Đề tài Hệ thống điều khiển chạy tự động cruise control system- Ccs

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCMBỘ MÔN ĐIỆN Ô TÔMÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNGBÀI BÁO CÁOĐề tài: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHẠY TỰ ĐỘNGCRUISE CONTROL SYSTEM- CCSGiảng viên HD: Vũ Đình HuấnNhóm thực hiện:Nguyễn ThànhVõ Văn TùngHuỳnh Quang ThảoCấu trúc bài báo cáoGIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNGCÁC BỘ PHẬN CỦA CCSNGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ CÁCH VẬN HÀNH.CCS ĐIỀU KHIỂN BẰNG ECTS-iGiới thiệu CHUNG VỀ HỆ THỐNGLỊCH SỬ HÌNH THÀNH. - Hệ thống điều khiển hành trình với bộ điều khiển ly tâm được dùng trong ô tô từ đầu thập niên 1910.Công nghệ này được James Watt và Matthew Boulton phát minh vào năm 1788.- Hệ thống điều khiển hành trình hiện đại được phát minh vào năm 1945 bởi kỹ sư cơ khí khiếm thị Ralph TeetorGiới thiệu CHUNG VỀ HỆ THỐNGII. MÔ TẢ. - Hệ thống điều khiển chạy tự động (Cruise control system - CCS) tự động điều khiển tốc độ xe.- CCS cho phép xe chạy với tốc độ không đổi mà không cần người lái xe nhấn bàn đạp gaHệ thống này đặc biệt có ích khi xe chạy trên đường cao tốc hoặc trên đường xa lộ. Với hệ thống này, người lái có thể thư giãn và lái xe một cách rất thoải mái.Giới thiệu CHUNG VỀ HỆ THỐNGIII. CÁC LOẠI HỆ THỐNG CCSCó hai loại hệ thống điều khiển chạy tự động : CCS điều khiển bằng ECU đều khiển chạy tự động CCS điều khiển bằng ECTS-I (hệ thống điều khiển bướm ga thông minh bằng điện tử.)Trong bài báo cáo nầy, nhóm chỉ trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động của CCS điều khiển bằng ECUCÁC BỘ PHẬN CỦA CCSCÁC BỘ PHẬN CỦA CCSCông tắc chính và công tắc điều khiển.Nằm ở vô lăng tài xế.- Các công tắc điều khiển có 5 chức năng khác nhau (thiết lập “SET”, chạy đều “COAST”, phục hồi “RES”, tăng tốc “ACC” và hủy bỏ “CANCEL”). Các chế độ SET và COAST ở trên một công tắc và hai chế độ kia RESUME và ACCEL ở trên một công tắc khác. Các công tắc là loại công tắc tự động hồi vị. CÁC BỘ PHẬN CỦA CCS2. ECU điều khiển CCS.- ECU nhận các tín hiệu từ cảm biến tốc độ xe và các công tắc khác nhau.-ECU gửi các lệnh điều khiển tới bộ chấp hànhCÁC BỘ PHẬN CỦA CCS3. BỘ CHẤP HÀNHBộ chấp hành gồm mô tơ, ly hợp, chiết áp. Và được dùng để thay đổi góc mở bướm ga.Bộ chấp hành được điều khiển bởi ECU CCS.CÁC BỘ PHẬN CỦA CCS4. CẢM BIẾN TỐC ĐỘ.- Cảm biến tốc độ gửi tín hiệu xung từ hộp số xe về ECU CCS thông qua đồng hồ táp lô.CÁC BỘ PHẬN CỦA CCS5. ĐÈN CHỈ THỊ CẢNH BÁO.- Đèn chỉ thị cảnh báo thông báo cho người lái biết sự cố xảy ra với hệ thống điều khiển chạy xe tự động.