Bài giảng Hệ thống điện thân xe và điều khiển tự động trên ôtô

 TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN 
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC 
 BÀI GIẢNG DÙNG CHUNG 
HỌC PHẦN: HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE VÀ ĐIỀU 
KHIỂN TỰ ĐỘNG TRÊN ÔTÔ 
SỐ TÍN CHỈ: 02 
LOẠI HÌNH ĐÀO TẠO: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY 
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ 
Hưng Yên, năm 2015 
Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn 
 1 
MỤC LỤC TÍN CHỈ 1 
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE .................................... 3 
1.1. TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG ...................................................................................... 3 
1.1.1. Bối dây .......................................................................................................... 4 
1.1.2. Các chi tiết bảo vệ ......................................................................................... 6 
1.1.3. Công tắc và Rơ le .......................................................................................... 7 
1.2. BỘ ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH ................................... 8 
1.3. MẠNG CAN VÀ MÃ CHÌA KHÓA CHỐNG TRỘM .................................................. 9 
1.3.1. Mạng CAN .................................................................................................... 9 
1.3.2. Mã chìa khóa chống trộm ........................................................................... 19 
CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG THÔNG TIN TRÊN Ô TÔ ........................................... 21 
2.1. TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG .................................................................................... 21 
2.1.1. Tổng quan về hệ thống ............................................................................... 21 
2.1.2. Cấu trúc tổng quát của hệ thống ................................................................. 22 
2.1.3. Phân loại và yêu cầu của hệ thống .............................................................. 23 
2.2. THÔNG TIN DẠNG TƯƠNG TỰ (Analog) ............................................................... 25 
2.2.1. Đồng hồ và cảm biến báo áp suất dầu ........................................................ 25 
2.2.2. Đồng hồ nhiên liệu ...................................................................................... 29 
2.2.3. Đồng hồ và cảm biến báo nhiệt độ nước làm Mát ...................................... 33 
2.2.4. Đồng hồ báo tốc độ động cơ ....................................................................... 34 
2.2.5. Đồng hồ và cảm biến báo tốc độ xe ............................................................ 37 
2.2.6. Đồng hồ Ampere ......................................................................................... 38 
2.2.7. Các mạch đèn cảnh báo .............................................................................. 40 
2.3. THÔNG TIN DẠNG SỐ (Digital) ............................................................................... 41 
2.3.1. Cấu trúc cơ bản ........................................................................................... 41 
2.3.2. Các dạng màn hình ..................................................................................... 42 
2.4. SƠ ĐỒ HỆ THỐNG THÔNG TIN TIÊU BIỂU .......................................................... 46 
CHƯƠNG 3. HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG VÀ TÍN HIỆU ...................................... 47 
3.1. TỔNG QUÁT HỆ THỐNG .......................................................................................... 47 
3.1.1. Sơ đồ tổng thể của hệ thống ........................................................................ 47 
3.1.2. Chức năng ................................................................................................... 47 
3.1.3. Yêu cầu ....................................................................................................... 47 
3.1.4. Phân loại ..................................................................................................... 47 
3.2. HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG ......................................................................................... 48 
3.2.1. Hệ thống quang học và kết cấu đèn ............................................................ 48 
3.2.2. Các mạch đèn chiếu sáng tiêu chuẩn .......................................................... 53 
Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn 
 2 
3.2.3. Đèn pha cao áp và đèn thông minh ............................................................. 64 
3.3. HỆ THỐNG TÍN HIỆU ................................................................................................ 78 
3.3.1. Hệ thống đèn xi nhan và cảnh báo nguy hiểm ............................................ 79 
3.3.2. Hệ thống đèn kích thước ............................................................................. 82 
3.3.3. Hệ thống đèn phanh .................................................................................... 82 
3.3.4. Hệ thống cảnh báo lùi xe ............................................................................ 83 
3.3.5. Hệ thống còi điện và chuông nhạc .............................................................. 84 
CHƯƠNG 4. CÁC HỆ THỐNG TIỆN NGHI TRÊN Ô TÔ ................................... 88 
4.1. HỆ THỐNG GẠT NƯỚC VÀ RỬA KÍNH ................................................................. 88 
4.1.1. Khái quát ..................................................................................................... 88 
4.1.2. Cấu tạo ........................................................................................................ 88 
4.1.3. Nguyên lý hoạt động ................................................................................... 94 
4.1.4. Một số kiểu gạt nước rửa kính .................................................................... 96 
4.2. HỆ THỐNG CỬA SỔ ĐIỆN ...................................................................................... 100 
4.2.1. Khái quát ................................................................................................... 100 
4.2.2. Cấu tạo ...................................................................................................... 101 
4.2.3. Nguyên lý hoạt động ................................................................................. 103 
4.3. HỆ THỐNG KHÓA CỬA (power door locks) .......................................... 106 
4.3.1. Khái quát ................................................................................................... 106 
4.3.2. Cấu tạo ...................................................................................................... 107 
4.3.3. Nguyên lý hoạt động ................................................................................. 109 
Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn 
 3 
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE 
1.1. TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG 
 Hệ thống điện thân xe áp dụng rất nhanh những tiến bộ của khoa học kỹ thuật cho 
hệ thống an toàn hơn và tạo ra nhiều tiện ích cho người sử dụng. 
