Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án nghiên cứu hệ thống lái trợ lực trên toyota đời mới
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC TRÊN Ô TÔ TOYOTA ĐỜI MỚI GVHD : Th.s TRẦN ANH SƠN SVTH : LÊ NGỌC CHUNG - 07702231 PHẠM TIẾN HÙNG - 07709611 Lớp : DHOT3 Khoá : 03 Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực ô tơ Toyota đời TP Hồ Chí Minh, tháng 07 năm2011 GVHD: Th.s Trần Anh Sơn SVTH: Lê Ngọc Chung - Phạm Tiến Hùng BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC TRÊN Ô TÔ TOYOTA ĐỜI MỚI GVHD : Th.s TRẦN ANH SƠN SVTH : LÊ NGỌC CHUNG - 07702231 PHẠM TIẾN HÙNG - 07709611 Lớp : DHOT3 Khoá : 03 Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực ô tô Toyota đời TP Hồ Chí Minh, tháng 07 năm2011 GVHD: Th.s Trần Anh Sơn SVTH: Lê Ngọc Chung - Phạm Tiến Hùng LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, khoa học kỹ thuật giới phát triển mạnh mẽ với nhiều thành công rực rỡ tất lĩnh vực đời sống xã hội, đặc biệt lĩnh vực công nghệ ô tô Ngày tạo sản phẩm xe hơi, khơng phương tiện lại, vận chuyển mà cịn tác phẩm thể tiện nghi sang trọng tạo dòng xe cao cấp đại, di với tiện nghi an tồn trọng nghiên cứu phát triển nhằm tạo êm an toan điều khiển vậy, nhóm chúng em tìm hiểu cấu tạo nguyên tắc hoạt động hệ thống lái, nhiên chúng em sâu nghiên cứu hệ thống lái trợ lực dòng xe du lịch toyota đời LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, chúng em đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của các thầy cô, các anh chị, các em và các bạn Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc chúng em xin được bày tỏ lới cảm ơn chân thành tới Ban giám hiệu, khoa Công Nghệ Động Lực trường Đại Học Cơng Nghiệp TP.Hồ Chí Minh đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ chúng em quá trình học tập và hoàn thành đồ án tố nghiệp Thầy Trần Anh Sơn, người thầy kính mến đã hết lòng giúp đỡ, dạy bảo, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho chúng em suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp Chúng em muốn gửi lời cám ơn tới thầy tổ phản biện, người thầy đáng kính truyền đạt cho chúng em kiến thức, kỹ thực hành quý báu chuyên nghành công nghệ ô tô Chúng em xin gửi lời cám ơn tới tất thầy khoa, phịng trường Đại Học Cơng Nghiệp TP.Hồ Chí Minh - người trước hành trình tìm tri thức, người hướng dẫn, hỗ trợ chúng em suốt bốn năm học đại học Cuối xin dành lời cảm ơn tới cha me, sinh nuôi dưỡng chúng đã ở bên cạnh động viên và giúp đỡ chúng học tập làm việc và hoàn thành đồ án NHẬN XÉT (Của giảng viên hướng dẫn) ……… Ngày … tháng… Năm… Giảng viên hướng dẫn NHẬN XÉT (Của giảng viên phản biện) ……… Ngày … tháng… Năm… Giảng viên phản biện MỤC LỤC CHƯƠNG MỞ ĐẦU .13 1.1 Lý chọn đề tài 13 Trong năm gần Nền khoa học kỷ thuật giới phát triển mạnh mẽ với nhiều thành công rực rỡ tất lĩnh vực đời sống xã hội, đặc biệt lĩnh vực công nghệ ô tô 13 tạo dòng xe cao cấp đại, di với tiện nghi an tồn trọng nghiên cứu phát triển nhằm tạo êm an