Giáo trình Hệ thống lái điện tử (Ngành: Công nghệ ô tô - Trình độ Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Hòa Bình Xuân Lộc

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:44

Thêm vào BST

Báo xấu

3
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung của giáo trình Hệ thống lái điện tử (Ngành: Công nghệ ô tô - Trình độ Cao đẳng) bao gồm các bài sau: Bài 1: Tổng quan về hệ thống lái điều khiển bằng điện tử; Bài 2: Cấu tạo và nguyên lý làm việc hệ thống lái điều khiển bằng điện tử; Bài 3: Hệ thống điện điều khiển hệ thống lái điện tử; Bài 4: Phương pháp kiểm tra BDSC hệ thống lái điều khiển bằng điện tử. Mời các bạn cùng tham khảo giáo trình để biết thêm nội dung chi tiết!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Hệ thống lái điện tử (Ngành: Công nghệ ô tô - Trình độ Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Hòa Bình Xuân Lộc

TÒA GIÁM MỤC XUÂN LỘC TRƯỜNG CAO ĐẲNG HÒA BÌNH XUÂN LỘC GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: HỆ THỐNG LÁI ĐIỆN TỬ NGÀNH: CÔNG NGHỆ Ô TÔ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-CĐHBXL ngày ..… tháng ....... năm…….. của Hiệu Trưởng Trường Cao đẳng Hòa Bình Xuân Lộc) Đồng Nai, năm 2021 (Lưu hành nội bộ)
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 1
LỜI GIỚI THIỆU Hệ thống lái điện tử là một công nghệ tiên tiến được sử dụng để thay thế các hệ thống lái truyền thống bằng cơ cấu lái thủy lực hoặc cơ học. Hệ thống này hoạt động dựa trên các cảm biến, bộ điều khiển và động cơ điện để cung cấp khả năng điều khiển chính xác và hiệu quả hơn cho xe. Thay vì sử dụng các cơ cấu cơ học phức tạp, hệ thống lái điện tử sử dụng tín hiệu điện để điều khiển chuyển động của bánh xe, giúp giảm trọng lượng xe và cải thiện tính năng lái, đồng thời cung cấp các tính năng hỗ trợ lái xe như điều chỉnh vô-lăng theo tốc độ, khả năng tự động cân bằng và hỗ trợ giữ làn đường. Công nghệ này không chỉ nâng cao sự thoải mái và an toàn cho người lái mà còn góp phần giảm tiêu thụ năng lượng và cải thiện hiệu suất tổng thể của xe.. Nhằm tạo điều kiện cho người học có một bộ tài liệu tham khảo mang tính tổng hợp, thống nhất và mang tính thực tiễn sâu hơn. Nhóm người dạy chúng tôi đề xuất và biên soạn Giáo trình hệ thống lái điện tử dành riêng cho người học trình độ Cao đẳng. Nội dung của giáo trình bao gồm các Bài sau: Bài 1: Tổng quan về hệ thống lái điều khiển bằng điện tử Bài 2: Cấu tạo và nguyên lý làm việc hệ thống lái điều khiển bằng điện tử Bài 3: Hệ thống điện điều khiển hệ thống lái điện tử Bài 4: Phương pháp kiểm tra BDSC hệ thống lái điều khiển bằng điện tử Trong quá trình biên soạn, chúng tôi đã tham khảo và trích dẫn từ nhiều tài liệu được liệt kê tại mục Danh mục tài liệu tham khảo. Chúng tôi chân thành cảm ơn các tác giả của các tài liệu mà chúng tôi đã tham khảo. Bên cạnh đó, giáo trình cũng không thể tránh khỏi những sai sót nhất định. Nhóm tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, phản hồi từ quý đồng nghiệp, các bạn người học và bạn đọc. Trân trọng cảm ơn./. Đồng Nai, ngày tháng năm 2021 Tham gia biên soạn 1. Chủ biên ThS. Nguyễn Mạnh Hùng 2. ThS. Trần Thế Liên 3. ThS. Nguyễn Hoàng Luân 4. Ks. Nguyễn Đào Vũ 5. Th.S. Nguyễn Đức Quý 2
MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU .......................................................................................................... 2 MỤC LỤC....................................................................................................................... 3 GIÁO TRÌNH MÔN HỌC ............................................................................................ 4 BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN TỬ.......... 12 BÀI 2: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC HỆ THỐNG LÁI ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN TỬ ....................................................................................................................... 26 BÀI 3: HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG LÁI ĐIỆN TỬ .......................... 31 BÀI 4: PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA BDSC HỆ THỐNG LÁI ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN TỬ .................................................................................................................................. 37 3
GIÁO TRÌNH MÔN HỌC 1. Tên môn học: HỆ THỐNG LÁI ĐIỆN TỬ 2. Mã môn học: MĐ22 3. Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học: 3.1. Vị trí: Giáo trình dành cho người học trình độ Cao đẳng tại trường Cao đẳng Hòa Bình Xuân Lộc. 3.2. Tính chất: Là mô đun chuyên môn nghề. 3.3. Ý nghĩa và vai trò của môn học: môn học này dành cho đối tượng là người học thuộc chuyên ngành Công nghệ ô tô. Môn học này đã được đưa vào giảng dạy tại trường Cao đẳng Hòa Bình Xuân Lộc từ năm 2021 đến nay. Nội dung chủ yếu của môn học này nhằm cung cấp các kiến thức thuộc lĩnh vực hệ thống lái điện tử: Hệ thống lái điện tử cung cấp một loạt các kiến thức quan trọng về cách điều khiển và tối ưu hóa hiệu suất lái của phương tiện. Nó bao gồm hiểu biết về các thành phần chính như cảm biến, bộ điều khiển và động cơ điện, cùng với nguyên lý hoạt động của chúng trong việc chuyển đổi tín hiệu điện thành lực điều khiển chính xác cho hệ thống lái. Hệ thống này cũng cung cấp thông tin về cách điều chỉnh vô-lăng dựa trên tốc độ và điều kiện lái, các tính năng hỗ trợ an toàn như giữ làn đường và cảnh báo va chạm, cũng như việc tích hợp với các hệ thống điều khiển khác của xe để cải thiện hiệu suất tổng thể. Ngoài ra, nó giúp nắm bắt các lợi ích của việc giảm trọng lượng cơ cấu lái và tiết kiệm năng lượng, đồng thời nâng cao sự thoải mái và an toàn cho người lái. . 4. Mục tiêu của môn học: 4.1. Về kiến thức: A1. Trình bày đúng nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại, ưu nhược điểm của hệ thống lái điều khiển điện tử A2. Nắm được quy trình bảo dưỡng bộ trợ lực lái điện và tổ chức nơi làm việc hợp lý. A3. Nắm vững cách sử dụng, bảo quản đúng kĩ thuật các thiết bị, dụng cụ thường dùng để tháo lắp và điều chỉnh bộ trợ lực lái điện. A4. Hiểu và sử dụng đúng vật liệu bôi trơn cần thiết. A5. Nắm vững cấu tạo và nguyên lý hoạt động của trợ lực lái điện, hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng của trợ lực lái điện. A6. Biết tiếng Anh cơ bản và nhóm từ kỹ thuật. A7. Biết cách lập phiếu nghiệm thu, bàn giao A8. Nắm vững các quy định về an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp 4