 Hệ thống điện thân xe bao gồm các hệ thống chia nhỏ sau đây: 
 Hệ thống thông tin và chẩn đoán: 
 + Các loại đồng hồ chỉ báo 
 + Các đèn cảnh báo 
 + Các cảm biến cho đồng hồ và cảm biến báo nguy 
 + Các giắc chẩn đoán và giắc kết nối dữ liệu 
 Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu: 
 + Các đèn chiếu sáng 
 + Các công tắc và rơle điều khiển 
 + Các ECU đèn 
 + Các cảm biến 
 Hệ thống gạt nước rửa kính: 
 + Các môtơ gạt nước 
 + Công tắc và rơle điều khiển 
 + Các ECU điều khiển 
 + Các cảm biến 
 Hệ thống khóa cửa, chống trộm: 
 + Các môtơ điều khiển khóa cửa 
 + Các bộ phận phát, nhận tín hiệu điều khiển cửa 
 + Các công tắc rơle điều khiển 
 + Các ECU điều khiển 
 + Các cảm biến 
 Hệ thống nâng hạ kính: 
 + Các môtơ cửa sổ điện 
 + Các công tắc cửa sổ điện 
 + Các IC điều khiển và cảm biến tốc độ 
 Hệ thống điều khiển gương chiếu hậu: 
 + Cụm gương và các môtơ 
 + Các công tắc điều khiển và ECU 
 Hệ thống điều hòa không khí: 
 + Các cảm biến 
 + ECU điều khiển 
Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn 
 4 
 + Các công tắc điều khiển 
 + Các bộ phận chấp hành 
 Hệ thống túi khí, dây đai: 
 + Bộ túi khí 
 + Bộ dây đai 
 + Các cảm biến 
 + Bộ kiểm soát CPU 
 Hệ thống mạng CAN: 
 + Các IC CAN 
 + Các ECU 
 + Cáp nối 
 Các bộ phận cơ bản của hệ thống điện thân xe: 
 Trước khi tìm hiểu các bộ phận cơ bản của hệ thống điện thân xe ta tìm hiểu khái 
niệm Mát thân xe. Trên ô tô, các cực âm của tất cả các thiết bị điện và âm ắc quy đều 
được nối với các tấm thép của thân xe nhằm tạo nên một mạch điện. Chỗ nối các cực 
âm vào thân xe gọi là Mát thân xe. Mát thân xe làm giảm số lượng dây điện cần sử 
dụng. 
1.1.1. Bối dây 
 Dây điện có chức năng nối các bộ phận điện của ô tô với nhau. Bối dây được chia 
thành các nhóm như sau: 
- Dây điện được mã màu 
- Các chi tiết nối: Hộp nối, hộp rơle, giắc nối, bulông nối Mát 
 a. Dây điện 
 Dây điện và cáp có 3 loại: 
 Dây thấp áp (dây bình thường) loại này được dùng phổ biến trên ô tô bao gồm có 
lõi dẫn điện và vỏ bọc cách điện. 
 Dây cao áp (dây cao áp trong hệ thống đánh lửa) và cáp bao gồm lõi dẫn điện phủ 
lớp cao su cách điện dày nhằm ngăn không cho điện cao áp bị rò rỉ. 
 Dây cáp được thiết kế để bảo vệ nó khỏi những nhiễu điện bên ngoài. Nó sử dụng 
làm cáp ăng ten radio, cáp mạng CAN 
Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn 
 5 
Hình 1.1: Sơ đồ dây điện trên xe 
 b. Các chi tiết nối 
 Để hỗ trợ việc nối các chi tiết, dây điện được tập trung tại một số phần trên xe 
ôtô. 
 a. Hộp nối là một chi tiết mà ở đó các giắc nối của mạch điện được nhóm lại với 
nhau. Thông thường nó bao gồm bảng mạch in liên kết các cầu chì, rơle với các bối 
dây 
 b. Các giắc nối (3) , giắc nối dây (4) và bulông nối Mát (5) hình 1.2 
Hình 1.2: Các chi tiết nối 
 - Giắc nối được sử dụng giữa dây điện với dây điện hoặc giữa dây điện với bộ 
phận điện để tạo ra các kết nối. Có 2 loại giắc kết nối là kết nối dây điện với dây điện 
Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn 
 6 
và dây điện với bộ phận điện. Các giắc nối được chia thành giắc đực và giắc cái tùy 
theo hình dạng các cực của chúng. Giắc kết nối có nhiều màu khác nhau. 
