thiết kế mô hình hệ thống lái trợ lực điện có giao tiếp máy tính phục vụ giảng dạy

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (7.88 MB, 84 trang )

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH</b>

<b> ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP</b>

<b>NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ơ TƠ</b>

<b>THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC </b>

<b>ĐIỆN CĨ GIAO TIẾP MÁY TÍNH PHỤC VỤ GIẢNG DẠY </b>

<b>GVHD: TS. HUỲNH PHƯỚC SƠNSVTH: VÕ HOÀI NGHĨA</b>

SKL 0 1 2 3 3 5

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2024

<b>THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN CĨ GIAO TIẾP MÁY TÍNH PHỤC VỤ GIẢNG DẠY </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<i><b>TP. Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 10 năm 2023 </b></i>

<b>NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP </b>

Họ tên sinh viên: 1. Võ Hoài Nghĩa MSSV: 19145275 <i>(E-mail: Điện thoại: 0329535739) </i>

2. Trần Hữu Nhân MSSV: 19145278 <i>(E-mail: Điện thoại: 0397500213) </i>

Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Ơ tơ Khóa: K19 Lớp: 19145CL5B

<b>1. Tên đề tài: Thiết kế mơ hình hệ thống lái trợ lực điện có giao tiếp với máy tính phục vụ </b>

giảng dạy.

<b>2. Nhiệm vụ đề tài: </b>

− Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực điện

− Thiết kế hệ thống máy tính giao tiếp với mơ hình hệ thống lái trợ lực điện

− 01 quyển thuyết minh đề tài

− Mô hình hê thống có giao tiếp máy tính

<b>4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 02/10/2023 5. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 02/01/2024 </b>

<small>TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH </small>

<b>CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<small>TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM </small> <b><small>CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM </small></b>

<b>PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP </b>

<i><b>(Dành cho giảng viên hướng dẫn) </b></i>

Họ và tên sinh viên: Võ Hoài Nghĩa MSSV: 19145275 Hội đồng: 3 Họ và tên sinh viên: Trần Hữu Nhân MSSV: 19145278 Hội đồng: 3

Tên đề tài:<b> Thiết kế mơ hình hệ thống lái trợ lực điện có giao tiếp với máy tính phục vụ </b>

giảng dạy.

Ngành đào tạo: Cơng nghệ Kỹ thuật Ơ tơ

Họ và tên GV hướng dẫn: TS Huỳnh Phước Sơn

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

<i><small>2.4. Những tồn tại (nếu có):</small></i>

 Được phép bảo vệ  Không được phép bảo vệ

TP.HCM, ngày 13 tháng 01 năm 2024 Giảng viên hướng dẫn

<i><small>Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục</small><sub>10 </sub></i>

<i><small>Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa </small></i>

<i><small>Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế. </small></i>

<i><small>Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… </small>5 </i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

<b>PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP </b>

<i><b>(Dành cho giảng viên phản biện) </b></i>

Họ và tên sinh viên: Võ Hoài Nghĩa MSSV: 19145275 Hội đồng: 3 Họ và tên sinh viên: Trần Hữu Nhân MSSV: 19145278 Hội đồng: 3

Tên đề tài:<b> Thiết kế mơ hình hệ thống lái trợ lực điện có giao tiếp với máy tính phục vụ </b>

giảng dạy.

Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật ô tô

Họ và tên GV phản biện: TS Dương Tuấn Tùng

<b>CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

TP.HCM, ngày 13 tháng 01 năm 2024 Giảng viên hướng dẫn

<i><small>Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục</small><sub>10 </sub></i>

<i><small>Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa </small></i>

<i><small>Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế. </small></i>

<i><small>Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… </small>5 </i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

<b>CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc </b>

Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của GV hướng dẫn, GV phản biện và các thành viên trong Hội đồng bảo vệ. Em xin cam kết và chịu trách nhiệm về nội dung và hình thức Đồ án tốt nghiệp đã được hồn chỉnh đúng các quy định và theo yêu cầu.

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

<b>LỜI CẢM ƠN</b>

Được sự phân công của Ban chủ nhiệm khoa Cơ khí Động lực − Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh. Cũng như sự phân cơng của thầy Vũ Đình Huấn và cùng với sự đồng ý của thầy Huỳnh Phước Sơn. Nhóm chúng em đã tiến hành thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế mô hình hệ thống lái trợ lực điện có giao tiếp máy tính phục vụ giảng dạy”.

Nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến quý Thầy Cô trong Khoa đào tạo Chất lượng cao và Khoa cơ khí động lực Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã hỗ trợ nhóm chúng em hồn thành tốt đồ án này với những thiết bị tốt nhất và một môi trường học tập, rèn luyện cực kỳ hữu ích. Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Huỳnh Phước Sơn, sự giúp đỡ và những lời khuyên của thầy đã giúp nhóm ln giữ được sự tự tin và lịng kiên trì để hồn thành đồ án tốt nghiệp một cách hoàn hảo nhất .

Khi hoàn thành đồ án tốt nghiệp này cũng là lúc chúng em kết thúc thời gian học tập, khoảng thời gian học tập và nghiên cứu tại trường đã giúp em hiểu và yêu quý nơi đây nhiều hơn. Nhà trường và thầy cô không những truyền đạt cho em những kiến thức chun mơn mà cịn giáo dục cho em về lý tưởng, đạo đức trong cuộc sống. Đây là những hành trang không thể thiếu cho cuộc sống và sự nghiệp của em sau này.

Trong thời gian thực hiện đề tài này. Nhóm chúng em vẫn cịn nhiều thiếu sót, cũng như những hạn chế và nguồn liệu tham khảo. Nhóm chúng em mong nhận được nhiều sự đóng góp của q thầy cơ và mọi người.

Cuối cùng, nhóm chúng em xin gời lời cảm ơn chân thành nhất đến gia đình, cha mẹ và những người bạn đã cỗ vũ động viên nhóm rất nhiều để nhóm có động lực để hồn thiện tốt nhất đề tài này.

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

<b>TÓM TẮT </b>

Với nền kinh tế phát triển hiện tại, cuộc sống gia đinh đình mỗi cá nhân được dịch chuyển đáng kể, nhu cầu sở hữu ô tô ngày càng cao. Bởi lẽ đó mà ngành Cơng Nghiệp Ơ Tơ ngồi việc cung cấp số lượng thì chất lượng của từng dịng xe, mẫu xe phải được đáp ứng ở mức tốt nhất. Xu hướng chế tạo ô tô hướng đến sự an toàn, thuận tiện cho người lái từng bước được cải thiện vượt bậc và trở thành tiêu chí quan trọng hàng đầu của mỗi chiếc xe nói riêng hay cả nền Cơng Nghiệp Ơ Tơ nói chung trước khi đưa ra thị trường và đến tay người tiêu dùng.