- Khi có lỗi trong hệ thống CCS thì ECU CCS ngay lập tức diều khiển đèn cảnh báo trên bảng đồng hồ nhấp nháy 5 lần hoặc liên tụcNGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ CÁCH VẬN HÀNHNGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG.CCS ECU nhận tín hiệu từ công tắc điều khiển, cảm biến tốc độ xe, ECU xử lý và so sánh sự khác nhau giữa 2 tín hiệu và gửi tín hiệu điều khiển tới bộ chấp hành để điều chỉnh góc mở bướm ga cho phù hợp.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ CÁCH VẬN HÀNH2. NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN.Hệ thống CCS hoạt động theo nguyên lý điều khiển hồi tiếp (close-loop control). NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ CÁCH VẬN HÀNH3. CÁCH VẬN HÀNH HỆ THỐNG.- Hoạt động của hệ thống CCS được điều khiển bởi công tắc chính, các công tắc điều khiển, bàn đạp ga, bàn đạp phanh- Công tắc chính và công tắc điều khiển trên mỗi loại xe là khác nhau, tuy nhiên, về cơ bản thì nhuyên lý hoạt động của chúng là giống nhauNGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ CÁCH VẬN HÀNH3. CÁCH VẬN HÀNH HỆ THỐNG.a. Thiết lập tốc độ mong muốn.(1) Ấn và nhả công tắc chính, đèn chỉ báo sánh lên(2) đạp bàn đạp ga cho e chạy ở tốc độ mong muốn. (từ 40- 200 km/h) (3) Ấn cần điều khiển xuống và nhả ra để bật công tắc SET/COASTTốc độ xe khi nhả cần điều khiển sẽ được lưu vào CSS ECU. Gọi là tốc độ thiết lậpNGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ CÁCH VẬN HÀNH3. CÁCH VẬN HÀNH HỆ THỐNG.b. Tăng tốc bằng điều khiển CSS.(1)Dùng công tắc điều khiểnNhất công tắc điều khiển lên để bật RES/ ACC cho đến khi đạt tốt độ mong muốn.(2) Dùng bàn đạp gaNhấn ga để xe đạt tốc độ mong muốn sau đó đẩy công tắc xuống ( tới vị trí SET/COAST) và nhả nó ra khi xe đạt tốc độ mong muốn.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ CÁCH VẬN HÀNH3. CÁCH VẬN HÀNH HỆ THỐNG.c. Giảm tốc bằng điều khiển CSS.(1)Dùng công tắc điều khiểnĐẩy công tắc điều khiển xuống để bật SET/COAST cho đến khi xe đạt tốc độ mong muốn rồi nhả công tắc.(2) Dùng bàn đạp phanhĐạp phanh để xe đạt tốc độ mong muốn, đẩy công tắc điều khiển xuống tới vị trí SET/COAST rồi nhả ra khi đạt tốc độ mong muốnNGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ CÁCH VẬN HÀNH3. CÁCH VẬN HÀNH HỆ THỐNG.d. Hủy bỏ chức năng điều khiển chạy tự động Thực hiện một trong các thao tác 1, 2, 3, 4 để hủy bằng tay Chức năng điều khiển chạy tự động được hủy bỏ tự động trong trường hợp 5, 6NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ CÁCH VẬN HÀNH3. CÁCH VẬN HÀNH HỆ THỐNG.e. Phục hồi lại chức năng đặt trước tốc độ Viêc bật công tắc RES/ACC sẽ khôi phục lại tốc độ đã thiết lập trong các trường hợp CCS bị hủy bỏ bởi 1, 2, 3, 4 như ở trên khi tốc độ xe chưa giảm xuống dưới 40km/h Trong trường hợp CCS bị hủy bỏ bởi trường hợp 5,6 hoặc ngắt công tắc chính thì tốc độ thiết lập bị hủy bỏ vĩnh viễn.BỘ CHẤP HÀNHBỘ CHẤP HÀNH1.Mô tơ và công tắc giới hạn.- Mô tơ có thể quay 2 chiều để đóng hoặc mở bướm ga.