 - Giắc nối dây có chức năng là nối các cực của cùng một nhóm. 
 - Bulông nối Mát được sử dụng nối Mát dây điện hoặc các bộ phận điện với thân 
xe, không giống như bulông thông thường bề mặt của bulông nối Mát được sơn chống 
ô xy hóa màu xanh lá cây. 
1.1.2. Các chi tiết bảo vệ 
 Các chi tiết bảo vệ, bảo vệ mạch khỏi dòng điện lớn quá mức cho phép chạy 
trong dây dẫn hay các bộ phận điện, điện tử khi bị ngắn mạch. 
Các chi tiết bảo vệ bao gồm: các loại cầu chì. Cầu chì được lắp giữa nguồn điện với 
các thiết bị điện, khi dòng điện vượt qua một cường độ nhất định chạy qua mạch điện 
của thiết bị nào đó cầu chì sẽ nóng chảy để bảo vệ mạch đó. Có 2 loại cầu chì là cầu 
chì dẹt và cầu chì hộp. 
 Cầu chì dòng cao (thanh cầu chì): một cầu chì dòng cao được lắp trong đường 
dây giữa nguồn điện và thiết bị điện, dòng điện có cường độ lớn sẽ chạy qua cầu chì 
này, nếu dây điện bị chập thân xe cầu chì sẽ chảy để bảo vệ dây điện. 
 Bộ ngắt mạch (cầu chì tự nhảy) được sử dụng bảo vệ mạch điện với tải có cường 
độ dòng lớn mà không thể bảo vệ bằng cầu chì như cửa sổ điện, mạch sấy kính, quạt 
gió Khi dòng điện chạy qua vượt quá cường độ hoạt động một thanh lưỡng kim 
trong bộ ngắt mạch sẽ tạo ra nhiệt và giãn nở để ngắt mạch. Thậm chí trong một số 
mạch nếu dòng điện thấp hơn cường độ hoạt động nhưng dòng lại hoạt động trong thời 
gian dài thì nhiệt độ thanh lưỡng kim cũng tăng lên và ngắt mạch. Không giống như 
cầu chì bộ ngắt mạch được sử dụng lại sau khi thanh lưỡng kim khôi phục. Bộ ngắt 
mạch có 2 loại là tự khôi phục và khôi phục bằng tay (Hình 1.4) 
Hình 1.3: Các loại cầu chì Hình 1.4: Bộ tự ngắt 
Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn 
 7 
1.1.3. Công tắc và Rơ le 
Hình 1.5: vị trí công tắc và rơle trên ô tô 
 Công tắc và rơle mở và đóng mạch điện nhằm tắt bật đèn cũng như vận hành các 
hệ thống điều khiển. 
Nhóm công tắc và rơle được chia như trong hình 1.6: 
Hình 1.6: Các loại công tắc và rơ le 
1. Công tắc vận hành trực tiếp bằng tay có 
 - Công tắc xoay: khóa điện (a. hình 1.6) 
 - Công tắc ấn: công tắc cảnh báo nguy hiểm (b. hình 1.6) 
 - Công tắc bập bênh: công tắc khóa cửa (c. hình 1.6) 
 - Công tắc cần: công tắc tổ hợp (d. hình 1.6) 
2. Công tắc vận hành bằng cách thay đổi nhiệt độ hay cường độ dòng điện 
 - Công tắc phát hiện nhiệt độ (e. hình 1.6) 
Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn 
 8 
 - Công tắc phát hiện dòng điện (f. hình 1.6) 
3. Công tắc vận hành bằng sự thay đổi mức dầu 
4. Rơle 
 - Rơle điện từ (rơle 4 chân) (g. hình 1.6) 
 - Rơle bản lề (rơle 5 chân) (h. hình 1.6) 
1.2. BỘ ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH 
 Hiện nay bộ điều khiển trung tâm (ECU) xuất hiện ngày càng nhiều trên các hệ 
thống Điện thân xe và hệ thống gầm ô tô. Nó có chức năng thu thập các tín hiệu đầu 
vào (là tín hiệu của các loại cảm biến) sau đó tính toán, xử lý và đưa ra các tín hiệu 
điều khiển đến các cơ cấu chấp hành. 