Với những quyết sách đón đầu xu thế, chúng ta phải nghiên cứu, tìm tịi phát hiện ra con đường để đào tạo nguồn nhân lực đủ kiến thức chun mơn cũng như trình độ nhất định để đáp ứng xu thế đó. Bên cạnh đó, chúng ta chú trọng xây dụng một chương trình đào tạo có đủ những yếu tố đó và tiết kiệm thời gian nhất có thể.

Với các yêu cầu đó, nhóm chúng em đã quyết định chọn đề tài. Đề tài phục vụ cho công tác học tập cũng như mang tính chất tham khảo cho các bạn sinh viên. Tài liệu có phần lý thuyết cũng như thực hành với nội dung được biên soạn dễ hiểu, giúp giáo viên linh hoạt hơn trong công tác giảng dạy và học tập của các bạn sinh viên.

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

<b>Chương 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI ... 1 </b>

1.1. Tính cấp thiết của đề tài ... 1

1.2. Tình hình nghiên cứu hệ thống lái trợ lực điện trong và ngồi nước ... 1

1.2.1. Tình hình nghiên cứu ngồi nước ... 1

1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ... 3

1.3. Mục tiêu nghiên cứu ... 4

1.4. Nội dung nghiên cứu ... 5

1.5. Đối tượng nghiên cứu ... 5

1.6. Phương pháp nghiên cứu ... 5

1.7. Phạm vi nghiên cứu ... 5

1.8. Dự kiến kết quả nghiên cứu ... 5

<b>Chương 2. HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN ... 7 </b>

2.1. Sơ lược về hệ thống ... 7

2.2. Ưu, nhược điểm ... 8

2.3. Cấu tạo hệ thống lái trợ lực điện ... 9

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

2.3.1. Cảm biến moment lái ... 11

2.5. Phân loại hệ thống lái trợ lực điện ... 26

2.6. Ứng dụng của hệ thống lái trợ lực điện ... 29

2.6.1. Hỗ trợ và cải thiện duy trì làn đường ... 29

2.6.2. Hỗ trợ đỗ xe tự động ... 32

2.6.3. Hỗ trợ lái tự động ... 34

2.6.4. Hệ thống lái trợ lực điện chỉ là công cụ hỗ trợ ... 35

<b>Chương 3. HỆ THỐNG MÁY TÍNH GIAO TIẾP VỚI MƠ HÌNH HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN ... 36 </b>

3.1. Mục đích ... 36

3.2. Mơ hình hệ thống lái trợ lực điện ... 36

3.3. Thiết kế hệ thống máy tính giao tiếp với mơ hình ... 39

3.3.1. Sơ đồ hệ thống máy tính giao tiếp với mơ hình ... 39

3.3.2. Modul giao tiếp ... 39

3.3.3. App hiển thị trên máy tính ... 47

<b>Chương 4. HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG MÁY TÍNH GIAO TIẾP VỚI MƠ HÌNH HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN ... 53 </b>

4.1. Vận hành hệ thống ... 53

4.1.1. Chuẩn bị và kiểm tra ... 53

4.1.2. Vận hành mơ hình khi khơng kết nối với máy tính ... 53

4.1.3. Vận hành mơ hình khi kết nối với máy tính... 54

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

4.2. Phân tích kết quả thu được ... 55

4.2.1. Trường hợp moment cản lớn ... 55

4.2.2. Trường hợp moment cản nhỏ ... 57

4.3. Ứng dụng hệ thống ... 61

4.4. Bài giảng với mơ hình hệ thống lái trợ lực điện có giao tiếp máy tính ... 61

4.4.1. Mơ hình hệ thống lái trợ lực điện chưa giao tiếp máy tính ... 61

4.4.2. Mơ hình hệ thống lái trợ lực điện có giao tiếp máy tính ... 62

4.4.3. Các bài tập trên mơ hình ... 64

<b>Chương 5. KẾT LUẬN ... 65 </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

<b>DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU </b>

EPS : Electric Power Steering ECU : Electronic Control Unit ABS : Anti−lock Braking System 4WS : Four Wheel Steering PPS : Progressive Power Steering TS : Tilt Steering

ADRC : Active Disturbance Rejection Control

<b>EPAS : Electric Power Assisted Steering MDPS : Motor Driven Power Steering </b>

CAN : <b> Controller Area Network </b>

<b>SAS : Steering Angle Sensor </b>

VSS : <b>Vehicle Speed Sensor </b>

EPSc : Colum Electric Power Steering

EPSp : Singel Pinion Electric Power Steering EPSdp : Dual Pinion Electric Power Steering EPSapa : Parallel Axis Electric Power Steering LKAS : Lane Keeping Assist Systems

LKDA : Lane Keeping and Distance Assist Systems LDWS : Lane Departure Warning System

LKA : Lane Keeping Assist

APAS : Automatic Parking and Assist Systems

APDA : Automatic Parking and Distance Assist Systems ADAS : Advanced Driver Assistance Systems

ACC : Adaptive Cruise Control

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

<b>DANH MỤC CÁC HÌNH</b>

<i>Hình 2.1. Hệ thống lái trợ lực điện ... 7 </i>

Hình 2.2. Sơ đồ khối hệ thống lái trợ lực điện ... 9

Hình 2.3. Sơ đồ cấu tạo hệ thống lái trợ lực điện ... 10

Hình 2.4. Sơ đồ đặc tính và các vị trí làm việc của cảm biến moment lái loại lõi thép trượt. 11 Hình 2.5. Cấu tạo của cảm biến moment loại lõi thép xoay ... 12

Hình 2.6. Biểu đồ sự tương quan giữa điện áp đầu ra với chiều của moment quay ... 13

Hình 2.7. Cấu tạo moment lái loại 4 vành dây ... 14

Hình 2.8. Cảm biến góc lái loại hiệu ứng Hall ... 15

Hình 2.9. Mặt cắt của cảm biến góc lái loại hiệu ứng Hall... 15

Hình 2.10. Hoạt động của xung tín hiệu trong cảm biến góc lái loại Hall ... 16

Hình 2.11. Cảm biến moment và cảm biến góc lái được tích hợp ... 17

Hình 2.12. Cảm biến tốc độ xe loại cơng tắc lưỡi gà ... 18

Hình 2.13. Cảm biến tốc độ xe loại từ điện ... 19

Hình 2.14. Cảm biến tốc độ xe loại quang điện ... 20

Hình 2.15. Cảm biến tốc độ xe loại mạch từ trở MRE ... 21

Hình 2.16. Sơ đồ tín hiệu điều khiển hệ thống lái trợ lực điện ... 22

Hình 2.17. Motor điện ... 23

Hình 2.18. Cấu tạo của motor điện ... 24

Hình 2.19. Biểu đồ sự tương quan giữa tốc độ xe, tín hiệu cảm biến moment và điện áp đầu ra của motor ... 26

