-1- M CL C M C L C DANH M C HÌNH V L I NÓI CH U NG T NG QUAN 1.1 Các v n đ v h th ng phanh ABS 1.2 S k t h p gi a ABS h th ng khác 10 1.2.1 H th ng ABS k t h p v i h th ng EBD BAS 11 1.2.2 H th ng ABS k t h p v i h th ng ki m soát l c kéo (TRC) 12 1.2.3 H th ng n đ nh xe b ng n t 15 1.3 Nhi m v c a đ tài 18 1.3.1 Tình hình nghiên c u 18 1.3.2 Nhi m v c a đ tài 19 CH NG C S LÍ LU N C A TÀI 21 2.1 L c bám h s bám 21 2.2 tr t 23 2.3 L c mô men tác d ng lên bánh xe phanh 23 2.4 Hi n t 2.5 ng tr c tính tr t l t c a bánh xe phanh 25 t phanh 27 2.5.1 c tính tr t theo đ bám 27 2.5.2 c tính tr t lí t ng 29 2.6 C u t o nguyên lí làm vi c c a ABS 32 2.6.1 C u t o c a h th ng ABS 32 2.6.1.1 C m bi n t c đ bánh xe 33 2.6.1.2 C m b m van phân ph i d u 34 2.6.2 Nguyên lí làm vi c c a ABS 36 2.6.2.1 Ph m vi u n c a ABS 36 Lu n v n th c s -2- 2.6.2.2 Chu trình u n c a ABS 39 2.6.2.3 Quá trình u n ABS 41 2.7 Nhi m v c a h th ng ABS 43 CH NG GI I THI U XE TH NGHI M 47 3.1 Gi i thi u mô hình, u ki n th nghi m 47 3.2 S đ h th ng phanh có ABS c th xe thí nghi m 47 3.3 Quá trình u n ABS 48 3.3.1 Khi phanh bình th ng 48 3.3.2 Quá trình gi áp su t 50 3.3.3 Quá trình gi m áp su t 51 3.3.4 Quá trình t ng áp su t 52 3.4 Tín hi u u n van th y l c ECU nguyên b n c a xe 54 3.5 Van n t ph n t khuy ch đ i công su t 54 CH NG THI T K , CH T O B I U KHI N I N T CHO H TH NG PHANH 56 4.1 Gi i thi u v vi u n AVR công d ng b u n 56 4.2 Gi i thi u v ph n m m mô ph ng l p trình cho vi u n 60 4.2.1 Gi i thi u v proteus 60 4.2.2 Gi i thi u v CodevisionAVR 61 4.3 Gi i thi u v giao di n ph n m m v đ th 63 4.4 Thi t k mô đun b u n n t 66 4.4.1 Kh i thu x lí tín hi u t c m bi n 66 4.4.2 Kh i c p ngu n cho b u n 69 4.4.3 Kh i u n r le 69 4.4.4 Kh i u n van n t v trí 71 4.4.5 Kh i khuy ch đ i công su t cho van n u n th y l c77 4.4.5.1 c tính c a ph n t khuy ch đ i công su t 77 Lu n v n th c s -3- 4.4.5.2 Thi t k kh i cung c p công su t u n van n t 81 4.4.6 Kh i k t n i v i máy tính 83 4.4.7 K t qu thi t k 84 4.5 Tinh ch nh m ch u n đ h th ng làm vi c 88 4.6 K t qu th nghi m 89 K T LU N CHUNG 93 TÀI LI U THAM KH O 95 PH L C 96 Lu n v n th c s -4- DANH M C HÌNH V Hình 1.1 th so sánh l c phanh có tr l c phanh kh n c p ……………………………………………………………… 12 Hình 1.2 S đ h th ng ABS TRC……………………………… 13 Hình 1.3 Các tr ng thái c a cánh b m ga ph ……………………… 14 Hình 1.4 S đ v trí h th ng ESP xe Mercedes……………… 16 Hình 1.5 ESP u n phanh ch ng hi n t ng quay vòng th a ho c quay vòng thi u………………………………………………… 17 Hình 2.1 Các y u t nh h ng đ n h s bám……………………… 22 Hình 2.2 S đ l c mô men tác d ng lên bánh xe phanh……… 24 Hình 2.3 Tr ng thái l n c a bánh xe có tr t l t………………… 25 Hình 2.4 c tính tr t theo h s bám……………………………… 27 Hình 2.5 c tính tr t ng v i lo i đ Hình 2.6 c tính tr t lý t ng khác nhau………… 28 ng……………………………………… 30 Hình 2.7 Quá trình phanh c b n theo đ c tính tr t lý t ng……… 31 Hình 2.8 S đ b trí c c u h th ng phanh ABS………… 32 Hình 2.9 S đ c m bi n t c đ lo i n t b trí xe………… 33 Hình 2.10 Tín hi u n áp c a c m bi n t c đ bánh xe…………… 34 Hình 2.11 B m d u h th ng phanh ABS……………….