Hình 1.7. Mối quan hệ giữa tín hiệu đầu vào, đầu ra và ECU 
Cấu trúc tổng thể: 
Hình 1.8. Sơ đồ khối điều khiển của hệ thống điện thân xe dòng KIA 
Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn 
 9 
Bố trí ECU thân xe trên một số dòng xe: 
Hình 1.9. ECU trên S- class 
Hình 1.10. ECU trên xe tải MB (Actros) 
1.3. MẠNG CAN VÀ MÃ CHÌA KHÓA CHỐNG TRỘM 
1.3.1. Mạng CAN 
1.3.1.1.Tổng quan 
CAN (Controller Area Network) xuất phát là một phát triển chung cua hai hãng 
Bosch và Intel phục vụ cho việc nối mạng trong các phương tiện giao thông cơ giới để 
thay thế cách nối điểm cổ điển sau đó được chuẩn hóa quốc tế trong ISO 11898. 
1.3.1.2. Kiến trúc giao thức 
 Đối chiếu với mô hình ISO/OSI, CAN định nghĩa lớp liên kết dữ liệu gồm hai 
lớp con (LLC và MAC) cũng như phần chính của lớp vật lý. 
- Lớp vật lý đề cập tới việc truyền 
Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn 
 10 
tín hiệu, vì thế định nghĩa cụ thể 
phương thức định thời, tạo nhịp bít (bit 
timing), phương pháp mã hóa bít và 
đồng bộ hóa. Tuy nhiên, chuẩn CAN 
không quy định các đặc tính của các bộ 
thu phát với mục đích cho phép lựa 
chọn môi trường truyền cũng như mức 
tín hiệu thích hợp cho từng lĩnh vực 
ứng dụng. 
- Lớp điều khiển truy nhập môi 
trường (MAC) là phần cốt lõi trong 
kiến trúc giao thức CAN. Lớp MAC có 
trách nhiệm tạo khung thông báo, điều 
khiển truy nhập môi trường, xác nhận 
thông báo và kiểm soát lỗi. 
Hình 1.11. Phạm vi định nghĩa của CAN 
trong mô hình OSI 
- Lớp điều khiển liên kết logic (LLC) đề cập tới các dịch vụ gửi dữ liệu và yêu 
cầu dữ liệu từ xa, thanh lọc thông báo, báo cáo tình trạng quá tải và hồi phục trạng 
thái. 
1.3.1.3. Cấu trúc mạng và kỹ thuật truyền dẫn 
 CAN thực chất chỉ là chuẩn giao thức từ phần trên của lớp vật lý cho tới hết lớp 
liên kết dữ liệu, vì vậy không quy định cụ thể về chuẩn truyền dẫn cũng như môi 
trường truyền thông. Thực tế cáp đôi dây xoắn kết hợ ... c theo một chu trình vòng lặp kín. 
Döøng taùc 
ñoäng ABS 
Giaûm aùp 
 nhanh 
Giaûm aùp 
chaäm 
Giöõ hay 
taêng, giaûm 
aùp 
Giaûm 
 aùp 
Phanh 
thöôøng 
Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn 
 174 
Hình 6.38. Lưu đồ thuật toán điều khiển hoạt động của ABS. 
Hình 6.37. Lưu đồ thuật toán điều khiển hệ thống ABS 
Việc lựa chọn các tín hiệu điều khiển thích hợp là nhân tố chính trong việc quyết 
định tính hiệu quả của quá trình điều khiển ABS. Tất cả các xe hiện nay đều sử dụng 
các cảm biến tốc độ bánh xe để tạo ra tín hiệu điều khiển cơ bản nhất cho việc điều 
khiển quá trình hoạt động của hệ thống ABS. Sử dụng những tín hiệu này, hộp điều 
khiển (ECU) sẽ tính ra được tốc độ của mỗi bánh xe, sự giảm tốc và tăng tốc của nó, 
tính được tốc độ chuẩn của bánh xe, tốc độ xe và độ trượt khi phanh. 
Sự thay đổi gia tốc của bánh xe là một tín hiệu chính, đóng vai trò quan trọng 
nhất trong quá trình điều khiển của ABS. ECU sẽ tính toán và xác định các giá trị giới 
hạn của sự giảm tốc (- a) và tăng tốc (+a) cho phép có thể có của xe để điều khiển các 
chế độ hoạt động của các van điện (solenoids) trong bộ chấp hành. 
Tốc độ chuẩn của bánh xe khi phanh (vRef) là tốc độ tương ứng với tốc độ bánh 
xe dưới điều kiện phanh tối ưu (có độ trượt tối ưu). Để xác định tốc độ chuẩn này, các 
cảm biến tốc độ bánh xe liên tục gửi về ECU tín hiệu tốc độ của cả 4 bánh xe. ECU 
chọn những giá trị chéo tức bánh trước phải và sau trái chẳng hạn và dựa vào đây tính 
Kieåm tra boä ñieàu khieån 
vaø heä thoáng 
Phaân tích vaø 
öùng xöû 
Baét ñaàu 
taùc ñoäng 
Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn 
 175 
tốc độ chuẩn. Một trong hai bánh xe quay nhanh hơn được dùng để xác định tốc độ 
chuẩn của bánh xe trong từng giai đoạn của quá trình phanh. 