4.2. Về kỹ năng: B1. Chuẩn bị đủ các thiết bị, dụng cụ dùng tháo, lắp, bảo dưỡng bộ trợ lực lái điện: thiết bị nâng hạ, đồng hồ áp suất ... B2. Bố trí nơi làm việc và tổ chức quá trình làm việc hợp lý. B3. Sử dụng và bảo quản các thiết bị, dụng cụ đúng kỹ thuật . B4. Đánh giá đúng hoạt động của bộ trợ lực lái điện, điều chỉnh sự hoạt động, bôi trơn...theo đúng yêu cầu kỹ thuật. B5. Bảo đảm an toàn, vệ sinh công nghiệp. 4.3. Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: C1. Thực hiện đúng quy trình kiểm tra hoạt động của bộ trợ lực lái điện trước và sau khi bảo dưỡng. Tổ chức công việc hợp lý. C2. Sử dụng, bảo quản đúng kỹ thuật các dụng cụ kiểm tra, dụng cụ chuyên dùng. C3. Đánh giá chính xác hoạt động, điều chỉnh sự hoạt động của hệ thống lái điện đúng yêu cầu kỹ thuật. C4. Sử dụng cẩm nang sửa chữa hiệu quả. C5. Bảo đảm thời gian theo yêu cầu.. 5. Nội dung của môn học 5.1. Chương trình khung Thời gian học tập Thực hành/ STT MÔN HỌC/ MÔ ĐUN Số Lý thực Tổng Kiểm tín tập/ bài cộng thuyết tra chỉ tập/ thảo luận I. Các môn chung 21 435 172 240 23 MH01 Giáo dục chính trị 4 75 41 29 5 MH02 Pháp luật 2 30 18 10 2 MH03 Giáo dục thể chất 2 60 5 51 4 5
MH04 Giáo dục Quốc phòng và An ninh 4 75 36 35 4 MH05 Tin học 3 75 15 58 2 MH06 Tiếng Anh 6 120 57 57 6 II. Các môn/mô đun cơ sở 21 390 192 169 29 MH07 An toàn lao động 1 15 13 2 MH08 Tổ chức sản xuất 1 15 13 2 MH09 Vẽ kỹ thuật 2 45 13 30 2 Dung sai lắp ghép và Đo lường kỹ MH10 2 30 27 3 thuật MH11 Vật liệu cơ khí 2 30 27 3 MH12 AutoCad 2 45 15 27 3 MH13 Cơ kỹ thuật 2 30 27 3 MH14 Kỹ thuật điện - Điện tử 2 45 15 26 4 MH15 Tiếng anh chuyên ngành 3 45 42 3 MĐ01 Nguội cơ bản 2 45 43 2 MĐ02 Hàn cơ bản 2 45 43 2 Các môn học/mô đun chuyên môn III. 69 1500 480 889 131 nghề MH16 Nguyên lý động cơ đốt trong 2 30 27 3 Kỹ thuật chung về ô tô và công nghệ MĐ03 2 45 15 25 5 sửa chữa Bảo dưỡng - Sửa chữa cơ cấu trục MĐ04 4 105 15 80 10 khuỷu - thanh truyền Bảo dưỡng - Sửa chữa cơ cấu phân MĐ05 3 60 15 41 4 phối khí 6
Bảo dưỡng - Sửa chữa hệ thống bôi MĐ06 2 45 15 25 5 trơn và làm mát Bảo dưỡng - Sửa chữa hệ thống MĐ07 3 60 15 39 6 nhiên liệu động cơ xăng dùng BCHK Bảo dưỡng - Sửa chữa hệ thống MĐ08 3 75 15 54 6 nhiên liệu động cơ diesel MĐ09 Bảo dưỡng - Sửa chữa hệ thống lái 2 45 15 25 5 Bảo dưỡng - Sửa chữa trang bị điện MĐ10 6 135 45 80 10 ô tô Bảo dưỡng - Sửa chữa hệ thống MĐ11 3 60 15 39 6 phanh MĐ12 Kỹ thuật lái xe 3 60 15 39 6 Bảo dưỡng - Sửa chữa hệ thống MĐ13 5 105 30 67 8 truyền lực Bảo dưỡng - Sửa chữa hệ thống di MĐ14 2 45 15 25 5 chuyển MH17 Lý thuyết ô tô 2 30 27 3 Bảo dưỡng - Sửa chữa hệ thống MĐ15 4 90 30 52 8 phun xăng điện tử Bảo dưỡng - Sửa chữa bơm cao áp MĐ16 3 75 15 54 6 điều khiển điện tử Bảo dưỡng - Sửa chữa hệ thống điều MĐ17 3 75 15 54 6 khiển bằng khí nén Bảo dưỡng - Sửa chữa Hệ thống MĐ18 3 75 15 54 6 phanh ABS MĐ19 Chẩn đoán trạng thái kỹ thuật ô tô 5 120 30 82 8 Bảo dưỡng - Sửa chữa hộp số tự MĐ20 3 75 15 54 6 động 7
MH18 Nhiệt kỹ thuật 2 30 27 3 Công nghệ khí nén - thuỷ lực ứng MH19 2 30 27 3 dụng Công nghệ chế tạo phụ tùng và phục MH20 2 30 27 3 hồi chi tiết Thực tập sản xuất/ Thực tập xí IV. 9 375 95 265 15 nghiệp/ Chuyên đề. MĐ21 Thực tập xí nghiệp 7 315 65 245 5 MĐ22 Chuyên đề Hệ thống lái điện tử 1 30 15 10 5 Chuyên đề Hệ thống an toàn và tiện MĐ23 1 30 15 10 5 nghi trên ô tô Tổng số giờ chuẩn 120 2700 939 1563 198 5.2. Chương trình chi tiết môn học Thời gian Số Tổng Lý Thực hành, Kiểm Tên các bài trong chuyên đề TT số thuyết thảo luận, tra bài tập I Nội dung 1 Bài 1: Tổng quan về hệ thống lái điều khiển 4 2 2 bằng điện tử 2 Bài 2: Cấu tạo và nguyên lý làm việc hệ 4 2 2 thống lái điều khiển bằng điện tử 3 Bài 3: Hệ thống điện điều khiển hệ thống lái 8 4 2 2 điện tử 4 Bài 4: Phương pháp kiểm tra BDSC hệ 14 7 4 3 thống lái điều khiển bằng điện tử II Nội dung báo cáo (đính kèm mẫu) III Đánh giá/Nhận xét báo cáo 8