……… 35 Hình 2.12 S đ c m van phân ph i………………………………… 36 Hình 2.13 Ph m vi u n c a h th ng ABS…………………… 37 Hình 2.14 Ph m vi u n c a ABS theo góc tr t bánh xe…… 38 Hình 2.15 Chu trình u n kín c a ABS……………………… 39 Hình 2.16 S đ tr ng thái không gian bi u di n ho t đ ng c a ABS 40 Hình 2.17 Quá trình u n c a ABS………………… 43 Hình 2.18 S thay đ i c a mô men phanh Mp, áp su t d n đ ng phanh p gia t c a c a bánh xe phanh có ABS ………………… 45 Lu n v n th c s -5- Hình 2.19 S thay đ i t c đ góc ωb c a bánh xe, t c đ dài v c a ô tô đ tr t λ theo th i gian t phanh có h th ng ch ng hãm c ng bánh xe………………………………………………………… 46 Hình 3.1 S đ nguyên lí h th ng phanh xe th nghi m……… 48 Hình 3.2 Nguyên lý làm vi c đ ch đ bình th ng – ABS không c kích ho t………………………………………………………… 49 Hình 3.3 Nguyên lý làm vi c ch đ gi áp………………………… 50 Hình 3.4 Nguyên lý làm vi c tr ng thái gi m áp…………………… 52 Hình 3.5 Nguyên lý làm vi c ch đ t ng áp……………………… 53 Hình 3.6 Tín hi u n áp u n ECU nguyên b n………… 54 Hình 4.1 S đ kh i vi u n Atmega16………………………… 58 Hình 4.2 S đ chân vi u n Atmega16……………………… 59 Hình 4.3 Giao di n ph n m m mô ph ng m ch n Proteus………… 60 Hình 4.4 Giao di n ph n m m biên d ch ngôn ng l p trình………… 62 Hình 4.5 Giao di n ph n m m Visual Basic………………………… 64 Hình 4.6 Giao di n ph n m m v đ th ………………………….…… 65 Hình 4.7 S đ nguyên lý mô ph ng b chu n hóa xung…………… 67 Hình 4.8 K t qu mô ph ng kh i chu n hóa xung…………………… 68 Hình 4.9 Kh i c p ngu n 5V cho m ch u n………………… 69 Hình 4.10 S đ nguyên lí kh i r le u n mô t b m d u…… 70 Hình 4.11 S đ nguyên lí kh i r le u n van n t ……… 70 Hình 4.12 S đ nguyên lí u n dòng công su t……………… 71 Hình 4.13 S đ dòng u n đ t o pha gi áp………………… 73 Hình 4.14 S đ dòng u n đ t o pha gi áp………………… 74 Hình 4.15 S đ dòng u n đ t o pha t ng áp………………… 75 Hình 4.16 M ch nguyên lí c a kh i u n phanh ABS……….… 76 Hình 4.17 S đ nguyên lí m ch thí nghi m xác đ nh đ c tính c a Lu n v n th c s -6- IRF530 76……………………………………………………………… 77 Hình 4.18 Mô hình thí nghi m xác đ nh đ c tính c a ph n t khuy ch đ i công su t s d ng đ tài…………………………………… 78 Hình 4.19 M ch thí nghi m xác đ nh đ c tính c a IRF530………… 78 Hình 4.20 S đ nguyên lí kh i cung c p công su t u n van n t ………………………………………………………………… 81 Hình 4.21 S đ nguyên lí kh i khuy ch đ i công su t c p cho c c u ch p hành h th ng phanh ABS……………………………………… 82 Hình 4.22 M