Độ trượt khi phanh là giá trị không thể đo được một cách trực tiếp nên sử dụng 
một tín hiệu tương tự được tính toán trong ECU, gọi là ngưỡng trượt 1 (đây là một giá 
trị vận tốc). Tốc độ chuẩn của bánh xe được sử dụng làm cơ sở cho tín hiệu này. 
Ngưỡng trượt 1 là một tín hiệu quan trọng thứ hai trong quá trình điều khiển của hệ 
thống ABS. Vận tốc thực tế của bánh xe khi phanh (vR) được so sánh với ngưỡng 
trượt 1 để hệ thống ABS quyết định các chế độ điều khiển tăng, giữ hay giảm áp suất 
phanh trong bộ chấp hành. 
Đối với các bánh xe bị động hay các bánh xe chủ động mà khi phanh có cắt ly 
hợp thì chỉ cần tín hiệu gia tốc của bánh xe là đủ để điều khiển cho quá trình hoạt động 
của ABS. Điều này tuân theo quy tắc ứng xử trái ngược nhau của hệ thống phanh trong 
vùng ổn định và không ổn định của đường đặc tính trượt. Trong vùng ổn định, sự giảm 
tốc của bánh xe rất nhỏ, tức là nếu lái xe đạp phanh với lực càng tăng thì xe giảm tốc 
càng nhiều mà bánh xe không bị hãm cứng. Tuy nhiên ở vùng không ổn định, thì chỉ 
cần tăng áp suất phanh thêm một ít cũng đủ làm cho các bánh xe bị hãm cứng tức thời, 
nghĩa là sự giảm tốc biến thiên rất nhanh. Dựa trên sự biến thiên gia tốc này, ECU có 
thể xác định được mức độ hãm cứng của bánh xe và có điều khiển thích hợp để duy trì 
độ trượt khi phanh nằm trong khoảng tối ưu. 
Đối với các bánh xe chủ động mà khi phanh không cắt ly hợp và cần số đặt ở vị 
trí số 1 hay số 2, động cơ sẽ tác động lên các bánh xe chủ động và tăng một cách đáng 
kể moment quán tính khối lượng ở các bánh xe. Nói cách khác, các bánh xe sẽ ứng xử 
như thể là chúng nặng hơn rất nhiều. Điều này dẫn đến gia tốc chậm dần bánh xe 
thường chưa đủ lớn để có thể coi như là một tín hiệu điều khiển đủ cho ECU có thể 
xác định được mức độ hãm cứng của bánh xe. Như vậy, việc điều khiển của ABS sẽ 
thiếu sự chính xác. Vì vậy, cần thiết phải dùng một tín hiệu tương tự với độ trượt 
phanh để làm tín hiệu điều khiển phụ, và cần kết hợp tương thích tín hiệu này với tín 
hiệu gia tốc của bánh xe. Đó chính là ngưỡng trượt 1. 
Trên một số xe có gắn thêm cảm biến giảm tốc đo trực tiếp sự giảm tốc của xe và 
cảm biến gia tốc ngang xác định tình trạng quay vòng của xe, các tín hiệu này được 
xem như các tín hiệu bổ sung cho tín hiệu gia tốc của bánh xe. Mạch logic trong ECU 
tính toán và xử lý tổ hợp dữ liệu này để đạt được quá trình điều khiển phanh tối ưu. 
Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn 
 176 
 Quá trình điều khiển của ABS: 
Đồ thị hình 6.39 biểu diễn quá trình 
điều khiển điển hình của hệ thống ABS. 
ECU liên tục nhận được các tín 
hiệu tốc độ của bánh xe từ 4 cảm biến 
tốc độ, và ước tính tốc độ của xe bằng 
cách tính toán tốc độ và sự giảm tốc của 
mỗi bánh xe. Quá trình điều khiển này 
được thực hiện theo 3 chế độ: tăng, giữ 
và giảm. Việc thay đổi áp suất dầu theo 3 
chế độ trên được thay đổi bằng cách điều 
khiển dòng điện tới các van dầu. Trong 
quá trình này, mô tơ bơm hồi dầu bơm 
liên tục cho đến khi kết thúc quá trình 
phanh. 