Cộng 30 15 10 5 6. Điều kiện thực hiện môn học: 6.1. Phòng học Lý thuyết/Thực hành: Phòng máy tính. 6.2. Trang thiết bị dạy học: Phòng máy vi tính, bảng, phấn, tô vít. 6.3. Học liệu, dụng cụ, mô hình, phương tiện: Giáo trình, mô hình học tập,… 6.4. Các điều kiện khác: Người học tìm hiểu thực tế về công tác xây dựng phương án khắc phục và phòng ngừa rủi ro tại doanh nghiệp. 7. Nội dung và phương pháp đánh giá: 7.1. Nội dung: - Kiến thức: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức - Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kỹ năng. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp. + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. 7.2. Phương pháp: Người học được đánh giá tích lũy môn học như sau: 7.2.1. Cách đánh giá - Áp dụng quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy ban hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-LĐTBXH, ngày 13/3/2017 của Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội. - Hướng dẫn thực hiện quy chế đào tạo áp dụng tại Trường Cao đẳng Hòa Bình Xuân Lộc như sau: Điểm đánh giá Trọng số + Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) 40% + Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2) + Điểm thi kết thúc môn học 60% 9
7.2.2. Phương pháp đánh giá Phương pháp Phương pháp Hình thức Chuẩn đầu ra Số Thời điểm đánh giá tổ chức kiểm tra đánh giá cột kiểm tra Tự luận/ A1, A2, A3, A4, Viết/ Thường xuyên Trắc nghiệm/ B1, B2, B3, 1 Sau 8 giờ. Thuyết trình Báo cáo C1, C2, C3 Tự luận/ Viết/ A5, A6, A7, A8, Định kỳ Trắc nghiệm/ 2 Sau 26 giờ Thuyết trình B4, B5, C4, C5 Báo cáo A1, A2, A3, A4, A5, Kết thúc môn Tự luận và A6 ,A7, Viết 1 Sau 30 giờ học trắc nghiệm B1, B2, B3, B4, B5, C1, C2, C3, C4, C5 7.2.3. Cách tính điểm - Điểm đánh giá thành phần và điểm thi kết thúc môn học được chấm theo thang điểm 10 (từ 0 đến 10), làm tròn đến một chữ số thập phân. - Điểm môn học là tổng điểm của tất cả điểm đánh giá thành phần của môn học nhân với trọng số tương ứng. Điểm môn học theo thang điểm 10 làm tròn đến một chữ số thập phân, sau đó được quy đổi sang điểm chữ và điểm số theo thang điểm 4 theo quy định của Bộ Lao động Thương binh và Xã hội về đào tạo theo niên chế. 8. Hướng dẫn thực hiện môn học 8.1. Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng Cao đẳng công nghệ ô tô 8.2. Phương pháp giảng dạy, học tập môn học 8.2.1. Đối với người dạy * Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: thuyết trình ngắn, nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, bài tập tình huống, câu hỏi thảo luận…. * Bài tập: Phân chia nhóm nhỏ thực hiện bài tập theo nội dung đề ra. * Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề ra. * Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân công các thành viên trong nhóm tìm hiểu, nghiên cứu theo yêu cầu nội dung trong bài học, cả nhóm thảo luận, trình bày nội dung, ghi chép và viết báo cáo nhóm. 10