toan điều khiển 13 Hệ thống lái hệ thống quan trọng định an toàn xe Chính vậy, nhóm chúng em tìm hiểu cấu tạo nguyên tắc hoạt động hệ thống lái, nhiên chúng em sâu nghiên cứu hệ thống lái trợ lực dòng xe du lịch toyota đời 13 1.2 Mục tiêu nhiệm vụ đề tài 13 1.3 Giới hạn đề tài .13 1.4 Phương pháp nghiên cứu 14 1.6 Bố cục đồ án 14 CHƯƠNG II ĐỘNG LỰC HỌC QUAY VỊNG Ơ TƠ 15 2.1 q trình quay vịng tô 15 2.2 Các lực tác dụng lên bánh xe dẫn hướng quay vòng 16 2.3 Các lực tác dụng lên ô tô ô tơ quay vịng 17 2.4 xét quay vịng xe tính đến biến dạng lốp .19 2.5 Các trường hợp quay vòng 20 2.5.1 Trường hợp quay vịng trung tính = => R = R0 .20 2.5.2 Trường hợp quay vòng thiếu .21 Trường hợp δ1 > δ2 Tức góc lệch hướng cầu trước lớn cầu sau, R > R0 nên tơ có tính chất quay vịng thiếu Người lái phải đánh thêm vơ lăng để trì quỹ đạo chuyển động với bán kính R0 Phản ứng người lái trường lợp thuận Khi ô tô chuyển động thẳng mà xuất δ1 > δ2 tơ quay vịng quanh tâm O Lực ly tâm Plt xuất ngược chiều lực ngang Y Vì vậy, chúng triệt tiêu làm cho tơ ổn định hướng chuyển động thẳng Như vậy, quay vòng thiếu tốt Hầu hết xe ô tô đời có cầu trước chủ động Khi đó, bánh xe cầu trước bị trượt dọc nhiều nên khả bám ngang giảm Nên có xu hướng quay vịng thiếu, có khả ổn định chuyển động tốt 21 21 Hình 2.7 Trường hợp quay vịng thiếu 22 2.5.3 Trường hợp quay vòng thừa 22 22 Hình 2.8 Trường hợp quay vịng thừa 22 Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực ô tô Toyota đời Trường hợp δ1 < δ2 => R < R0 nên xe có tính quay vòng thừa.Trường hợp xe bị khả chuyển động thẳng ổn định chiều lực ly tâm Plt xuất trùng với chiều lực ngang Y Sự ổn định lớn vận tốc xe cao Để tránh khả lật đổ xe trường hợp này, người lái phải nhanh chóng đánh tay lái theo hướng ngược lại với chiều xe bị lệch để mở rộng bán kính quay vịng Phản ứng người lái trường hợp nghịch Hơn nữa, ô tô chuyển động thẳng mà xuất góc lệch hướng δ1 q trình thêm tiến triển Như vậy, quay vòng thừa cần tránh thiết kế vận hành ô tô .22 2.6 Ổn định quay vòng 22 CHƯƠNG III PHÂN TÍCH CÁC THƠNG SỐ TRONG HỆ THỐNG LÁI .25 3.1 Tỷ số truyền hệ thống lái ôtô 25 3.2 Điều kiện không trượt quay vòng 26 3.3 Hình học lái 29 3.3.1 Góc camber (góc dỗng bánh xe) 29 3.4 Các yêu cầu hệ thống lái 37 3.5 Trợ lực lái .38 CHƯƠNG IV CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 43 4.1 Yêu cầu hệ thống lái 43 4.2 Lực cản quay vòng .46 4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến lực cản quay vòng 51 4.3.3 Hệ số bám φ 59 Ta biết hệ số bám φ bánh xe với mặt đường giá trị dùng để xác định giá trị lực vòng (phản lực tiếp tuyến X) hay lực kéo lực phanh cực đại mà bánh xe có khả truyền cho mặt đường Ta đề cập tới hệ số bám lăn giá trị dùng để xác định phản lực tiếp tuyến cực đại mà bánh xe truyền cho mặt đường lăn Giá trị hệ số bám lăn (thường gọi hệ số bám) dao động khoảng từ 0.1 (đường đóng băng) tới 1.0 (đường bêtơng hay asfal khơ) 59 CHƯƠNG V PHÂN TÍCH HỆ THỐNG TRỢ LỰC LÁI ĐIỆN TỬ 62 5.1 Khái