Hình 2.20. Trợ lực cột lái - Colum ... 27

Hình 2.21. Trợ lực lái thanh răng đơn – Single-Pinion EPS ... 27

Hình 2.22. Trợ lực lái thanh răng kép – Dual-Pinion EPS ... 28

Hình 2.23. Trợ lực lái điện trục song song – Parallel Axis EPS ... 28

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

Hình 2.24. EPSrc ... 29

Hình 2.25. Camera nhận dạng và xác định làn đường mà xe đang di chuyển ... 30

Hình 2.26. Hệ thống phát tín hiệu xe đang di chuyển lệch làn đường ... 30

Hình 2.27. Xe đang di chuyển giữ làn đường ... 31

Hình 2.28. Xe đang bị lệch so với truyền động thẳng ... 32

Hình 2.29. Các cảm biến sóng siêu âm đang tìm chỗ đỗ an tồn ... 33

Hình 2.30. Cảm biến siêu âm phát hiện chỗ đỗ an toàn và tiến hành đưa xe vào nơi đỗ ... 34

Hình 3.1. Kết cấu mơ hình ... 37

Hình 3.2. Bảng điều khiển của mơ hình... 37

Hình 3.3. Cơ cấu tạo moment cản mặt đường cho mơ bình hệ thống bằng cơ khí ... 38

Hình 3.4. Sơ đồ khối mơ hình hệ thống lái trợ lực điện giao tiếp máy tính ... 39

Hình 3.5. Vi điều khiển ESP32 ... 41

Hình 3.6. Sơ đồ mạch đơn giản sử dụng IC LM7805... 43

Hình 3.7. Mạch xử lý trung tâm ... 44

Hình 3.8. Mạch chuyển đổi điện áp tín hiệu vào vi điều khiển... 44

Hình 3.9. Mạch chuyển đổi giao tiếp mạng CAN ... 45

Hình 3.10. Mạch chuyển đổi tạo xung tốc độ xe ... 45

Hình 3.11. Hình Mạch LED 7 đoạn để hiển thị tốc độ xe ... 46

Hình 3.12. Mạch ổn định điện áp 5V ... 46

Hình 3.13. Modul sau khi được gia cơng ... 47

Hình 3.14. Modul được lắp trên mơ hình... 47

Hình 3.15. Giao diện App điều khiển và hiển thị trên máy tính ... 49

Hình 3.16. Khối khởi tạo giao tiếp Bluetooh ... 50

Hình 3.17. Khối ghi dữ liệu xuống mạch ... 50

Hình 3.18. Khối gửi dữ liệu xuống ... 51

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

Hình 3.19. Khối chuyển dữ liệu số thành dữ liệu chuỗi kí tự ... 51

Hình 3.20. Khối nhận dữ liệu từ mạch ... 51

Hình 3.21. Khối đọc dữ liệu từ vi điều khiển gửi lên ... 52

Hình 3.22. Khối chuyển từ dữ liệu chuỗi kí tự sang dữ liệu số ... 52

Hình 3.23. Khối đóng cổng giao tiếp ... 52

Hình 4.1. Vận hành hệ thống máy tính giao tiếp với mơ hình………...54

Hình 4.2. Vô lăng ở trạng thái trung gian ... 55

Hình 4.3. Vơ lăng ở trạng thái đánh sang trái ... 56

Hình 4.4. Vơ lăng ở trạng thái đánh sang phải ... 57

Hình 4.5. Vơ lăng ở trạng thái trung gian ... 58

Hình 4.6. Vơ lăng ở trạng thái đánh sang trái ... 59

Hình 4.7. Vơ lăng ở trạng thái đánh sang phải ... 60

Hình 4.8. Tạo lỗi mơ hình ... 61

Hình 4.9. Giao diện hiển thị kết quả ... 63

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

<b>Chương 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI </b>

<b>1.1. Tính cấp thiết của đề tài </b>

Trong những năm gần đây, ngành Cơng Nghiệp Ơ Tơ ngày càng phát triển với sự xuất hiện của các công nghệ tiên tiến mới. Đặc biệt, công nghệ điều khiển bằng điện tử dần thay thế các công nghệ điều khiển truyền thống trước đây chẳng hạn như điều khiển bằng cơ khí, thủy lực. Trong số đó, hệ thống lái trợ lực điện (Electric Power Steering - EPS) đã được trang bị phổ biến trên hầu hết các hãng xe trên toàn cầu.

Với cấu tạo đơn giản hơn hệ thống lái trước đây và khả năng điều khiển việc đánh lái chính xác nên hệ thống lái trợ lực điện dần thay thế hệ thống trợ lực thủy lực trước đây và được trang bị trên ơ tơ hiện đại ngày nay. Ngồi việc mang đến cho người điều khiển cảm giác lái an tồn, hệ thống cịn giữ vai trị quan trọng trong việc vận hành các hệ thống hỗ trợ người điều khiển như hỗ trợ giữ làn đường, hỗ trợ đỗ xe tự động và xe tự lái.

Cùng với việc phát triển và hoàn thiện ô tô đến mức hồn hảo nhất thì vấn đề chẩn đoán và sửa chữa cũng ngày càng phức tạp. Bên cạnh việc cung cấp kiến thức, trải nghiệm thực tế đóng vai trị then chốt trong việc đào tạo nguồn nhân lực cho đất nước trong lĩnh vực ô tô. Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật ln định hướng và cải thiện chương trình đào tạo, đưa các mơ hình giảng dạy vào chương trình học tạo điều kiện cho sinh viên được tiếp xúc và làm quen với công nghệ mới. Dưới sự hướng dẫn của thầy Huỳnh Phước Sơn, nhóm chúng em đã chọn đề tài “Thiết kế mơ hình hệ thống lái trợ lực điện có giao tiếp máy tính

<b>phục vụ giảng dạy” để nghiên cứu. </b>

<b>1.2. Tình hình nghiên cứu hệ thống lái trợ lực điện trong và ngồi nước </b>

<i><b>1.2.1. Tình hình nghiên cứu ngồi nước </b></i>

Bên cạnh sự phát triển của khoa học kỹ thuật như chế tạo máy tích hợp các bộ phận điện tử, vô tuyến điện tử hay cho đến các Robot thông minh. Ngành Công Nghiệp Ơ Tơ đang có những bước phát triển vượt trội thơng qua việc tích hợp các cơng nghệ điều khiển, khoa học mô phỏng và vật liệu mới vào q trình sản xuất ơ tơ.