8.2.2. Đối với người học: Người học phải thực hiện các nhiệm vụ như sau: - Nghiên cứu kỹ bài học tại nhà trước khi đến lớp. Các tài liệu tham khảo sẽ được cung cấp nguồn trước khi người học vào học môn học này (trang web, thư viện, tài liệu...) - Tham dự tối thiểu 70% các buổi giảng lý thuyết. Nếu người học vắng >30% số tiết lý thuyết phải học lại môn học mới được tham dự kì thi lần sau. - Tự học và thảo luận nhóm: là một phương pháp học tập kết hợp giữa làm việc theo nhóm và làm việc cá nhân. Một nhóm gồm 8-10 người học sẽ được cung cấp chủ đề thảo luận trước khi học lý thuyết, thực hành. Mỗi người học sẽ chịu trách nhiệm về 1 hoặc một số nội dung trong chủ đề mà nhóm đã phân công để phát triển và hoàn thiện tốt nhất toàn bộ chủ đề thảo luận của nhóm. - Tham dự đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ. - Tham dự thi kết thúc môn học. - Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học. 9. Tài liệu tham khảo: [1] KS Trần Minh Tuấn, Công nghệ và ứng dụng hệ thống lái điện tử, NXB Giao thông Vận tải, 2017. [2] KS Lê Thị Hoa, Hướng dẫn kỹ thuật hệ thống lái điện tử, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM, 2018. [3] KS Phạm Văn Hải, Sửa chữa và bảo trì hệ thống lái điện tử, NXB Kinh tế, 2019. 11
BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN TỬ ❖ GIỚI THIỆU BÀI 1 Hệ thống lái điều khiển bằng điện tử đại diện cho một bước tiến quan trọng trong công nghệ ô tô, mang đến sự cải thiện đáng kể về hiệu suất lái và an toàn. Thay vì sử dụng cơ cấu lái truyền thống như lái cơ học hoặc thủy lực, hệ thống này áp dụng các cảm biến, bộ điều khiển điện tử và động cơ điện để điều chỉnh và tối ưu hóa phản hồi của vô-lăng. Việc tích hợp các cảm biến giúp hệ thống nhận diện và phản ứng nhanh chóng với điều kiện đường xá và hành vi của người lái, trong khi các bộ điều khiển điện tử xử lý các tín hiệu để điều chỉnh lực lái một cách chính xác. Điều này không chỉ giúp giảm trọng lượng và cải thiện hiệu suất năng lượng của xe, mà còn nâng cao tính năng hỗ trợ lái như tự động điều chỉnh vô-lăng theo tốc độ, hỗ trợ giữ làn đường và cảnh báo va chạm, từ đó mang lại trải nghiệm lái xe an toàn và thoải mái hơn. ❖ MỤC TIÊU BÀI 1 Sau khi học xong Bài này, người học có khả năng: ➢ Về kiến thức: + Phát biểu được khái niệm, phân loại, hệ thống lái điều khiển bằng điện tử + Trình bày được thành phần cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống lái điều khiển bằng điện tử ➢ Về kỹ năng: + Nhận dạng đúng thành phần và vị trí lắp đặt trên động cơ ➢ Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Chấp hành đúng quy trình, quy phạm trong nghề công nghệ ô tô + Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỉ của học viên. ❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI 1 - Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập BÀI 1 (cá nhân hoặc nhóm). - Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (BÀI 1) trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống BÀI 1 theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định. ❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 1 - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: phòng học theo tiêu chuẩn - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác 12
- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Bài trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan. - Các điều kiện khác: Không có ❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI 1 - Nội dung: ✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức ✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kỹ năng. ✓ Năng lực tực chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. - Phương pháp: ✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng) ✓ Kiểm tra định kỳ: không có 13