ch đ ng b d li u s d ng vi m ch MAX232………… 84 Hình 4.23 M ch x lí u n………………………………… 85 Hình 4.24 M ch khuy ch đ i công su t……………………………… 86 Hình 4.25 M ch k t n i v i máy tính………………………………… 86 Hình 4.26 B u n phanh ABS hoàn ch nh…………………… 87 Hình 4.27 L p đ t b u n phanh ô tô th nghi m………… 88 Hình 4.28 th v n t c góc bánh xe trình phanh v n t c dài c a ô tô nh h n 20 km/h……………………………………… 90 Hình 4.29 th v n t c góc bánh xe trình phanh………… 91 Hình 4.30 th v n t c góc bánh xe phanh………………………… 92 Lu n v n th c s -7- L I NÓI U Vi c nghiên c u, thi t k b u n n t cho h th ng phanh ABS có ý ngh a quan tr ng, nh m ti p c n v i công ngh cao xe c bi t công ngh n t - u n t đ ng Làm n n t ng cho nghiên c u, ch t o th nghi m h th ng u n t đ ng khác xe V i m c làm vi c n đ nh cao, h th ng có th s n xu t hàng lo t l p đ t xe ô tô n Lu n v n s d ng ph c s n xu t ng pháp nghiên c u lý thuy t k t h p v i th c nghi m xe th c t đ th c hi n nhi m v : - Nghiên c u, xác đ nh tr ng thái chuy n đ ng c a bánh xe; - Nghiên c u, đ xu t thu t toán u n; - Nghiên c u, thi t k , ch t o b u n n t cho h th ng phanh ABS; - Th c nghi m ki m ch ng m t s tính n ng làm vi c c a b u n n t tài đ đ ng l c, Tr c th c hi n t i b môn ô tô xe chuyên d ng, Vi n C khí ng i h c Bách Khoa Hà N i d PGS.TS L u V n Tu n tài nh n đ is h ng d n tr c ti p c a c s h tr c a th y b môn anh ch đ ng nghi p Do th i gian h n ch , n i dung nghiên c u tr i r ng nhi u l nh v c khác nên không tránh kh i thi u sót R t mong nh n đ c s góp ý c a th y, anh ch đ ng nghi p đ đ tài hoàn thi n h n trình nghiên c u ti p theo Hà N i, 12/11/2009 Tác gi H H u Hùng Lu n v n th c s -8- CH NG T NG QUAN 1.1 Các v n đ v h th ng phanh ABS H th ng phanh ô tô m t nh ng h th ng đ m b o an toàn chuy n đ ng c a ô tô, có công d ng: - Gi m d n t c đ ho c d ng h n xe xe chuy n đ ng; - Gi xe đ ng yên đ c n s có m t c a ng ng d c kho ng th i gian dài mà không i lái xe H th ng ch ng bó c ng phanh ABS (Anti-lock Braking Systems) n m h th ng an toàn ch đ ng c a ô tô hi n đ i H th ng s u n ch ng bó c ng bánh xe trình phanh, giúp t ng đ xe, rút ng n quãng đ tr n đ nh c a ng phanh, t ng kh n ng u n quay vòng ô tô ng h p c n thi t ph i tránh ch ng ng i v t L ch s phát tri n c a h th ng phanh phanh ABS qua th i kì sau: N m 1924: Khai sinh h th ng phanh th y l c đ n n m 1931 t ng tính an toàn phanh v i d n đ ng hai dòng; N m 1951: ng d ng d ng phanh đ a; N m 1952 đ n 1963 th i k ng d ng tr l c th y l c chân không; N m 1978: H th ng phanh ABS b t đ u có ng d ng th ng m i ô tô ABS tác đ ng vào h th ng d n đ ng th y l c nh m gi , gi m ho c t ng áp su t phanh d n đ n xi lanh phanh bánh xe đ ch ng tr tl t trình phanh N m 1989: H th ng phanh ABS đ tr c k t h p v