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

Ở các quốc gia với ngành Cơng Nghiệp Ơ Tơ phát triển, an toàn chuyển động là vấn đề được các nhà sản xuất đầu tư nghiên cứu. Hệ thống lái và hệ thống phanh được xem là hai yếu tố quan trọng để đảm bảo an toàn chuyển động.

Cho đến thời điểm hiện tại, đã có rất nhiều cơng trình khoa học được cơng bố nhằm hoàn thiện hệ thống lái. Nội dung nghiên cứu chủ yếu tập trung vào lĩnh vực động học và động lực học của hệ thống lái bốn bánh (4WS), nhằm nâng cao hiệu quả lái xe và đảm bảo cảm giác lái trên mặt đường. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu cũng đã tiến xa hơn trong việc chế tạo các bộ cường hố tích cực (PPS), nhằm đảm bảo cảm giác lái của người lái. Hơn nữa, các nhà công nghệ luôn tiến tới sự phát triển các kết cấu mới cho hệ thống lái. Ví dụ, cách tiếp cận trong việc điều khiển góc đặt trục lái và vơ lăng (TS) đã được phát triển, tạo ra những tiến bộ đáng kể trong việc cải thiện tính năng và sự linh hoạt của hệ thống lái.

Một xu hướng nghiên cứu nổi bật trong ngành Cơng Nghiệp Ơ Tơ thế giới là nghiên cứu tích cực để áp dụng các thành tựu của khoa học công nghệ như: điện, tin học và điện tử vào hệ thống lái. Mục tiêu của nghiên cứu là kiểm soát các tính năng và đảm bảo tối ưu hóa các chế độ hoạt động của hệ thống lái. Từ xu hướng này, có thể thấy rõ rằng các nhà nghiên cứu hàng đầu trên thế giới đang nỗ lực tập trung nghiên cứu hệ thống lái với mục tiêu đảm bảo tính dẫn hướng chính xác và hiệu quả.

Một số cơng trình nghiên cứu:

 "Development of Electric Power Steering System for Automobiles" (Phát triển hệ thống lái trợ lực điện cho ô tô) - Công trình này do T. Sugimoto, H. Ito và N. Shimizu (2003) thực hiện. Nghiên cứu tập trung vào phát triển hệ thống lái trợ lực điện cho xe ô tô với mục tiêu cải thiện khả năng kiểm soát và tiết kiệm năng lượng.  Nghiên cứu "Điều khiển động lực học của hệ thống lái trợ lực điện" của

PRASANTH BABU KANDULA tại Đại học Clveland State Universitty vào tháng 08 năm 2010 tập trung vào việc áp dụng một bộ điều khiển Loại Bỏ Những Tác Động Gây Nhiễu (ADRC) cho hệ thống trợ lực lái điện (EPAS) trên xe ô tơ. Mục tiêu chính của nghiên cứu là giảm mô men xoắn được tác động bởi người lái xe, đồng thời đảm bảo cảm giác lái tốt trong điều kiện có sự xuất hiện của các nhiễu từ

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

bên ngoài có thể ảnh hưởng tiêu cực đến hệ thống. Cả kết quả mô phỏng và phân tích trong miền tần số đã chứng minh sự ổn định và hiệu suất xuất sắc của bộ điều khiển ADRC. Một điểm đặc biệt là ADRC chỉ yêu cầu hai thông số điều chỉnh, điều này làm cho quá trình triển khai và điều chỉnh trong thực tế trở nên đơn giản.

 "Design and Control of an Electric Power Steering System" (Thiết kế và điều khiển hệ thống lái trợ lực điện) - Cơng trình này do W. Chen, X. Chen và J. Chen (2011) thực hiện. Nghiên cứu tập trung vào thiết kế và điều khiển hệ thống lái trợ lực điện để đảm bảo sự ổn định và đáng tin cậy trong quá trình lái xe.

 "Development of Electric Power Assisted Steering System with Variable Gear Ratio" (Phát triển hệ thống lái trợ lực điện với tỉ số truyền biến) - Cơng trình này do K. Fujita, T. Kimura và K. Yamamoto (2014) thực hiện. Nghiên cứu tập trung vào phát triển hệ thống lái trợ lực điện có tỉ số truyền biến, giúp cải thiện độ ổn định và khả năng vận hành của xe.

 "Design Optimization of Electric Power Steering System Based on Steer-by-Wire Technology" (Tối ưu hóa thiết kế hệ thống lái trợ lực điện dựa trên công nghệ Steer-by-Wire) - Công trình này do H. Zhang, X. Yang và X. Song (2017) thực hiện. Nghiên cứu tập trung vào tối ưu hóa thiết kế hệ thống lái trợ lực điện sử dụng công nghệ Steer-by-Wire, giúp cải thiện khả năng tương tác và đáp ứng của hệ thống.

 "Development of Electric Power Steering with Active Steering Control" (Phát triển hệ thống lái trợ lực điện với điều khiển lái hoạt động) - Cơng trình này do Y. Kojima, K. Sekine và H. Inooka (2019) thực hiện. Nghiên cứu tập trung vào phát triển hệ thống lái trợ lực điện với điều khiển lái hoạt động, giúp cải thiện khả năng ổn định và độ chính xác của hệ thống lái.

<i><b>1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước </b></i>

Ở những năm trước đây, khi Việt Nam đang trong giai đoạn xây dựng ngành Cơng Nghiệp Ơ Tơ với việc tập trung vào lắp ráp và nội địa hóa các cụm chi tiết cũng như phụ tùng ô tô, một số cán bộ khoa học công nghệ đã tiến hành nghiên cứu sâu về hệ thống lái.

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

Ngoài ra, các nhóm cán bộ của các trường đại học cũng đã nỗ lực đáng kể trong việc áp dụng phần mềm chuyên dụng vào q trình nghiên cứu. Một số cơng trình nghiên cứu:

 Tiến sĩ Nguyễn Khắc Trai [6] đã nghiên cứu về lý thuyết quay vòng của hệ thống lái và bộ điều khiển lái điện cho cầu sau 4WS (Four Wheel Steering) trong luận văn của mình.