Hình 6.39. Quá trình điều khiển ABS 
Trên hình 6.39 cho ta 4 khoảng thay đổi tốc độ của xe tương ứng với 3 chế độ 
điều khiển của ECU: 
 - Khoảng A: ECU điều khiển trượt đặt các van điện từ vào chế độ giảm áp suất 
theo mức giảm tốc của các bánh xe, như vậy sẽ giảm áp suất thuỷ lực trong xilanh của 
bánh xe. Sau khi áp suất hạ xuống, ECU chuyển các van điện từ sang chế độ “giữ” để 
theo dõi sự thay đổi tốc độ của bánh xe. 
Nếu ECU cho rằng cần tiếp tục giảm áp suất thuỷ lực, nó sẽ lại giảm áp suất này. 
 - Khoảng B: Khi áp suất thuỷ lực bên trong xilanh của bánh xe giảm (khoảng 
A), áp suất thuỷ lực tác động vào bánh xe này giảm xuống. Điều này làm cho bánh xe 
sắp bị khoá chặt sẽ tăng tốc độ. 
Tuy nhiên, nếu áp suất thuỷ lực giảm xuống, lực phanh tác động vào bánh xe này 
sẽ trở nên quá thấp. Để tránh điều này, ECU đặt các van điện từ lần lượt vào chế độ 
“tăng áp suất” và chế độ “giữ” để bánh xe sắp bị khoá sẽ hồi phục tốc độ. 
 - Khoảng C: Khi áp suất thuỷ lực trong xilanh của bánh xe được ECU tăng lên 
dần dần (khoảng B), bánh xe lại có xu hướng bị khoá. Do đó, ECU lại chuyển các van 
điện từ về chế độ “giảm áp suất” để giảm áp suất bên trong xilanh của bánh xe này. 
 - Khoảng D: Vì áp suất thuỷ lực trong xilanh của bánh xe này lại giảm 
(khoảng C), ECU lại bắt đầu tăng áp suất như trong khoảng B. 
Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn 
 177 
6.4.4. Các điều khiển cụ thể 
6.4.4.1. ABS có EBD 
Điều khiển EBD dùng ABS để 
thực hiện việc phân phối lực phanh 
giữa các bánh trước và sau theo điều 
kiện chạy xe. 
a. Trạng thái bình thường 
b. Trạng thái có tải 
Hình 6.40. Phân phối lực phanh giữa bánh 
trước- sau 
Ngoài ra, trong khi phanh để quay 
vòng, nó cũng điều khiển các lực phanh của 
bánh bên phải và bên trái giúp duy trì sự ổn 
định của xe. 
Hình 6. 41. Phân phối lực phanh giữa 
bánh trái-phải 
6.4.4.2. Hệ thống hỗ trợ khi phanh – BA 
BA cũng đặt thời gian hỗ trợ và 
mức hỗ trợ để làm cho cảm giác về 
phanh càng tự nhiên càng tốt bằng cách 
điều chỉnh hỗ trợ theo yêu cầu như thể 
hiện trên đồ thị ở hình vẽ. 
Hình 6. 42. Sơ đồ hệ thống BA 
* Điều khiển: 
 Khi ECU điều khiển trượt xác 
định rằng người lái đang phanh khẩn 
cấp, van điện từ chuyển mạch hỗ trợ 
phanh được đóng mạch, tạo thành một 
đường thông giữa xilanh chính và bình 
chứa, và chuyển dầu đến bơm. 
Hình 6.43 . Lực phanh khi có BA và không có BA 
 Bơm hút dầu và đẩy đến xilanh ở bánh xe. Van an toàn 4 mở ra để bảo đảm rằng 
áp suất của xilanh ở bánh xe không vượt áp suất của xilanh chính quá một mức đã đặt 
trước để duy trì độ chênh áp suất này. 
Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn 
 178 
Hình 6.44. Quá trình điều khiển của BA 
6.4.4.3. Hệ thống điều khiển lực kéo- Traction Control 
Đôi khi bàn đạp ga bị nhấn quá nhiều trong khi chuyển hành hoặc tăng tốc trên 
các bề mặt trơn trượt, v.v.., tạo ra monen dư thừa làm cho các bánh dẫn động quay 
trượt khiến xe bị mất khả năng chuyển bánh/ tăng tốc và khả năng điều khiển lái. Việc 
điều khiển áp suất thuỷ lực của phanh bánh dẫn động và điều chỉnh công suất của động 
cơ bằng cách giảm nhiên liệu sẽ hạ thấp lực dẫn động khi nhấn bàn đạp ga. Như vậy 
TRC có tác dụng bảo đảm khả năng chuyển bánh/ tăng tốc và điều khiển lái. 
a. Xe quay vòng b. Xe chuyển bánh 
Hình 6.45 . Thời điểm Tr hoạt động 
Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn 
 179 
* Điều khiển: 
Áp suất thuỷ lực do bơm tạo ra được van điện từ ngắt xilanh chính điều chỉnh 
đến áp suất cần thiết. Do đó xilanh ở các bánh xe dẫn động được điều khiển theo 3 chế 
độ sau đây: giảm áp suất, giữ áp suất và tăng áp suất để hạn chế độ trượt của các bánh 
xe chủ động. 