niệm chung hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử 62 5.2 Phân loại hệ thống trợ lực lái 62 5.3 Các phận hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử .64 5.3.1 Van xoay phân phối .64 5.3.2 Bơm thủy lực 65 5.3.3 Hệ thống cảm biến lái trợ lực điện tử 70 5.3.3.1 Bộ cảm biến lái 70 5.3.3.2 Cảm biến tốc độ xe (vehicle speed sensor) 73 5.3.3.4 Cảm biến tốc độ góc bánh lái (steering wheel rotation sensor) .74 5.3.4 Hộp số lái .74 5.4 Hoạt động hệ thống trợ lực lái điện tử EHPS .78 GVHD: Th.s Trần Anh Sơn SVTH: Lê Ngọc Chung - Phạm Tiến Hùng 11 Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực ô tô Toyota đời truyền vít êcu bi thực chuyển động tịnh tiến Giữa rotor stator bố trí cảm biến đo góc 4, nhằm mục đích kiểm sốt vị trí quay rotor Mơ tơ điện dẫn động nhờ xung điều khiển từ ECU thông qua rơ le điện Các cuộn dây đầu nối có tiết diện lớn nhằm truyền dòng điện với cường độ cao điện áp cực đại 28V Bộ truyền khí cho phép có tỷ số truyền lớn giúp mơ tơ điện có kích thước nhỏ gọn Bộ truyền bánh thực chuyển động từ tác dụng người lái, cịn mơ tơ điện thơng qua truyền trục vít vơ tận ê cu bi tới nhờ nguồn cấp điện Hiệu trợ lực cho truyền bánh phụ thuộc vào mật độ cung cấp cho mô tơ điện Nguyên lý cấp xung điện cho mô tơ bước tỷ lệ nghịch với tốc độ tơ Hình 5.25: Cấu tạo cảm biến đo góc mơ tơ điện Cảm biến đo góc quay CCL lắp cạnh mơ tơ điện trình bày hình 5.25 Cảm biến đo góc quay mơ tơ điện bao gồm vành cực từ 1, gắn liền rotor mô tơ điện Cuộn dây cố định nằm stator Nguyên tắc tạo tín hiệu điện tương tự loại cảm biến đo góc quay khác GVHD: Th.s Trần Anh Sơn SVTH: Lê Ngọc Chung - Phạm Tiến Hùng 93 Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực tơ Toyota đời Vị trí tức thời CCL thông tin cần thiết giúp cho q trình điều khiển trợ lực Tín hiệu cảm biến đưa EPS – ECU giúp cho việc đưa tín hiệu tương thích với mức độ trợ lực cần thiết Cảm biến xác định mô men trục lái biểu diễn hình 5a thuộc loại cảm biến dây quấn Trên trục lái bố trí xoắn nhỏ 4, xoắn cố định phía với trục cảm biến Trục bao xoắn mang theo cực từ rotor tạo nên vấu từ có vịng dây đồng khép kín mạch Đầu xoắn nối với trục bánh CCL, đồng thời mang theo cực từ rotor tạo nên vấu từ có vịng dây đồng khép kín mạch Khi quay vành lái tác dụng Mvl, xoắn biến dạng, rotor cực từ (7, 8) xoay chiều với góc quay khác nhau, tạo nên chuyển dịch tương đối Các stator stator cám biến đặt vỏ CCL, chế tạo thành vấu dẫn từ có vịng dây cảm ứng quanh Ngun lý đo mơ men xoắn trình bày hình5.26b GVHD: Th.s Trần Anh Sơn SVTH: Lê Ngọc Chung - Phạm Tiến Hùng 94 Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực ô tơ Toyota đời Hình.5.26: Kết cấu cảm biến đo mô men trục lái Các cuộn dây cảm ứng stator cung cấp tín hiệu điện dạng sóng, có chuyển dịch tương đối rotor stator Sự biến dạng xoắn hai đầu xoắn tạo nên chuyển vị cực từ rotor lớn chuyển vị cực từ rotor tạo nên chênh lệch điện áp cuộn dây stator Tín hiệu điện áp mô tả chuyển vị xoắn