i h th ng ch ng t quay TSC H th ng u n b ng cách u ch nh giá tr c a mô men phanh mô men đ c truy n t đ ng c đ n bánh xe H th ng có kh n ng u n l nh m h n ch tr ng nhiên li u c p cho đ ng c t quay bánh xe th a mô men Tuy nhiên t i th i Lu n v n th c s -9- m đó, s kênh u n h th ng ít, ch u n m t kênh, ho c hai kênh cho toàn b c u ho c m t c u xe s d ng van u hòa l c phanh b ng c khí đ phân ph i áp su t phanh đ n bánh N m 1994: H th ng phanh ABS đ c k t h p v i h th ng cân b ng n t EBD H th ng n t d n thay th h th ng c khí, h th ng phanh ABS h th ng b t đ u u n nhi u kênh, u n t ng bánh xe đ c l p Nh ng n m sau trình hoàn thi n, t i u hóa hi u qu làm vi c c a h th ng phanh H th ng ABS ho t đ ng t i u, đáp ng yêu c u nâng cao ch t l phanh c a ô tô ph i đ t đ ng c yêu c u sau: - ABS ph i đáp ng đ c yêu c u v an toàn liên quan đ n đ ng l c h c phanh chuy n đ ng c a ôtô - H th ng ph i làm vi c n đ nh có kh n ng thích ng cao, u n t t su t d i t c đ c a xe đ ng bê tông khô có đ bám t t đ n đ b t k lo i đ ng (thay đ i t ng đóng b ng có đ bám kém); - H th ng ph i khai thác t i đa kh n ng phanh c a bánh xe đ ng nh m t ng tính n đ nh u n gi m quãng đ ng phanh không ph thu c vào vi c phanh đ t ng t hay phanh t t c a ng i u i lái xe; - Khi phanh xe đ xe bên ph i ch y đ đ ng có h s bám khác (ví d hai bánh ng có dính d u nh t hai bánh bên trái ch y ng nh a khô) mô men xoay xe quanh tr c đ ng qua tr ng tâm c a xe luôn x y ra, lúc h th ng ABS c n h tr làm mô men quay t ng ch m đ ng i lái xe có đ th i gian u ch nh thông qua h th ng lái; Lu n v n th c s -10- - Ph i trì đ n đ nh kh n ng lái phanh g p lúc quay vòng; - H th ng ph i có ch đ t ki m tra, ch n đoán an toàn M t m ch ki m soát ph i liên t c ki m tra s ho t đ ng c a h th ng m t cách đ y đ N u phát hi n m t l i có th làm h h ng vi c ng x c a ABS h th ng s thông báo cho lái xe bi t thông qua đèn báo h th ng phanh s làm vi c nh m t h th ng phanh bình th ng 1.2 S k t h p gi a ABS h th ng khác Trong nh ng n m g n đây, v i s phát tri n m nh m c a k thu t u n n t t đ ng hóa, h th ng u n ô tô ngày đ c phát tri n hoàn thi n h n, nâng cao tính ti n nghi an toàn s d ng c a ô tô Nh m nâng cao t c đ chuy n đ ng tính an toàn ch đ ng c a ô tô, h th ng phanh m t nh ng m c tiêu đ c đ u t phát tri n nhi u Trên c s m t h th ng ABS, h th ng phanh có th k t h p v i m t s h th ng khác, đ n nay, m t h th ng phanh hi n đ i có r t nhi u ch c n ng u vi t Ngoài tác d ng c b n gi m t c đ hay d ng xe, h th ng phanh can thi p c trình kh i đ ng t ng t c c a ô tô, kh ng ch hi n t ng quay vòng thi u, quay vòng th a, làm t ng tính n đ nh c a xe vào đ ng vòng M t s s k t h p c a ABS v i h th ng khác: - ABS k t h p v i h th ng phân ph i l c phanh