 Thạc sĩ Lê Thanh Nhàn [9] đã tiến hành nghiên cứu thiết kế và chế tạo ECU điều khiển trợ lực lái điện (tháng 10 năm 2008). Nội dung nghiên cứu bao gồm việc giới thiệu tổng quan về các hệ thống lái điều khiển trợ lực, đặc tính và các trường hợp hoạt động thực tế của hệ thống. Mục tiêu của nghiên cứu là lập trình và xử lý các tình huống để tạo ra một hệ thống lái an toàn và tiện lợi.

 Thạc sĩ Trần Văn Lợi [10] nghiên cứu thiết kế mơ hình hệ thống lái khơng trục lái (tháng 10 năm 2010). Nội dung nghiên cứu tập trung vào ứng dụng phần mềm LabVIEW để điều khiển cơ cấu lái mà không sử dụng trục lái truyền thống. Mục tiêu của nghiên cứu là tạo ra một mơ hình xác thực có cảm giác lái tương tự như lái thực tế trên ô tô.

Mặc dù ngành Cơng Nghiệp Ơ Tơ ở Việt Nam đang phát triển nhanh chóng và mạnh mẽ, đồng thời hưởng lợi từ tiến bộ về khoa học kỹ thuật và cơng nghệ thơng tin, bênh cạnh đó vẫn tồn tại nhiều thửu thách đối với công cuộc nghiên cứu trong lĩnh vực này. Một trong những thách thức đó là thiếu nguồn đầu tư đủ lớn để duy trì và phát triển nghiên cứu. Ngành Cơng Nghiệp Ơ Tơ cũng gặp khó khăn trong việc cung cấp đủ nguồn nhân lực với trình độ cao, phục vụ cho cơng cuộc cứu để kịp thời theo tiêu chuẩn quốc tế.

Tuy nhiên, có điều tích cực là gần đây, tập đồn VinFast – một tập đoàn lớn hàng đầu tại Việt Nam trong lĩnh vực ô tô đã đẩy mạnh sản xuất và phát triển ô tô mang thương hiệu Việt Nam, tạo ra sự cạnh tranh với các đối thủ quốc tế. Sự đầu tư của VinFast không chỉ giúp chất lượng sản phẩm được nâng cao mà còn hướng tới việc tăng cường nghiên cứu và phát triển trong ngành Cơng Nghiệp Ơ Tô nước nhà. Đồng thời, đây là cơ hội để tạo ra nguồn nhân lực có trình độ cao phục vụ cho nền Công Nghiệp ô tô nước nhà.

<b>1.3. Mục tiêu nghiên cứu </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

Dựa trên nền tảng kiến thức lý thuyết về hệ thống lái trợ lực điện và vi điều khiển, kết hợp với mơ hình hệ thống lái trợ lực điện có sẵn. Thiết kế modul giao tiếp giữ máy tính với mơ hình hệ thống lái trợ lực điện, nhằm thu thập các thông số cần thiết để tiến hành đánh giá. Bên cạnh đó, thơng qua máy tính, người sử dụng có thể trực tiếp quan sát hoạt động của hệ thống thông qua dữ liệu được hiển thị trên giao diện LabVIEW.

<b>1.4. Nội dung nghiên cứu </b>

− Nghiên cứu lý thuyết hệ thống lái trợ lực điện điện – Electric Power Steering (cấu tạo, nhiệm vụ và nguyên lý hoạt động).

− Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về linh kiện thiết kế hệ thống giao tiếp (modul giao tiếp và App hiển thị).

− Nghiên cứu về phương tiện truyền dữ liệu trong LabVIEW.

− Ứng dụng những lý thuyết trên, thiết kế modul giao tiếp giữa máy tính cá nhân và mơ hình hệ thống lái trợ lực điện với giao diện giao tiếp bằng LabVIEW.

<b>1.5. Đối tượng nghiên cứu </b>

− Mô hình hệ thống lái trợ lực điện

− Hệ thống máy tính giao tiếp với mơ hình

<b>1.6. Phương pháp nghiên cứu </b>

− Nghiên cứu khai thác lý thuyết từ các nguồn có sẵn như internet cũng như tham khảo các giáo trình được cung cấp từ giảng viên.

− Dựa vào mơ hình hệ thống lái trợ lực điện có sẵn, nhóm đã nghiên cứu thiết kế mạch giao tiếp với máy tính và tân trang để mơ hình thêm sinh động và trực quan hơn.

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

Thông qua mạch giao tiếp, dữ liệu (giá trị điện áp) được hiển thị trên máy tính với giao diện phần mềm LabVIEW khi thao tác trên mơ hình hệ thống lái trợ lực điện.

Đề tài được nghiên cứu trong phạm vi 5 chương:

− Chương 1: Giới thiệu tổng quan về đề tài, nêu lên được lý do đề tài được chọn để nghiên cứu cũng như cần nghiên cứu những gì ở đề tài này.

− Chương 2: Tìm hiểu về hệ thống lái trợ điện, đi vào cấu tạo, chức năng cũng như nguyên lý hoạt động của hệ thống.

− Chương 3: Thiết kế hệ thống máy tính giao tiếp với mơ hình hệ thống lái trợ lực điện.

− Chương 4: Tiến hành phân tích và đánh giá kết quả thu được sau khi cho hệ thống hoạt động.

− Chương 5: Kết luận và hướng phát triển của đề tài.

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

<b>Chương 2. HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN </b>

<b>2.1. Sơ lược về hệ thống </b>

Hệ thống lái trợ lực điện (Electric Power Steering – EPS) là một công nghệ được sử dụng trong ô tô để cung cấp trợ lực cho hệ thống lái. Thay vì dựa vào trợ lực từ động cơ xe như ở hệ thống lái trợ lực thủy lực thì động cơ điện được hệ thống EPS sử dụng để hỗ trợ người điều khiển khi đánh lái.

Hệ thống lái trợ lực điện mang đến sự linh hoạt cho xe trong quá trình vận hành cũng như tạo cảm giác thoải mái và an toàn cho người điều khiển. Hệ thống EPS bao gồm:

− Động cơ điện dẫn động − Hệ thống lái cơ bản (cơ khí)<small> </small>− Modul điều khiển

− Các cảm biến

<i>Hình 2.1. Hệ thống lái trợ lực điện </i>

Với việc kế thừa các tính năng từ các hệ thống lái truyền thống và kết hợp với các công nghệ tiên tiến hiện nay, hệ thống lái trợ lực điện đã giải quyết một số vấn đề từ trước như: tối ưu hóa lực trợ lực và cải thiện độ chính xác.