tuyệt đối hai đầu xoắn (q1, q2), tỷ lệ với góc chuyển vị tương đối q (q = q1 – q2) mô men xoắn tác dụng lên vành lái Mvl Như vậy, tín hiệu điện áp cuộn dây stator đưa EPS – ECU xác định giá trị q mô giá trị Mvl Giá trị Mvl thơng số để EPS – ECU định tín hiệu điều khiển mơ tơ điện 5.6.2.2 Bộ trợ lực lái nằm trục lái Bộ trợ lực lái điện bố trí trục lái hệ thống lái trình bày hình Khác với cấu trúc trình bày trên, trợ lực sử dụng động điện GVHD: Th.s Trần Anh Sơn SVTH: Lê Ngọc Chung - Phạm Tiến Hùng 95 Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực tơ Toyota đời chiều có cổ góp 14 để điều khiển chuyển động phận nối khí: trục vít bánh vít 15 Động điện chiều bố trí trục lái nối với giảm tốc trục vít bánh vít ống nối then hoa mịn 18 Bánh vít 15 lắp chặt trục lái, tạo nên khả trợ lực cho trục lái cấp điện áp tới mô tơ điện Mô tơ điện bố trí trục lái cho phép giảm nhẹ mô men tạo nên mô tơ điện, điện áp sử dụng cho động điện tương thích với hệ thống nguồn 12V Hình 5.27: Các dạng bố trí mô tơ điện CCL GVHD: Th.s Trần Anh Sơn SVTH: Lê Ngọc Chung - Phạm Tiến Hùng 96 Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực tơ Toyota đời Hình5.28: Kết cấu trợ lực lái điện trục lái Bộ trợ lực sử dụng cảm biến đo mô men xoắn vành lái dạng cảm ứng từ dây cuốn, bố trí liền khối với mơ tơ trợ lực Một số dạng bố trí mơ tơ điện CCL trình bày hình4.28: đặt trục lái (a), đặt trục bánh CCL(b) Một số CCL bố trí mô tơ điện trục chủ động chủ động CCL nhiên cảm biến góc mơ men vành lái đặt trục lái 5.7 Xu hướng phát triển hệ thống lái đại Lĩnh vực điện tử hóa hệ thống ôtô phát triển nhanh chóng mười năm qua đáp ứng chức lái, quay vòng thắng Đối với hệ thống trợ lực lái hệ thống lái tự động để giúp cho việc lái an tồn tuyệt đối khơng thể thiếu Hiện phát triển hệ thống EPS-II Trong phát triển hệ thống này, giới thiệu khái niệm “Seamless design” tiêu biểu phát triển EPS-II việc giảm giá thành Có nhiều vấn đề GVHD: Th.s Trần Anh Sơn SVTH: Lê Ngọc Chung - Phạm Tiến Hùng 97 Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực ô tô Toyota đời trình phát triển hệ thống điện-cơ chẳng hạn hệ thống EPS Chúng ta giới thiệu vài thành tựu phát triển hệ thống EPS Đã có nhiều đề xuất nhằm mục đích phát triển hệ thống lái Chẳng hạn việc thực lái bốn bánh 4WS (4- Wheel Steering) xe có kích thước nhỏ Phần lớn việc lái bánh xe phía trước với tải nặng việc tận dụng hệ thống dẫn động lái đằng sau việc sử dụng điều khiển điện tử thông minh Trong hệ thống trợ lực lái thủy lực, lực trợ làm quay vành tay lái quy định vị trí lỗ van xoay thông với ngõ vỏ van mà tạo nên số đường đặc tính áp suất khác nói Ngay điều khiển điện tử sử dụng, riêng việc cảm nhận góc độ lái cải tiến cách thay đổi đặc tính áp suất theo tốc độ xe Hệ thống trợ lực lái điện tử sử dụng xe có kích thước nhỏ với tải đặt cầu trước nhỏ Ý tưởng thiết kế hệ thống lái thông minh với phận nghiên cứu gọi hệ thống “steer-bywire” địi hỏi thay đổi góc lái theo góc bánh xe lái Hình 5.29 