❖ NỘI DUNG BÀI 1 1. Tổng Quan Về Hệ Thống Lái Điện Hệ thống lái điện, hay còn gọi là hệ thống lái điện tử, đã trở thành một phần quan trọng trong thiết kế hiện đại của các phương tiện giao thông. Đây là công nghệ tiên tiến thay thế các hệ thống lái cơ học và thủy lực truyền thống bằng các cơ cấu điện tử và cảm biến, nhằm cải thiện hiệu suất lái, tính an toàn và sự thoải mái của người điều khiển. 1.1. Khái Niệm và Vai Trò Hệ thống lái điện là một hệ thống điều khiển vô-lăng của xe bằng các động cơ điện, thay vì các cơ cấu cơ học hay thủy lực. Hệ thống này sử dụng các cảm biến, bộ điều khiển điện tử và động cơ điện để điều chỉnh lực và phản hồi của vô-lăng, từ đó giúp tối ưu hóa cảm giác lái và phản hồi của xe trong các điều kiện khác nhau. Nó đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao độ chính xác, tính linh hoạt và an toàn khi lái xe. 1.2. Cấu Tạo Hệ Thống Hệ thống lái điện được cấu tạo bởi các thành phần chính sau: • Cảm Biến: Cảm biến là các thiết bị đo lường các yếu tố như tốc độ xe, góc lái, và lực tác động lên vô-lăng. Thông tin từ các cảm biến được gửi đến bộ điều khiển để xử lý. • Bộ Điều Khiển Điện Tử (ECU): Bộ điều khiển điện tử xử lý các tín hiệu từ cảm biến và điều chỉnh hoạt động của động cơ điện. Nó đảm nhận vai trò quan trọng trong việc tính toán và điều chỉnh lực lái dựa trên các yếu tố môi trường và yêu cầu của người lái. • Động Cơ Điện: Động cơ điện thực hiện các điều chỉnh cơ học trên hệ thống lái. Tùy vào thiết kế, động cơ điện có thể là loại gắn trực tiếp vào vô-lăng (hệ thống EPS - Electric Power Steering) hoặc gắn vào các bộ phận truyền động khác của hệ thống lái. • Cơ Cấu Truyền Động: Cơ cấu truyền động chuyển đổi lực từ động cơ điện thành chuyển động cơ học để điều chỉnh góc quay của bánh xe. • Hệ Thống Nguồn Điện: Cung cấp năng lượng cho các thành phần điện tử và động cơ điện trong hệ thống. Hệ thống nguồn điện thường được kết nối với nguồn điện chính của xe hoặc có thể bao gồm các nguồn điện phụ. 1.3. Nguyên Lý Hoạt Động Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái điện dựa trên việc sử dụng tín hiệu điện để điều khiển lực lái. Các bước hoạt động chính như sau: - Nhận Dữ Liệu: Các cảm biến liên tục theo dõi các thông số liên quan đến điều kiện lái, chẳng hạn như tốc độ xe và góc lái. Dữ liệu từ các cảm biến được gửi đến bộ điều khiển điện tử. 14
- Xử Lý Dữ Liệu: Bộ điều khiển điện tử nhận dữ liệu từ cảm biến và tính toán các điều chỉnh cần thiết dựa trên các yếu tố như tốc độ xe, điều kiện đường, và yêu cầu của người lái. - Điều Chỉnh Lực Lái: Dựa trên các tính toán, bộ điều khiển điều chỉnh hoạt động của động cơ điện. Động cơ điện tác động lên cơ cấu truyền động để điều chỉnh góc quay của bánh xe, giúp đáp ứng nhanh chóng và chính xác với các yêu cầu lái. - Phản Hồi và Tinh Chỉnh: Hệ thống liên tục điều chỉnh lực lái để phù hợp với điều kiện lái và yêu cầu của người lái. Các điều chỉnh này có thể bao gồm việc làm tăng hoặc giảm lực phản hồi của vô-lăng để cải thiện cảm giác lái và ổn định xe. 1.4. Ưu Điểm và Nhược Điểm Ưu Điểm: • Cải Thiện Hiệu Suất Lái: Cung cấp phản hồi chính xác và linh hoạt dựa trên điều kiện lái và yêu cầu của người lái. • Tiết Kiệm Năng Lượng: Giảm tiêu thụ năng lượng so với các hệ thống lái thủy lực truyền thống nhờ vào việc loại bỏ các bơm và cơ cấu cơ học. • Tính An Toàn Cao: Cung cấp các tính năng hỗ trợ an toàn như tự động điều chỉnh vô-lăng, giữ làn đường và cảnh báo va chạm. • Dễ Dàng Điều Chỉnh: Cho phép điều chỉnh lực lái dễ dàng thông qua các thiết lập trong bộ điều khiển điện tử. Nhược Điểm: • Chi Phí Cao: Hệ thống lái điện có thể có chi phí lắp đặt và bảo trì cao hơn so với các hệ thống truyền thống. • Phụ Thuộc Vào Nguồn Điện: Hoạt động của hệ thống hoàn toàn phụ thuộc vào nguồn điện, có thể gặp vấn đề nếu có sự cố về điện hoặc hệ thống nguồn. 