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

<b>2.2. Ưu, nhược điểm </b>

Mọi hệ thống hay thiết bị đều sẽ có những ưu điểm và nhược điểm riêng, hệ thống lái trợ lực điện cũng vậy. Tùy từng phiên bản, khả năng đồng bộ với xe mà hệ thống EPS cũng tồn tại những ưu điểm và nhược điểm.

− Tiết kiệm năng lượng: Hệ thống sử dụng động cơ điện thay vì bằng dầu thủy lực như hệ thống lái trợ lực thủy lực truyền thống, giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng và tăng hiệu suất nhiên liệu.

− Công nghệ hiện đại: Nhờ việc được tích hợp điện tử mà hệ thống được được kết nối hoàn toàn với hệ thống phanh và hệ thống treo thông qua mạng giao tiếp giữa các ECU. Giúp gia tăng độ an toàn cho người điều khiển khi vận hành.

Nhược điểm:

− Mất cảm giác lái: Việc kiểm soát và đo lường bằng điện tử nên trong một số trường hợp motor trợ lực hoạt động vượt công suất khiến cho vô lăng trở lên vô cùng nhẹ, mất cảm giác lái.

− Độ trễ của hệ thống: Khi xe cua gấp hay di chuyển ở tốc độ cao, bởi ảnh hưởng từ lực quán tính mà motor trợ lực vẫn hoạt động mặc dù đã ngắt hoàn toàn điện động cơ.

− Chi phí sản xuất và bảo dưỡng cao: Chi phí để kiểm tra và bảo dưỡng hệ thống không đáng kể nhưng nếu hệ thống hư hỏng phần cứng thì có thể thay thế tồn bộ nên chi phí sẽ cao khi thay thế.

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

Hệ thống lái trợ lực điện không chỉ giữ lại ưu điểm so với hệ thống lái trợ lực thủy lực mà yêu cầu thay đổi tỉ số truyền lái cũng được đáp ứng, điều này đặc biệt quan trọng đối với các xe hiện đại.Tỉ số truyền lái được thay đổi với khả năng linh hoạt không chỉ giúp nâng cao tính an tồn chuyển động của xe khi di chuyển ở tốc độ cao mà còn hỗ trợ người lái dễ dàng kiểm soát xe khi đi vào những đoạn đường hẹp và thực hiện các quay vòng với bán kính nhỏ.

<b>2.3. Cấu tạo hệ thống lái trợ lực điện </b>

Hệ thống hoạt động dựa trên tín hiệu của các cảm biến:

Hình 2.2. Sơ đồ khối hệ thống lái trợ lực điện

− Cảm biến moment xoắn: Cảm biến phát hiện moment xoắn, tính tốn tác động lên thanh xoắn nhờ sự thay đổi điện áp trên nó và gửi tín hiệu điện áp này đến ECU trợ lực lái.

− Cảm biến góc lái (dạng Hall): Đo liên tục góc đánh lái của vơ lăng và gửi tín hiệu đến ECU trợ lực lái.

− Tín hiệu tốc độ xe: ECU nhận tín hiệu tốc độ xe từ ECU động cơ.

Khi người lái tác động lên vô lăng để thay đổi hướng di chuyển, thước lái của hệ thống lái trợ lực điện phản ứng dưới tác động của mặt đường thông qua bánh xe. Thước lái tác động lên thanh xoắn trong cụm trợ lực điện và cảm biến moment của hệ thống sẽ đo lường moment đánh lái, sau đó chuyển tín hiệu tới ECU trợ lực lái. ECU sẽ sử dụng tín hiệu từ cảm

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

biến moment để điều khiển motor trợ lực, cung cấp dòng điện đủ lớn để hỗ trợ người lái xoay vô lăng đánh lái theo hướng mong muốn.

Hệ thống lái trợ lực điện được cấu tạo từ những bộ phận sau: Vô lăng và trục lái, dẫn động lái, cơ cấu lái và trợ lực lái điện.

− Vô lăng và trục lái: Khi người lái xoay vô lăng, lực quay vịng được truyền từ vơ lăng đến trục răng của cơ cấu lái qua trục lái.

− Cơ cấu lái: Chuyển động góc địn quay đứng được chyển động quay của trục lái biến thành và lực điều khiển trên vô lăng được khuếch đại.

− Dẫn động lái: Sau khi chuyển động quay được biến thành chuyển động góc bởi cơ cấu lái, chuyển động góc của địn quay đứng được biến thành chuyển động góc của trục bánh xe dẫn hướng.

− Trợ lực lái điện: Bao gồm các cảm biến, motor điện một chiều và ECU trợ lực lái. Sức cản của hệ thống lái được giảm đi đáng kể nhờ việc motor cung cấp dòng điện trực tiếp đến hệ thống.

Hình 2.3. Sơ đồ cấu tạo hệ thống lái trợ lực điện

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

<i><b>2.3.1. Cảm biến moment lái </b></i>

Cảm biến moment lái phát hiện sự xoay của thanh xoắn và thực hiện các tính tốn liên quan đến moment tác động lên thanh xoắn bằng cách đo lường sự thay đổi trong điện áp áp dụng lên nó. Sau đó, cảm biến chuyển đổi thơng tin này thành tín hiệu điện áp tương ứng và truyền tín hiệu này đến ECU trợ lực lái.

Cảm biến moment lái có 3 loại: Loại lõi thép trượt, loại lõi thép xoay, loại 4 vành dây.  <i>Loại lõi thép trượt </i>

Cảm biến này được cấu thành từ một lõi thép lắp lỏng có thể trượt trên trục lái, có một rãnh chéo trên lõi tương tác với chốt trên trục lái. Ở lõi thép, có ba cuộn dây quấn bên ngoài lõi, bao gồm một cuộn sơ cấp và hai cuộn thứ cấp. Cuộn sơ cấp được cung cấp nguồn điện xoay chiều với tần số cao. Tùy thuộc vào vị trí của lõi thép mà một điện động cảm ứng trong hai cuộn dây thứ cấp được tạo ra là khác nhau. Tín hiệu từ hai cuộn thứ cấp được điều chỉnh và chuyển về mạch so sánh để chuyển đổi thành điện áp tuyến tính, tỷ lệ với góc xoắn của thanh xoắn đặt giữa trục lái và cơ cấu lái.

Ba trạng thái chốt, rãnh chéo, lõi thép sẽ tương ứng với những trường hợp quay vòng về bên phải, bên trái và ở khi vị trí trung gian.