Hệ thống lái “steerby-wire” địi hỏi cảm biến nhận vào từ mơi trường bên ngồi Hình 5.29_ Hệ thống lái thơng minh GVHD: Th.s Trần Anh Sơn SVTH: Lê Ngọc Chung - Phạm Tiến Hùng 98 Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực ô tô Toyota đời Các hệ thống cần thiết cho việc trợ lực lái khả thay đổi góc độ lái tốc độ tương đối cao khác so với hệ thống thủy lực kiểu truyền thống Như nói rõ trên, cấu trúc hệ thống lái thông minh tương lai, vấn đề vô quan trọng thiết kế điều khiển điện-tử thủy lực tích Hình 5.30_ hệ thống EPS-I Hình 5.30 thể cấu trúc hệ thống EPS-I Hộp số lái dùng hệ thống – pinhông truyền thống bao gồm cấu trợ lực môtơ lắp đồng trục với răng, đai ốc bi bánh xoắn Hệ thống EPSI bao gồm cảm biến mômen lái đặt trục lái, thiết bị nhận tín hiệu góc lái đầu vào (như mơmen xoắn, vận tốc góc lái), ECU PDU (Power Drive Unit) để điều khiển hoạt động mơtơ Mơtơ loại DC có chổi than, cơng suất đầu 200 W đường kính trục 94 mm Cảm biến mômen lái gồm cảm biến với thiết bị dị mơmen tốc độ góc lái thơng qua tín hiệu góc lái đầu vào GVHD: Th.s Trần Anh Sơn SVTH: Lê Ngọc Chung - Phạm Tiến Hùng 99 Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực ô tô Toyota đời Hình 5.31_ Hệ thống trợ lực lái EPS-I So sánh với hệ thống trợ lực lái thủy lực, hệ thống lái điện tử cho phép thay đổi đường đặc tính trợ lực để cải thiện đặc tính lái ổn định Thêm vào, tần số đáp ứng cao cải thiện phản ứng giật lùi lốp mặt đường khơng phẳng, lốp khơng cân Tóm lại, sức hấp dẫn hệ thống đạt Trừ bơm thủy lực hoạt động liên tục thời điểm cung cấp trợ lực hoạt động giảm 2% áp suất yêu cầu GVHD: Th.s Trần Anh Sơn SVTH: Lê Ngọc Chung - Phạm Tiến Hùng 100 Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực tơ Toyota đời Hình 5.32_ So sánh theo khả lái hệ thống lái GVHD: Th.s Trần Anh Sơn SVTH: Lê Ngọc Chung - Phạm Tiến Hùng 101 Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực ô tơ Toyota đời Hệ thống điện – khí dùng cho hệ thống lái treo đòi hỏi độ tin cậy cao, hệ thống EPS-I cần hệ số an tồn dự trữ cao Nó dùng xe thể thao hiệu suất cao Bởi lý vậy, hệ thống EPS-I không dùng xe lái cầu trước thông thường CHƯƠNG VI THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TRỢ LỰC LÁI Qua vấn đề nghiên cứu ta nhận thấy rằng: hệ thống trợ lực lái điều khiển điện tử khắc phục hầu hết nhược điểm hệ thống trợ lực thông thường Ta giới thiệu vài hệ thống trợ lực lái biểu đồ tính có từ thực nghiệm chúng Chẳng hạn như: biểu đồ mômen tác dụng lên vôlăng thay đổi theo tốc độ xe, theo mômen cản ngõng lái, theo gia tốc ngang v.v… Trong phần này, ta giả định xây dựng thuật toán điều khiển cho mạch điện dẫn động môtơ trợ lực hệ thống trợ lực lái loại EPS (Electronic Power Steering) Hình 6.1 Ta giới thiệu sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống EPS sau: 6.1 Giới thiệu trình bày nguyên lý làm việc hệ thống trợ lực lái EPS GVHD: Th.s Trần Anh Sơn SVTH: Lê Ngọc Chung - Phạm Tiến Hùng 102 Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực ô tô Toyota đời Hệ thống EPS có pinhơng bánh truyền (thay đổi tốc độ truyền) môtơ điện dẫn động Mơtơ cung cấp trợ lực lái thiết kế bên hộp cấu lái Cảm biến lái lắp trục lái Cảm biến gởi tín hiệu điện áp tới hộp điều khiển EPS cho biết chiều quay lái, giá trị góc quay mơmen quay vơlăng Nếu xe có hộp số tự động cảm biến tốc độ xe đặt hộp số Cảm biến gởi tín hiệu điện áp điều khiển hộp số (TCM) cho biết tốc độ trục hộp số Tín hiệu truyền từ TCM tới hộp điều khiển EPS Ở xe có hộp số thường tín hiệu điện áp có dạng xung đơn vị chuyển tới hộp điều khiển EPS Đồng hồ tốc độ gởi tín hiệu điện áp tới hộp điều khiển EPS Sau hộp điều khiển EPS so sánh tính tốn giá trị tốc độ tin cậy thực tế xe Hộp điều khiển EPS (bên gồm mạch điều khiển môtơ mà hoạt động theo chương trình nạp sẵn) lắp hộp cấu lái Hộp điều khiển nhận tín hiệu điện áp từ cảm biến lái, cảm biến tốc độ xe Khi tín hiệu nhận vào, điều khiển tính tốn giá trị cần trợ lực chiều quay lái thích hợp Bộ điều khiển phát dịng điện dẫn động mơtơ điện hộp cấu lái kéo di chuyển sang phải hay sang trái với cường độ trợ lực thích hợp Trong hộp điều khiển EPS có tính tự chẩn đốn an tồn 6.2 Xây dựng giải thích lưu đồ thuật tốn Thuật tốn xây dựng sở nhận xử lý tín hiệu đầu vào sau: Tín hiệu từ cảm biến tốc độ xe Va , tín hiệu cảm biến góc lái Vì tín hiệu tốc độ xe thơng số điều khiển quan trọng nên lấy từ nhiều vị trí khác xe, sau xử lý chọn giá trị tin cậy Tín hiệu cảm biến gốc lái bao gồm: chiều quay lái, mômen cản lái theo chiều ngược tốc độ đánh vôlăng Nếu tất tín hiệu nhận từ cảm biến tốt cho đóng relay chính, relay an tồn để cung cấp điện cho hệ thống chuẩn bị hoạt động Chương trình đọc tín hiệu GVHD: Th.s Trần Anh Sơn SVTH: Lê Ngọc Chung - Phạm Tiến Hùng 103 Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực ô tô Toyota đời từ cảm biến góc lái, từ cảm biến tốc độ xe vào xử lý trung tâm (ECU hay vi điều khiển) Nếu xử lý trung tâm nhận biết tốc độ xe thấp góc lái khơng thay đổi trả chương trình điều khiển mạch cho dừng mơtơ dẫn động, chương trình cho quay ban đầu Nếu xử lý trung tâm nhận biết tốc độ xe thấp xe quay sang trái chương trình điều khiển cho mơtơ dẫn động quay trái, điều chỉnh mômen trợ lái phù hợp với tốc độ xe góc lái Mơmen trợ lái lớn tốc độ xe nhỏ hay quay vòng chỗ Tương tự, xử lý trung tâm nhận biết tốc độ xe thấp xe quay sang phải chương trình điều khiển cho môtơ dẫn động quay phải, điều chỉnh mômen trợ lái phù hợp với tốc độ xe góc lái Mơmen trợ lái lớn tốc độ xe nhỏ Nếu xử lý trung tâm nhận biết tốc độ xe cao góc lái khơng thay đổi trả chương trình điều khiển mạch cho dừng mơtơ dẫn động, chương trình cho quay ban đầu Nếu xử lý trung tâm nhận biết tốc độ xe cao xe quay sang trái chương trình điều khiển mạch cho môtơ dẫn động hãm quay phải Chương trình điều khiển mạch cho mơmen hãm lái phù hợp với tốc độ xe góc lái, tốc độ xe lớn mơmen hãm phải lớn Nếu xử lý trung tâm nhận biết tốc độ xe cao xe quay sang phải chương trình điều