1.5. Ứng Dụng và Tương Lai Hệ thống lái điện đang ngày càng được áp dụng rộng rãi trong các phương tiện giao thông hiện đại, từ xe hơi cá nhân đến xe tải và xe bus. Trong tương lai, công nghệ này có thể được phát triển để tích hợp nhiều tính năng thông minh hơn, như hỗ trợ lái tự động và kết nối với các hệ thống điều khiển khác trong xe. Sự phát triển của hệ thống lái điện không chỉ hứa hẹn cải thiện trải nghiệm lái xe mà còn góp phần vào việc phát triển các công nghệ lái xe tự động và an toàn hơn. 2. Phân loại 2.1. Hệ Thống Lái Điện Kiểu Cột (Column Type EPS) 2.1.1. Cấu Trúc 15
Hệ thống lái điện kiểu cột có mô-tơ điện được gắn trực tiếp lên cột lái. Điều này giúp tiết kiệm không gian và dễ dàng tích hợp vào các thiết kế xe hiện đại. Cấu trúc của hệ thống này bao gồm: • Cột lái • Mô-tơ điện • Hộp điều khiển điện tử (ECU) • Cảm biến mô-men 2.1.2. Nguyên Lý Hoạt Động Khi người lái xoay vô-lăng, cảm biến mô-men trên cột lái sẽ phát hiện lực và hướng xoay. Tín hiệu từ cảm biến này được truyền tới ECU, nơi các tính toán cần thiết để xác định mức độ hỗ trợ từ mô-tơ điện được thực hiện. Mô-tơ điện sau đó tạo ra lực để hỗ trợ người lái, giúp việc điều khiển xe trở nên nhẹ nhàng và chính xác hơn. 2.1.3. Ưu Điểm và Nhược Điểm • Ưu Điểm: • Dễ dàng tích hợp vào các thiết kế xe hiện có • Chi phí sản xuất thấp hơn so với các loại EPS khác • Tiết kiệm không gian trong khoang động cơ • Nhược Điểm: • Hiệu suất có thể bị ảnh hưởng trong các điều kiện lái khắc nghiệt • Khả năng tản nhiệt của mô-tơ có thể hạn chế do vị trí gắn kết 2.2. Hệ Thống Lái Điện Kiểu Giá Đỡ (Rack Type EPS) 2.2.1. Cấu Trúc Hệ thống lái điện kiểu giá đỡ có mô-tơ điện và hộp điều khiển gắn trực tiếp lên giá đỡ lái. Cấu trúc này bao gồm: • Giá đỡ lái • Mô-tơ điện • Hộp điều khiển điện tử (ECU) • Cảm biến mô-men và cảm biến vị trí 2.2.2. Nguyên Lý Hoạt Động Tương tự như EPS kiểu cột, cảm biến trên giá đỡ sẽ phát hiện lực và hướng xoay từ người lái. Tín hiệu này được truyền tới ECU để điều khiển mô-tơ điện, tạo ra lực hỗ trợ trực tiếp lên giá đỡ, giúp xe di chuyển theo hướng mong muốn một cách dễ dàng và chính xác. 16
2.2.3. Ưu Điểm và Nhược Điểm • Ưu Điểm: • Cải thiện hiệu suất lái trong các điều kiện khắc nghiệt • Khả năng tản nhiệt tốt hơn • Độ chính xác cao hơn trong việc điều khiển hướng • Nhược Điểm: • Chi phí sản xuất cao hơn • Khó khăn trong việc tích hợp vào các thiết kế xe hiện có 2.3. Hệ Thống Lái Điện Kiểu Bánh Răng (Pinion Type EPS) 2.3.1. Cấu Trúc Hệ thống lái điện kiểu bánh răng có mô-tơ điện gắn trực tiếp lên bánh răng trong hệ thống lái. Cấu trúc của hệ thống này bao gồm: • Bánh răng lái • Mô-tơ điện • Hộp điều khiển điện tử (ECU) • Cảm biến mô-men và cảm biến vị trí 2.3.2. Nguyên Lý Hoạt Động Khi người lái xoay vô-lăng, cảm biến phát hiện mô-men xoắn và vị trí xoay của bánh răng. Tín hiệu này được truyền tới ECU để điều khiển mô-tơ điện, tạo ra lực hỗ trợ trực tiếp lên bánh răng, giúp việc điều khiển xe trở nên nhẹ nhàng và chính xác. 2.3.3. Ưu Điểm và Nhược Điểm • Ưu Điểm: • Độ chính xác cao trong việc điều khiển hướng • Hiệu suất tốt trong các điều kiện lái khắc nghiệt • Nhược Điểm: • Chi phí sản xuất cao • Khó khăn trong việc tích hợp vào các thiết kế xe hiện có 2.4. Hệ Thống Lái Điện Kiểu Trục Song Song (Dual Pinion EPS) 2.4.1. Cấu Trúc Hệ thống lái điện kiểu trục song song sử dụng hai bánh răng lái cùng với mô-tơ điện để tạo lực hỗ trợ. Cấu trúc của hệ thống này bao gồm: 17