Hình 2.4. Sơ đồ đặc tính và các vị trí làm việc của cảm biến moment lái loại lõi thép trượt

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

1−Lái phải 5−Cuộn thứ cấp 2−Trung gian 6−Lõi thép trượt

4−Cuộn sơ cấp  <i>Loại lõi thép xoay </i>

Cấu tạo của cảm biến moment gồm: Trục sơ cấp, thanh xoắn, cuộn phát hiện, cuộn hiệu chỉnh, roto phát số 1, roto phát số 2, roto phát số 3 và trục thứ cấp.

Hình 2.5. Cấu tạo của cảm biến moment loại lõi thép xoay

Trục vào kết nối với phần trên của trục lái, trong khi trục ra liên kết với phần tiếp theo của trục lái dẫn đến cơ cấu lái, và giữa trục vào và trục ra có một thanh xoắn tạo ra liên kết. Trên trục vào được trang bị một roto phát số 1 với các rãnh để trùng khớp với các răng của roto phát số 2. Cũng có các răng và rãnh, roto phát số 3 được lắp trên trục ra. Những cuộn dây bên ngoài các roto phát được phân chia thành các cuộn phát hiện và hiệu chỉnh.

Sự tương quan giữa điện áp đầu ra với chiều của moment quay khi cảm biến moment hoạt động bình thường được thể hiện qua biểu đồ sau:

</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">

Hình 2.6. Biểu đồ sự tương quan giữa điện áp đầu ra với chiều của moment quay − Trục tung: Giá trị điện áp cảm biến moment gửi cho ECU trợ lực lái (V). − Trục hoành: Giá trị moment lái (N).

− 2.5V là giá trị điện áp khi không đánh lái (giá trị trung tâm). Moment dương

− Khi đánh lái sang trái: giá trị moment càng lớn thì giá trị điện áp của cảm biến moment gửi cho ECU trợ lực lái càng nhỏ.

− Khi đánh lái sang phải: giá trị moment càng lớn thì giá trị điện áp của cảm biến moment gửi cho ECU trợ lực lái càng lớn.

</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">

Nguồn điện 12V một chiều là nguồn để cảm biến góc lái loại Hall hoạt động, cảm biến bao gồm một roto nam châm với nhiều cực được gắn với trục lái. Một vi mạch IC Hall được đặt đối diện với vành nam châm với một khe hở nhỏ (khoảng 0,2 ÷ 0,4 mm). Khi lái xe, thống qua việc xoay trục lái vành nam châm quay tạo ra từ trường tác động lên IC Hall. Một chuỗi xung vuông từ 0V đến 5V được tạo ra và dựa vào góc quay của trục lái mà số lượng

</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">

xung tăng theo. ECU trợ lực lái sẽ nhận tín hiệu này và tiến hành phân tích để xác định góc quay của trục lái.

Hình 2.8. Cảm biến góc lái loại hiệu ứng Hall Hoạt động của cảm biến góc lái loại Hall

Hình 2.9. Mặt cắt của cảm biến góc lái loại hiệu ứng Hall

− Cảm biến góc lái loại Hall dựa trên tần số để xác định tốc độ thay đổi cũng như dựa

</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">

trên số lượng xung để xác định góc.

− 2 đĩa stato (vịng chắn từ) được xử lý bởi 2 IC Hall.

− 2 đĩa stato có những cạnh khuyết khơng đều nhau, để tạo ra 2 xung tín hiệu khi quay trục lái mà 2 đĩa được gắn lệch nhau 1 góc cố định (có 1 vị trí mà 2 cạnh khuyết sẽ trùng nhau).

Hình 2.10. Hoạt động của xung tín hiệu trong cảm biến góc lái loại Hall

− Khi nhận được 2 cạnh xuống của hai xung trùng nhau, ECU trợ lực lái xác định điểm trung gian.

− Nếu cạnh lên của xung 1 xuất hiện trước, ECU trợ lực lái nhận biết rằng lái xe đang quay về bên trái.

− <small> Nếu cạnh lên của xung 2 xuất hiện trước, ECU trợ lực lái nhận diện rằng lái xe đang </small>quay về bên phải.

Ở một số dòng xe hiện đại cảm biến mô men và cảm biến góc lái cịn được tích hợp với nhau. Việc tích hợp mang lại những ưu điểm:

− Tiết kiệm được khơng gian vì khơng cần thêm cảm biến góc lái trên trục lái. − Cải thiện phạm vi xử lý dữ liệu của cảm biến moment.

− Tăng khả năng chịu nhiệt của cảm biến (−40℃ đến +130℃).

</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">

Hình 2.11. Cảm biến moment và cảm biến góc lái được tích hợp

Cảm biến tốc độ xe (VSS − Vehicle Speed Sensor): Đưa tín hiệu đến ECU trợ lực lái để điều chỉnh mức độ hỗ trợ lái dựa trên tốc độ của xe. Bao gồm 4 loại: Công tắc lưỡi gà, từ điện, quang điện và mạch từ trở MRE.

Cảm biến này thường được tích hợp trong bảng đồng hồ loại kim bao gồm một lưỡi gà xoay được gắn trên trục cần đo tốc độ hoặc moment xoắn. Khi trục xoay tạo ra sự chuyển động hoặc moment xoắn và được chuyển đổi thành một tín hiệu điện tương ứng. Bởi việc hạn chế khi đo tốc độ ở mức cao cũng như độ chính xác khơng cao khi đo moment xoắn mà cảm biến này ít được sử dụng ngày nay.

</div><span class="text_page_counter">Trang 35</span><div class="page_container" data-page="35">

Hình 2.12. Cảm biến tốc độ xe loại công tắc lưỡi gà 1−Nối với cáp đồng hồ tốc độ 3−Công tắc lưỡi gà 2−Nam châm

Đây là loại cảm biến thuộc thế hệ cũ, sử dụng chủ yếu là dây cáp truyền động từ hộp số lên đồng hồ đo tốc độ trên bảng taplo nên ít được sử dụng ngày nay.

 Loại từ điện

Cảm biến bao gồm một cánh phát xung được gắn trên trục thứ cấp của hộp số và một cuộn phát xung có 3 phần tử: lõi thép, nam châm, và cuộn dây (đặt cách cánh phát xung một khe hở khoảng 0,5 ÷ 1mm). Mỗi khi cánh phát xung lướt qua đầu cuộn phát xung, cuộn dây sẽ tạo ra một cặp xung xuay chiều, với tần số xung xuay chiều tỷ lệ với tốc độ di chuyển của xe. Cảm biến tốc độ loại điện từ là một loại cảm biến phổ biến và được sử dụng rộng rãi.