khiển mạch cho mơtơ dẫn động hãm quay trái Chương trình điều khiển mạch cho mômen hãm lái phù hợp với tốc độ xe góc lái, tốc độ xe lớn mơmen hãm trái lớn, chương trình cho quay khởi tạo ban đầu Tính an tồn Ta biết hệ thống trợ lực lái thiết kế cho trường hợp bị hỏng hốc hệ thống lái phải tiếp tục hoạt động khơng có trợ lực Vì vậy, lưu đồ thuật tốn trên, cảm biến hư hỏng làm cho tín hiệu gởi xử lý trung tâm khơng tốt giả khơng có chương trình điều khiển cho GVHD: Th.s Trần Anh Sơn SVTH: Lê Ngọc Chung - Phạm Tiến Hùng 104 Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực ô tô Toyota đời hiển thị đèn cảnh báo Chương trình điều khiển cho cắt dịng tới relay relay an tồn Hệ thống trợ lực lái lúc bị ly khai khỏi hệ thống lái 6.3 Xây dựng phần cứng tương ứng Theo xu hướng mà trợ lực lái làm việc chế độ khác nêu lưu đồ thuật toán ta đề xuất sơ đồ khối phần cứng điều khiển bơm trợ lực Hình VII.3 Phần cứng gồm có ba phần chính: + Bộ nhận tín hiệu điều khiển đầu vào gồm: cảm biến tốc độ xe, cảm biến lái, nguồn accu 12[V] nuôi hệ thống + Mạch điều khiển gồm: chuyển đổi tín hiệu cảm biến từ dạng tương tự sang dạng số (bộ xử lý trung tâm ECU đọc tín hiệu dạng số), vi điều khiển hay xử lý trung tâm ổn áp 5[V] đầu cấp cho vi điều khiển + Bộ phận tác động gồm: đèn cảnh báo an tồn, relay chính, relay an tồn mơtơ dẫn động trợ lực lái Mạch điều khiển nhận xử lý tín hiệu từ cảm biến gởi xử lý trung tâm Ở đây, vi điều khiển tính tốn thơng số tối ưu như: tốc độ xe thời, hoạt động lái diễn thẳng, quay trái hay quay phải mômen tác động lên vôlăng tốc độ góc đánh tay lái,v.v… Từ gởi dịng điện tới điều khiển mơtơ dẫn động trợ lực phù hợp cường độ chiều dòng điện GVHD: Th.s Trần Anh Sơn SVTH: Lê Ngọc Chung - Phạm Tiến Hùng 105 Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực ô tô Toyota đời CHƯƠNG VII KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 7.1 KẾT LUẬN Xuất phát từ vấn đề giữ cho người lái có “cảm giác sức cản từ mặt đường” thực việc quay vòng xe, ta thấy rõ mâu thuẫn trợ lực lái thủy lực thông thường Vấn đề “tay lái nhẹ” trợ lực sinh mâu thuẫn với vấn đề “người lái phải có cảm giác từ mặt đường” Từ sở lý thuyết lực cản mặt đường tác dụng lên bánh xe cầu điều khiển quay vòng ta phân tích nhiều yếu tố ảnh hưởng đến lực cản Theo hệ thống trợ lực lái cần phải đáp ứng làm để dẫn động lái thật nhẹ nhàng, êm dịu mà giữ cho người lái cảm giác sức cản mặt đường Tức phải giải mâu thuẫn nói Qua vấn đề nghiên cứu ta nhận thấy hệ thống trợ lực lái điều khiển điện tử đời theo xu tất yếu phát triển dựa sở trợ lực lái thủy lực kiểu truyền thống Qua hệ thống trợ lực lái điện tử khảo sát đặc tính quan hệ mômen lái với mômen cản tác dụng ngược từ mặt đường, theo tốc độ chuyển động xe, theo tải trọng thẳng đứng tác dụng lên cầu dẫn hướng tối ưu Ngày nay, với phát triển lĩnh vực điện tử, vấn đề điều khiển hệ thống hồn tồn đáp ứng Vấn đề điều khiển cho hệ thống trợ lực lái mà cụ thể cho bơm dẫn động trợ lực dựa thuật toán