Hình 6.46. Sơ đồ điều khiển hệ thống Tr 
Khi tốc độ của bánh xe dẫn động 
bắt đầu vượt tốc độ bắt đầu điều khiển, áp 
suất thuỷ lực của phanh tăng lên và số 
xilanh cắt giảm nhiên liệu tăng lên. Do 
đó, tốc độ của bánh xe dẫn động giảm 
xuống. 
Hình 6.47. Sự thay đổi của tốc độ bánh xe và 
áp suất thủy lực của phanh khi có sự tác động 
của TR 
6.4.4.4. Hệ thống điều khiển ổn định xe – VSC 
Trong khi ABS và TRC chủ yếu 
được sử dụng để làm ổn định hoạt 
động của phanh và hoạt động bàn 
đạp ga trong khi phanh và tăng tốc, 
thì hệ thống VSC đảm bảo sự ổn 
định việc lái và hướng lái của xe. 
Hệ thống này phát hiện sự 
lái đột ngột và sự trượt ngang trên 
các mặt đường trơn, và sau đó tạo 
ra sự điều khiển tối ưu của phanh ở 
mỗi bánh xe và công suất của động 
Hình 6.48. Quá trình điều khiển lực phanh ở VSC 
cơ để giảm độ trượt của bánh trước và độ trượt của bánh sau. 
 Phương pháp điều khiển phanh (kiểm soát các bánh xe) đối với các bánh khác 
nhau tuỳ thuộc vào kiểu xe (FF, FR). 
Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn 
 180 
* Điều khiển: 
Hệ thống VSC, bằng các van điện từ điều khiển áp suất thuỷ lực do bơm tạo ra 
và tác động vào xilanh ở mỗi bánh xe theo 3 chế độ sau đây: giảm áp suất, giữ áp suất 
và tăng áp suất. Do đó hạn chế được xu hướng quay trượt của bánh xe trước hoặc bánh 
xe sau. 
Hình 6.49. Sơ đồ khối quá trình điều khiển và sự thay đổi mức trượt, áp suất thủy lực của VSV 
6.5. ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG LÁI ĐIỆN TỬ 
6.5.1. Sơ đồ khối 
Hình 6.50. Hệ thống lái điện tử 
 Hệ thống trợ lực lái điều khiển bằng điện tử dùng mô tơ điện hoặc dẫn động bơm 
trợ lực lái hoặc liên kết trực tiếp mô tơ điện với các cơ cấu cơ khí trong hệ thống lái. 
 Chức năng trợ lực lái phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ xe và có ý nghĩa quan trọng 
trong việc tiết kiệm năng lượng. 
Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn 
 181 
6.5.1.1. Phân loại hệ thống lái điện tử 
 a. Theo trợ lực lái 
 Hệ thống trợ lực lái điện tử hiện nay có 3 loại: 
Hình 6.51. Một số hệ thống lái điện tử 
 * Hệ thống trợ lực lái điện - thủy lực (EHPS): 
Hệ thống trợ lực lái điện – thủy lực dùng một mô tơ điện dẫn động bơm thủy 
lực với hiệu suất cao. Tốc độ của bơm được điều khiển bởi bộ vi xử lý nhằm thay đổi 
áp suất và lưu lượng cung cấp cho các cơ cấu chấp hành phù hợp với những điều kiện 
làm việc khác nhau của hệ thống lái. Bơm có thể làm việc ở tốc độ thấp hoặc dừng hẳn 
nhằm tiết kiệm năng lượng cung cấp khi xe chuyển động thẳng hoặc quay vòng mà 
không có lực cản. 
 * Hệ thống trợ lực lái điện (EPS): 
Hệ thống trợ lực lái điện dùng một mô tơ điện dẫn động thanh răng cơ cấu lái 
thông qua bộ truyền cơ khí. Chủng lọai mô tơ và kiểu liên kết với bộ truyền cơ cấu lái 
rất đa dạng. Tác động của lái xe và động lực học của hệ thống lái được điều khiển 
bằng một bộ vi xử lý. Tín hiệu tác động vào bao gồm: Tốc độ xe, tốc độ và mômen 
xoắn trên vô lăng, góc nghiêng và tốc độ quay của bánh xe. 