- Công tắc giới hạn nhằm ngăn cản mô tơ tiếp tục quay khi bướm ga được đóng hoặc mở hoàn toàn, giúp mô tơ không bị hư hỏng.BỘ CHẤP HÀNH2. Ly hợp từBỘ CHẤP HÀNHƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CCS Ưu điểm:- giảm sự mệt mỏi của lái xe khi chạy trên đường dài.- Có hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu.- Tránh vi phạm tốc độ. Nhược điểm:- Do không thường trực dùng bàn đạp nên có thể dẫn đến tay nạn vi tài xế mệt mỏi hoặc thiếu kinh nghiệm trên đường dài. ETCS-i (Hệ thống điều khiển bướm ga điện tử - thông minh) là một hệ thống sử dụng máy tính để điều khiển bằng điện góc mở của bướm ga. CCS ĐIỀU KHIỂN BẰNG ETCS-i CCS ĐIỀU KHIỂN BẰNGETCS-i -Trong hệ thống này, dây cáp được loại bỏ, và ECU động cơ dùng môtơ điều khiển bướm ga để điều khiển góc mở của bướm ga đến một giá trị tối ưu tương ứng với mức độ đạp bàn đạp ga. -Ngoài ra, góc mở của bàn đạp ga được nhận biết bằng cảm biến vị trí bàn đạp ga, và góc mở của bướm ga được nhận biết bởi cảm biến vị trí bướm ga. Hệ thống ECTS-i bao gồm cảm biến vị trí bướm ga, ECU động cơ và cổ họng gió-Cổ họng gió bao gồm bướm ga, môtơ điều khiển bướm ga, cảm biến vị trí bướm ga và các bộ phận khác.-Bướm ga, cảm biến vị trí bướm ga dùng để phát hiện góc mở của bướm ga, môtơ bướm ga để mở và đóng bướm ga. CẤU TẠO HỌNG GIÓMôtơ bướm ga ứng dụng một môtơ điện một chiều (DC).SƠ ĐỒ KHỐI ECTS-iECU động cơ điều khiển độ lớn và hướng của dòng điện chạy đến môtơ điều khiển bướm ga, làm quay hay giữ môtơ, và mở và đóng bướm ga qua một cụm bánh răng giảm tốc. Góc mở bướm ga thực tế được phát hiện bằng một cảm biến vị trí bướm ga, và thông số đó được phản hồi về cho ECU động cơ.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNGĐiều khiển chế độ thường: Đây là chế độ điều khiển cơ bản để duy trì sự cân bằng giữa tính dễ vận hành và chuyển động êm. ĐIỀU KHIỂN CHẾ ĐỘ BÌNH THƯỜNGĐIỀU KHIỂN CHẾ ĐỘ GIA TỐC Điều khiển chế độ gia tốc: Ở chế độ này, bướm ga mở lớn hơn so với chế độ bình thường. Do đó, chế độ này mang lại cảm giác động cơ đáp ứng ngay với thao tác đạp ga và xe vận hành mạnh mẽ hơn so với chế độ thường. Chế độ này chỉ có ở một số kiểu xe. ĐIỀU KHIỂN CHẾ ĐỘ ĐƯỜNG TUYẾT Điều khiển chế độ đường tuyết: Chế độ điều khiển này giữ cho góc mở bướm ga nhỏ hơn so với chế độ bình thường để tránh trượt khi lái xe trên đường trơn trượt, như đường có tuyết rơi.Chế độ điều khiển này làm cho góc mở bướm ga nhỏ hơn hay lớn hơn so với góc đạp của bàn đạp ga để duy trì tính tăng tốc êm. ĐIỀU KHIỂN MÔ MEN TRUYỀN LỰC CHỦ ĐỘNGĐIỀU KHIỂN MÔ MEN TRUYỀN LỰC CHỦ ĐỘNGHình minh họa cho thấy khi bàn đạp ga được giữ ở một vị trí đạp nhất định. Đối với những kiểu xe không có hệ thống điều khiển mômen truyền lực chủ động, bướm ga được mở ra gần như đồng bộ với chuyển động của bàn đạp ga, như vậy, trong một khoảng thời gian ngắn, tạo