• Hai bánh răng lái • Mô-tơ điện • Hộp điều khiển điện tử (ECU) • Cảm biến mô-men và cảm biến vị trí 2.4.2. Nguyên Lý Hoạt Động Khi người lái xoay vô-lăng, cảm biến phát hiện mô-men xoắn và vị trí xoay của bánh răng. Tín hiệu này được truyền tới ECU để điều khiển mô-tơ điện, tạo ra lực hỗ trợ trực tiếp lên cả hai bánh răng, giúp việc điều khiển xe trở nên nhẹ nhàng và chính xác hơn. 2.4.3. Ưu Điểm và Nhược Điểm • Ưu Điểm: • Độ chính xác rất cao trong việc điều khiển hướng • Hiệu suất tối ưu trong các điều kiện lái khắc nghiệt • Tăng cường độ bền và khả năng chịu tải • Nhược Điểm: • Chi phí sản xuất rất cao • Khó khăn trong việc tích hợp vào các thiết kế xe hiện có 3. Các phương pháp điều khiển lái điện 3.1. Điều Khiển Tốc Độ Mô-tơ 3.1.1. Phương Pháp PWM (Pulse Width Modulation) Phương pháp điều khiển PWM sử dụng tín hiệu xung để điều chỉnh công suất đầu ra của mô- tơ. Điều này cho phép điều chỉnh mức độ hỗ trợ lái một cách linh hoạt và hiệu quả. Tín hiệu PWM được tạo ra bằng cách thay đổi độ rộng của xung trong một chu kỳ nhất định. Khi độ rộng xung tăng, công suất đầu ra của mô-tơ tăng, và ngược lại. • Ưu Điểm: • Điều khiển linh hoạt và hiệu quả. • Dễ dàng tích hợp với các vi điều khiển và bộ điều khiển số. • Nhược Điểm: • Có thể tạo ra nhiễu điện từ (EMI) nếu không được thiết kế cẩn thận. • Yêu cầu bộ lọc để loại bỏ nhiễu từ tín hiệu PWM. 3.1.2. Điều Khiển V/F (Voltage/Frequency Control) Phương pháp điều khiển V/F điều chỉnh điện áp và tần số cấp cho mô-tơ để kiểm soát tốc độ quay của nó. Đây là phương pháp phổ biến trong các hệ thống yêu cầu độ chính xác cao. Bằng 18
cách điều chỉnh tỉ lệ giữa điện áp và tần số, mô-tơ có thể hoạt động mượt mà và chính xác hơn. • Ưu Điểm: • Độ chính xác cao trong việc điều khiển tốc độ mô-tơ. • Giảm thiểu rung động và tiếng ồn. • Nhược Điểm: • Phức tạp trong việc thiết kế và triển khai. • Yêu cầu phần cứng và phần mềm điều khiển phức tạp. 3.2. Điều Khiển Vị Trí 3.2.1. Điều Khiển PID (Proportional-Integral-Derivative) Điều khiển PID là một trong những phương pháp điều khiển cổ điển và phổ biến nhất trong kỹ thuật điều khiển tự động. Phương pháp này sử dụng ba tham số chính: tỷ lệ (P), tích phân (I), và đạo hàm (D) để điều chỉnh vị trí của mô-tơ. Mỗi tham số có một vai trò cụ thể: • Tham số tỷ lệ (P) điều chỉnh độ nhạy của hệ thống đối với sai lệch vị trí. • Tham số tích phân (I) điều chỉnh tích lũy sai số qua thời gian để loại bỏ sai lệch lâu dài. • Tham số đạo hàm (D) điều chỉnh tốc độ thay đổi của sai số để giảm thiểu dao động. • Ưu Điểm: • Độ chính xác cao trong việc điều khiển vị trí. • Ổn định và đáng tin cậy. • Nhược Điểm: • Cần điều chỉnh tham số cẩn thận để đạt hiệu suất tối ưu. • Phản ứng chậm trong một số trường hợp do tích lũy sai số. 3.2.2. Điều Khiển Thích Ứng (Adaptive Control) Điều khiển thích ứng tự động điều chỉnh các tham số điều khiển dựa trên điều kiện hoạt động thực tế của hệ thống. Phương pháp này sử dụng các thuật toán học máy và trí tuệ nhân tạo để liên tục tối ưu hóa hiệu suất và độ ổn định của hệ thống lái điện. • Ưu Điểm: • Khả năng tự động điều chỉnh và tối ưu hóa theo điều kiện hoạt động. • Tăng cường hiệu suất và độ chính xác trong các điều kiện thay đổi. • Nhược Điểm: • Phức tạp trong thiết kế và triển khai. 19