br,Y).
Khi hệ thống bắt đầu hoạt động, tức công tắc L56 được kích hoạt, mass sẽ
qua dây nâu qua công tắc và vào chân 11 ISSW của Parking Assits ECU, ECU sẽ
cho hệ thống Intelligent Parking Assits hoạt động.
Khi cài số R, cảm biến vị trí cần số z5 và z6 nhận biết, chuyển tín hiệu qua
Power Management Control ECU, từ đó tín hiệu tiếp tục được truyền qua hai chân
34, 35_dây hồng và dây tím qua giắc nối dây L97(B), L100(E) qua hai dây nâu và
vàng tới Parking Assits ECU. Lập tức Parking Assits ECU điều khiển camera V6
thu tín hiệu hình ảnh và chuyển tín hiêu cho Parking Assits ECU và hiển thị hình
ảnh lên màn hình táp-lô thông qua Navigation.
Ở chế độ đỗ xe song song, cảm biến siêu âm sẽ xác định khoảng trống có đủ
để đỗ xe hay không, tín hiệu cảm biến siêu âm sẽ gửi trực tiếp cho Parking Assits
ECU. Để xe có thể tự xoay vô lăng được thì Power Steering ECU Assembly (Hình
21


4) sẽ nhận tín hiệu từ cảm biến mômen quay vô lăng, cảm biến góc quay vô lăng

sau đó giao tiếp mạng CAN gửi cho Parking Assits ECU. Parking Assits ECU sẽ
gửi tín hiệu ngược lại tới Power Steering ECU Assembly, Power Steering ECU
Assembly tiếp tục gửi tín hiệu điều khiển motơ quay vô lăng.
Bên cạnh đó Skid Control ECU (A58) nhận tín hiệu tốc độ thông qua Rear
Speed Sensors và Font Speed Sensors để điều khiển tốc độ xe. Nó cũng giao tiếp
mạng CAN với A/C Amplifier (Hình 5) để điều khiển bù tải khi A/C hoạt động.
Những tín hiệu cũng sẽ được giao tiếp với Parking Assits ECU thông qua mạng
CAN.
Ở chế độ đỗ xe lùi cũng tương tự.
Nói chung, hệ thống đỗ xe tự động sẽ tương tác với nhiều bộ phận, cảm
biến, ECU để có thể tự đỗ xe.

22


23


Hình 1

24


Hình 2

Hình 3
25