</div><span class="text_page_counter">Trang 36</span><div class="page_container" data-page="36">

Hình 2.13. Cảm biến tốc độ xe loại từ điện

1−Roto 2−Cảm biến tốc độ 3−Trục thứ cấp  Loại quang điện

Cảm biến này được đặt sau bảng đồng hồ hiển thị tốc độ của ô tô, bao gồm một cánh xẻ rãnh được động cơ quay từ dây đồng hồ báo tốc độ ô tô. Cánh xẻ rãnh xoay giữa khe của đèn LED và transistor quang. Tốc độ xoay của cánh xẻ rãnh tương ứng với tốc độ di chuyển của ô tơ, và nó che và mở lớn khe giữa đèn LED và transistor quang, tạo ra một chuỗi xung vuông từ 0V đến 5V, tỷ lệ với tốc độ quay của trục thứ cấp của hộp số, phản ánh tốc độ của xe. Cảm biến này được tích hợp trực tiếp vào bảng điều khiển và được sử dụng phổ biến trên các dịng xe hiện đại.

</div><span class="text_page_counter">Trang 37</span><div class="page_container" data-page="37">

Hình 2.14. Cảm biến tốc độ xe loại quang điện 1−Nối với cap đồng hồ tốc độ 3−Cặp quang điện 2−Transistor 4−Bánh xe có khía rãnh  <i>Loại mạch từ trở MRE </i>

Cảm biến gồm 1 vòng nam châm nạp nhiều cực lắp trên trục của cảm biến. Khi vòng nam châm quay, từ trường sẽ tác động lên mạch từ trở MRE và tạo ra các xung xoay chiều tại 2 đầu mút 2 và 4 của mạch MRE. Các xung đưa tới bộ so và điều khiển tranzito để tạo xung 0V – 12V ở đầu ra của cảm biến. Tần số xung tỉ lệ với tốc độ ơtơ. Tín hiệu ra của cảm biến được đưa tới đồng hồ công-tơ-mét để báo tốc độ xe và đưa tới các ECU (như PS ECU, ECT ECU . . . ) để điều khiển các cơ cấu chấp hành. Cảm biến tốc độ loại MRE thường được lắp đặt trên hộp số hoặc hộp số phụ và được dẫn động bằng bánh răng trục thứ cấp.

</div><span class="text_page_counter">Trang 38</span><div class="page_container" data-page="38">

Hình 2.15. Cảm biến tốc độ xe loại mạch từ trở MRE

Căn cứ vào tín hiệu nhận được từ các cảm biến, ECU trợ lực lái tiến hành tính tốn rồi phát ra tín hiệu để điều khiển chiều quay cũng như tốc độ của motor trợ lực theo đúng với tín hiệu mà cảm biến gửi đến ECU.

Yêu cầu đối với ECU trợ lực lái:

− Chức năng tự chẩn đoán và sửa lỗi của ECU trợ lực lái giúp đảm bảo độ tin cậy và bao gồm các tính năng sau:

 Điều chỉnh được dòng điện cấp cho motor theo qui luật nhất định: Mức độ trợ lực được tạo ra phải tương ứng với dòng điện cấp cho motor dựa trên tốc độ và moment đặt lên vành lái, lực lái phù hợp ở mọi tốc độ phải được đảm bảo.

 Điều khiển tụ: Khi xe di chyển với tốc độ cao và muốn thực hiện chuyển làn đường, trợ lực lái sẽ duy trì ổn định lực của lực tác động lên vành bằng cách điều chỉnh dòng điện cấp cho motor để vành lái trở lại vị trí thẳng một cách dễ dàng.  Giảm thiểu dao động của lực lái bằng cách điều chỉnh dòng điện cấp cho motor

sao cho tương ứng với sự thay đổi moment xoắn đầu vào để giảm thiểu dao động của lực lái.

 Bù ma sát: Trong điều kiện xe di chuyển ở tốc độ thấp, bằng cách bù dòng điện

</div><span class="text_page_counter">Trang 39</span><div class="page_container" data-page="39">

cấp cho motor thì trợ lực lái điện sẽ hỗ trợ việc đưa vành tay lái trở lại vị trí thẳng sau khi thực hiện quay vịng.

 Tối đa dòng điện cấp cho motor: Nhằm đảm bảo ECU và motor không quá tải mà dẫn đến hưu hỏng, dòng điện cung cấp cho motor được giới hạn đến mực tối ưu.

− Độ tin cậy (Chức năng tự chẩn đoán và sửa lỗi): ECU trợ lực lái được trang bị mạch tự chuẩn đoán và sửa lỗi. Nó liên tục theo dõi và giám sát sự sai lệch của các phần tử trong hệ thốngTrong trường hợp phát hiện sai lệch sẽ điều khiển các chức năng EPS và dựa trên mức độ ảnh hưởng của sai lệch mà cảnh báo đến người lái. Để hỗ trợ q trình chẩn đốn và sửa lỗi, ECU cũng ghi lại vị trí của các sai lệch trong bộ nhớ của nó.

− Tính tương tác với các hệ thống khác, là chức năng kiểm tra hệ thống EPS cũng như truyền tin.

Hình 2.16. Sơ đồ tín hiệu điều khiển hệ thống lái trợ lực điện

</div><span class="text_page_counter">Trang 40</span><div class="page_container" data-page="40">

− Đảm bảo rằng dao động của motor, moment xoắn và lực xoắn truyền đến vành lái được chuyển đổi một cách trực tiếp và ổn định đến tay người lái.

Để những yêu cầu trên được đáp ứng, motor điện phải có các đặc điểm: − Nhẹ, nhỏ gọn và cấu tạo đơn giản.

</div>

thiết kế mô hình hệ thống lái trợ lực điện có giao tiếp máy tính phục vụ giảng dạy

<b>THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC </b>

<b>ĐIỆN CĨ GIAO TIẾP MÁY TÍNH PHỤC VỤ GIẢNG DẠY </b>

SKL 0 1 2 3 3 5

<b>THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN CĨ GIAO TIẾP MÁY TÍNH PHỤC VỤ GIẢNG DẠY </b>

<b>NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP </b>

<b>LỜI CẢM ƠN</b>

<b>TÓM TẮT </b>

<b>DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU </b>

<b>DANH MỤC CÁC HÌNH</b>

<b>Chương 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI </b>

<b>Chương 2. HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN </b>

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về