b ng n t (Electronic Brake-force Distribution – EBD) h th ng tr l c phanh kh n c p (Brake Assist System – BAS) - ABS k t h p v i h th ng ki m soát l c kéo (Traction Control (TRC) hay Acceleration Slip Regulator (ASR) Lu n v n th c s -101- // Input/Output Ports initialization // Port A initialization // Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTA=0x00; DDRA=0x00; // Port B initialization // Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=Out Func1=In Func0=Out // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=0 State1=T State0=0 PORTB=0x00; DDRB=0x05; // Port C initialization // Func7=Out Func6=Out Func5=Out Func4=Out Func3=Out Func2=Out Func1=Out Func0=Out // State7=0 State6=0 State5=0 State4=0 State3=0 State2=0 State1=0 State0=0 PORTC=0x00; DDRC=0xFF; // Port D initialization // Func7=Out Func6=Out Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=0 State6=0 State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTD=0x00; DDRD=0xC0; // Timer/Counter initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer Stopped // Mode: Normal top=FFh // OC0 output: Disconnected TCCR0=0x00; TCNT0=0x00; OCR0=0x00; Lu n v n th c s -102- // Timer/Counter initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer Stopped // Mode: Normal top=FFFFh // OC1A output: Discon // OC1B output: Discon // Noise Canceler: Off // Input Capture on Falling Edge // Timer Overflow Interrupt: Off // Input Capture Interrupt: Off // Compare A Match Interrupt: Off // Compare B Match Interrupt: Off TCCR1A=0x00; TCCR1B=0x00; TCNT1H=0x00; TCNT1L=0x00; ICR1H=0x00; ICR1L=0x00; OCR1AH=0x00; OCR1AL=0x00; OCR1BH=0x00; OCR1BL=0x00; // Timer/Counter initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer Stopped // Mode: Normal top=FFh // OC2 output: Disconnected ASSR=0x00; TCCR2=0x00; TCNT2=0x00; OCR2=0x00; MCUCR=0x00; MCUCSR=0x00; // Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization TIMSK=0x00; Lu n v n th c s -103- // USART initialization // Communication Parameters: Data, Stop, No Parity // USART Receiver: On // USART Transmitter: On // USART Mode: Asynchronous // USART Baud rate: 57600 UCSRA=0x00; UCSRB=0xD8; UCSRC=0x86; UBRRH=0x00; UBRRL=0x08; // Analog Comparator initialization // Analog Comparator: Off // Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off ACSR=0x80; SFIOR=0x00; // Global enable interrupts #asm("sei") while (1) { // Place your code here if(PIND.1==1) { PORTD.6 = 1; PORTD.7 = 1; // if(epxilon_FL >= 5) { giam_ap_FL(); } if(epxilon_FL >= & epxilon_FL = 5) { giam_ap_FR(); } if(epxilon_FR >= & epxilon_FR = 5) { giam_ap_RL(); } if(epxilon_FR >= & epxilon_FR = 5) { giam_ap_RR(); } Lu n v n th c s -105- if(epxilon_RR >= & epxilon_RR