* Hệ thống lái điện 
thuần túy (toàn phần): 
Hình 6.52. Hệ thống lái điện 
Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn 
 182 
 Trong hệ thống lái điện tòan phần vô lăng không còn liên kết cơ học với hệ thống 
lái, nó chỉ đóng vai trò là cảm biến góc điều khiển các mô tơ lái. Hệ thống trợ lực lái 
điện tòan phần được ứng dụng trên xe điện, xe sử dụng pin nhiên liệu (fuel cell) với 
bánh xe dẫn hướng được dẫn động trực tiếp bằng mô tơ điện. 
 b. Phân lọai theo số cầu dẫn hướng: 
 Phân lọai theo số cầu dẫn hường hệ thống trợ lực lái điện tử có hai lọai: 
 - Hệ thống trợ lực lái điện tử với xe dẫn động cầu trước. 
 - Hệ thống trợ lực lái điện tử với xe dẫn động cả cầu trước và cầu sau. 
Với hệ thống trợ lực lái này thì bán kính quay vòng của xe nhỏ hơn so với xe có hệ 
thống trợ lực lái điện tử dẫn động cầu trước nên tính cơ động của xe cao hơn. 
a. Hệ thống lái điện với cầu trước chủ động b. Hệ thống lái điện với hai cầu chủ động 
6.5.1.2. Ưu điểm của hệ thống lái trợ lực điện tử 
 - Hệ thống trợ lực lái điện tử khắc phục được hầu hết các nhược điểm của hệ 
thống lái truyền thống như giảm tiêu hao công suất, kết cấu đơn giản, ít chiếm chỗ, 
vận hành thuận lợi hơn 
 - Nó chỉ tiêu hao công suất khi hoạt động lái xảy ra. Mức tiết kiệm nhiên liệu 
khoảng 0.2L/100km. 
 - Độ tin cậy cao, bảo dưỡng đơn giản, giá thành rẻ. 
6.5.2. Cảm biến và thông tin đầu vào 
 EPS (Trợ lái bằng điện) tạo mômen trợ lực nhờ mô tơ vận hành lái và giảm lực 
đánh lái. Trợ lái thuỷ lực sử dụng công suất động cơ để tạo áp suất thuỷ lực và tạo 
mômen trợ lực. Do EPS dùng mô tơ nên không cần công suất động cơ và làm cho việc 
tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn. 
Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn 
 183 
Hình 6.53. Cấu tạo hệ thống EPS 
a. ECU EPS 
ECU EPS nhận tín hiệu từ các cảm biến, đánh giá tình trạng xe và quyết định 
dòng điện cần đưa vào động cơ điện một chiều để trợ lực. 
b. Cảm biến mô men 
Khi người lái xe điều khiển vô lăng, mô men lái tác động lên trục sơ cấp của cảm 
biến mô men thông qua trục lái chính. Người ta bố trí các vòng phát hiện 1 và 2 trên 
trục sơ cấp (phía vô lăng) và vòng 3 trên trục thứ cấp (phía cơ cấu lái). Trục sơ cấp và 
trục thứ cấp được nối bằng một thanh xoắn. Các vòng phát hiện có cuộn dây phát hiện 
kiểu không tiếp xúc trên vòng ngoài để hình thành một mạch kích thích. Khi tạo ra 
mô-men lái thanh xoắn bị xoắn tạo độ lệch pha giữavòng phát hiện 2 và 3. Dựa trên độ 
lệch pha này, một tín hiệu tỷ lệ với mô men vào được đưa tới ECU. Dựa trên tín hiệu 
này, ECU tính toán mô men trợ lực cho tốc độ xe và dẫn động mô tơ. 
Hình 6. 54. Cảm biến mô men lái 
Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn 
 184 
c. Mô tơ điện một chiều và cơ cấu giảm tốc 
Mô tơ DC bao gồm rô to, stato và 
trục chính. Cơ cấu giảm tốc bao gồm 
trục vít và bánh vít. 
Mô-men do rô to tạo ra truyền tới 
cơ cấu giảm tốc. Sau đó, mô men này 
được truyền tới trục lái. 
Trục vít được đỡ trên các ổ đỡ để 
giảm độ ồn. 
Ngay dù mô tơ DC bị hỏng không chạy 
chuyển động quay của trục lái chính và 
cơ cấu giảm tốc vẫn không bị cố định 
nên vô lăng vẫn có thể điều khiển. 
Hình 6. 55. Mô tơ điện một chiều 
d. ECU EPS 
 Tín hiệu tốc độ xe được đưa tới ECU ESP 
e. ECU động cơ 
Tín hiệu tốc độ động cơ được truyền tới ECU ESP 
f. Đồng hồ táp lô 
Trong trường hợp có sự cố trong hệ thống, đèn báo sẽ bật sáng. 
g. Rơle 
Cung cấp năng lượng cho mô tơ DC và ECU ESP. 
6.6.3. Các điều khiển cụ thể 
 Tham khảo thêm