riêng biệt.Trong đề tài nghiên cứu lý thuyết vài hệ thống trợ lực lái điều khiển điện tử dựa vài thông số đầu vào Các thông số đầu vào là: tín hiệu từ cảm biến tốc độ xe; cảm biến lái bao gồm chiều quay lái, góc lái, momen lái, tốc độ góc đánh vơlăng; tải trọng thẳng đứng đặt cầu điều khiển, v.v… Cũng dựa xu hướng mà trợ lực lái đòi hỏi, ta đề xuất lưu đồ thuật toán điều khiển cho mạch điện dẫn động môtơ trợ lực theo chế độ làm việc khác Lưu đồ cho ta hướng xử lý môtơ trợ lực để đầu dẫn động GVHD: Th.s Trần Anh Sơn SVTH: Lê Ngọc Chung - Phạm Tiến Hùng 106 Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực ô tô Toyota đời trợ lực phù hợp Theo giới thiệu sơ đồ khối phần cứng mạch điều khiển hệ thống trợ lực lái điện tử Vấn đề đựa hệ thống trợ lực lái điều khiển điện tử vào sử dụng thực tế ta cần quan tâm đến hiệu giá thành sản phẩm tổng giá thành xe Vì vậy, mặt lý thuyết việc điều khiển hệ thống trợ lực lái điện tử tốt hạn chế sử dụng Các nhà nghiên cứu hệ thống lái khơng ngừng tìm kiếm giải pháp điều khiển tốt nhằm đáp ứng đòi hỏi mà hệ thống trợ lực đặt Một giải pháp nghiên cứu áp dụng việc sử dụng loại vật liệu mà chúng có khả đáp ứng vấn đề điều khiển đặt lượng tiêu thụ cho trình điều khiển thấp Như vậy, việc điều khiển hệ thống trợ lực lực lái với thông tin đầu vào tất yếu Việc đời hệ thống trợ lực lái điều khiển điện tử giải mâu thuẫn nội hệ thống trợ lực lái thông thường Việc điều khiển điện tử dần đạt đến mức độ tối ưu Do vậy, vấn đề tính êm dịu xe chuyển động đường, vấn đề phát huy tối đa tính động lực học – an tồn chuyển động đảm bảo 7.2 KIẾN NGHỊ Qua thời gian nghiên cứu đề tài “Hệ thống lái trợ lực ô tô toyota đời mới” chúng em có kiến nghị sau: Do thời gian khả có hạn nên việc nghiên cứu đề tài nhiều bất cập để đề tài trở thành tài liệu tham khảo tích cực cần phát triển thêm phần mềm mơ cấu tạo ngun lý hoạt động Ngồi ra, cần phải nghiên cứu nhiều thuật tốn viết chương trình điều khiển mạch điện từ đơn giản tới phức tạp Xây dựng giải tốn quay vịng ổn định với trợ giúp máy tính Do kinh phí chúng em có hạn, nên đề tài nghiên cứu chúng em khơng thể làm mơ hình, lẽ chúng em đề nghị khoa có kế hoạch tạo mơ hình theo hướng đề tài này, để đề tài trở thành tài liệu tham khảo tích cực GVHD: Th.s Trần Anh Sơn SVTH: Lê Ngọc Chung - Phạm Tiến Hùng 107 ... sâu nghiên cứu hệ thống lái trợ lực dòng xe du lịch toyota đời 1.2 Mục tiêu nhiệm vụ đề tài Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực xe toyota đời Chỉ tiện lợi an toàn hệ thống trợ lực đời cũ Nghiên cứu. .. Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực ô tô Toyota đời Hệ thống trợ lực lái thủy lực- điện Nhìn chung hệ thống lái có trợ lực sử dụng lực động để dẫn động bơm trợ lực tạo áp suất thủy lực EHPS hệ thống lái. .. Nghiệp Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực ô tô Toyota đời 5.5 Những ưu diển hệ thống trợ lực lái điện tử EHPS .80 5.6 Hệ thống lái trợ lực điện(EPS) 86 5.6.1 Giới thiệu hệ thống lái trợ lực