ra gia tốc dọc xe G tăng đột ngột và sau đó giảm dần. So với xe đó, kiểu xe có điều khiển mômen truyền lực chủ động, bướm ga được mở dần ra sao cho gia tốc dọc xe G tăng dần trong một khoảng thời gian lâu hơn để đảm bảo tăng tốc êm (1)Điều khiển tốc độ không tải: Chức năng này điều khiển bướm ga ở phía đóng để duy trì tốc độ không tải lý tưởng. (2) Điều khiển giảm va đập khi chuyển số: Chức năng điều khiển này giảm góc mở của bướm ga và giảm mômen động cơ đồng thời với điều khiển ECT khi hộp số tự động chuyển số để làm giảm va đập khi chuyển số. CÁC ĐIỀU KHIỂN KHÁCCÁC ĐIỀU KHIỂN KHÁC(3) Điều khiển bướm ga TRAC: Nếu bánh xe chủ động bị trượt quá nhiều, như là một phần của hệ thống TRAC, tín hiệu yêu cầu từ ECU điều khiển trượt sẽ đóng bướm ga để giảm công suất để tăng tính ổn định của xe và đảm bảo được lực dẫn động. (4) Điều khiển hỗ trợ VSC: Chức năng này điều khiển góc mở bướm ga bằng điều khiển kết hợp với ECU điều khiển trượt để tận dụng tối đa hiệu quả điều khiển của hệ thống VSC. CÁC ĐIỀU KHIỂN KHÁC(5) Điều khiển chạy tự động:Nhưng với hệ thống ETCS-i, ECU động cơ, mà bao gồm ECU điều khiển chạy tự động, sẽ trực tiếp điều khiển góc mở bướm ga qua môtơ điều khiển bướm ga để thực hiện thao tác điều khiển chạy tự động. Chức năng dự phòng Nếu ECU động cơ phát hiện thấy có trục trặc trong hệ thống ETCS-i, nó bật đèn báo hư hỏng trên đồng hồ táplô để báo cho lái xe. Đồng thời cắt nguồn đến môtơ, nhưng do bướm ga được giữ ở góc mở khoảng 7 độ, xe vẫn có thể chạy đến nơi an toàn. Cảm biến vị trí bàn đạp ga có mạch cảm biến cho 2 hệ thống, chính và phụ. Nếu hư hỏng xảy ra trong một mạch cảm biến, và ECU phát hiện thấy có sự chênh lệch điện áp không bình thường trong tín hiệu giữa 2 mạch cảm biến, ECU động cơ sẽ chuyển sang chế độ hoạt động hạn chế. Trong chế độ hoạt động hạn chế, mạch còn lại được sử dụng để tính toán góc của bàn đạp ga và xe vận hành với góc mở bướm ga hạn chế hơn so với bình thường. Ngoài ra, nếu có vẻ như hư hỏng xảy ra trong cả hai mạch, ECU động cơ sẽ đặt bướm ga ở trạng thái không tải. Lúc này xe chỉ có thể chạy ở trong phạm vi không tải. CHỨC NĂNG DỰ PHÒNG Cảm biến vị trí bướm ga cũng có 2 mạch cảm biến, chính và phụ. Nếu hư hỏng xảy ra ở trong mạch cảm biến, và ECU động cơ phát hiện thấy điện áp không bình thường giữa 2 mạch cảm biến, ECU động cơ sẽ cắt dòng điện đến môtơ điều khiển bướm ga và sau đó chuyển sang chế độ hoạt động hạn chế. Lúc này bướm ga được mở ở góc cố định bằng lò xo hồi, và lượng phun nhiên liệu và thời điểm đánh lửa được điều khiển bằng tín hiệu bàn đạp ga. Công suất của động cơ sẽ bị hạn chế đi nhiều nhưng xe vẫn có thể chạy được. Khi ECU động cơ phát hiện thấy có hư hỏng trong hệ thống môtơ điều khiển bướm ga, khi đó nó sẽ điều khiển giống như khi có hư hỏng về cảm biến vị trí bướm ga.CHỨC NĂNG DỰ PHÒNG