Nghiên cứu hệ thống truyền lực, hệ thống trợ lực lái chủ động và các hệ thống an toàn ổn định trên xe BMW activehybrid x6 đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ kỹ thuật ô tô

HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN XE BMW ACTIVEHYBRID X6

Tổng quan về dòng xe BMW ActiveHybrid X6

Dòng xe BMW Active Hybrid X6 (E72) ra mắt tại Frankfurt Motor Show 2009, thể hiện tham vọng dẫn đầu của BMW trong lĩnh vực xe điện và hybrid Đây là sự kết hợp đầu tiên giữa ý tưởng "Sport Activity Coupe" và hệ thống truyền lực full hybrid, tạo ra một mẫu xe lai điện mạnh mẽ Sản phẩm này kết hợp động cơ đốt trong mạnh mẽ nhất với các máy điện hiện đại, mang đến hệ thống truyền lực hoàn hảo về sức mạnh và hiệu suất.

BMW ActiveHybrid X6 là thiết kế quan trọng trong giai đoạn 2 của chiến lược nghiên cứu và phát triển ý tưởng BMW EfficientDynamic, tập trung tăng cường hiệu suất cho các mẫu xe của hãng Dòng xe này được phát triển dựa trên khái niệm "Best of Hybrid", kết hợp những bộ phận tốt nhất để đạt được hai chỉ tiêu quan trọng: tăng hiệu suất hoạt động đáng kể và giảm 20% lượng nhiên liệu tiêu thụ, đồng thời đáp ứng các tiêu chuẩn pháp lý và giảm lượng CO2 sinh ra.

Hệ thống động cơ của BMW ActiveHybrid X6 bao gồm động cơ xăng V8 400 hp với công nghệ tăng áp kép và hệ thống phun xăng điện tử, kết hợp với hai động cơ điện có công suất 91 hp và 86 hp Nhờ đó, tổng công suất của xe đạt tới 480 hp và mômen xoắn cực đại xấp xỉ 780 Nm.

Sự kết hợp hoàn hảo giữa ba bộ phận cung cấp công suất giúp tối ưu hóa hiệu suất của BMW ActiveHybrid X6 ở mọi dải tốc độ, với khả năng tăng tốc từ 0 đến 100 km/h chỉ trong 5,4 giây Xe có tốc độ tối đa được giới hạn điện tử khoảng 209 km/h, tiêu thụ nhiên liệu theo tiêu chuẩn EU vào khoảng 20% và lượng khí thải CO2 chỉ khoảng 232 gr/km, so với tiêu chuẩn động cơ V8.

Xe 4 độ full hybrid có khả năng vận hành hoàn toàn bằng điện mà không phát thải CO2, đạt tốc độ lên đến 60 km/h Khi cần thiết, động cơ đốt trong sẽ tự khởi động để hỗ trợ.

Xe BMW Active Hybrid X6 được trang bị nhiều tính năng an toàn chủ động và bị động, bao gồm hệ thống chống bó cứng phanh ABS và hệ thống cân bằng điện tử DSC, nhằm mang đến trải nghiệm tốt nhất cho khách hàng Bên cạnh đó, dòng xe này còn nổi bật với thiết kế nội thất sang trọng và hệ thống giải trí hiện đại, hứa hẹn mang lại những trải nghiệm tuyệt vời.

Tổng quan về hộp số truyền lực Active Transmission và hệ thống dẫn động bốn bánh

2.2.1 Giới thiệu tổng quan về hộp số truyền lực Active Transmission [1]

Hộp số Active Transmission là sản phẩm hợp tác giữa General Motors, BMW và Daimler, cung cấp các tỷ số truyền lực khác nhau giữa trục sơ cấp và trục thứ cấp, tương tự như hộp số truyền thống.

Các thông số hoạt động của xe được tối ưu hóa nhờ vào cơ chế truyền lực chủ động với hai chế độ Sự kết hợp giữa hai hệ thống cung cấp công suất tự động điều chỉnh giúp nâng cao hiệu suất làm việc và động học trong mọi chế độ truyền lực Hộp số truyền lực chủ động có 7 cấp số tiến, bao gồm 4 tay số cố định và 2 chế độ tỷ số truyền biến thiên (CVT) Trong 4 tay số cố định, tốc độ động cơ đốt trong liên kết chặt chẽ với tốc độ quay của trục thứ cấp, trong khi 2 chế độ CVT cho phép tỷ số truyền lực thay đổi liên tục Hai chế độ này, gọi là ECVT, được điều chỉnh điện tử thông qua hai máy điện kết nối với hộp số Các máy điện này đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ động cơ đốt trong và thu hồi năng lượng phanh.

Xe sử dụng 5 động cơ và chuyển đổi năng lượng qua 3 bộ bánh răng hành tinh cùng 4 bộ ly hợp nhiều đĩa Nó có 2 chế độ ECVT riêng biệt: chế độ đầu tiên hoạt động khi xe chạy ở tốc độ thấp hoặc dừng tạm thời, trong khi chế độ thứ hai được kích hoạt khi xe di chuyển ở tốc độ cao.

Khi xe hoạt động ở chế độ thông thường sau khi dừng tạm thời và tốc độ thấp, một máy điện sẽ được kích hoạt để cung cấp công suất cần thiết Khi người lái yêu cầu thêm công suất hoặc tăng tốc, máy điện thứ hai sẽ tự động kích hoạt động cơ đốt trong để hỗ trợ thêm Trong giai đoạn này, máy điện thứ hai đóng vai trò là máy phát điện, cung cấp điện năng cho các hệ thống khác trên xe Khi xe đạt tốc độ cao và ổn định, động cơ đốt trong sẽ cung cấp phần lớn công suất cho xe thông qua các quá trình cơ khí, đồng thời một trong hai máy điện sẽ chuyển sang chế độ máy phát.

Hộp số Active Transmission không chỉ bao gồm hai máy điện mà còn có ba bộ bánh răng hành tinh và bốn bộ ly hợp nhiều đĩa Tất cả các thành phần này cùng nhau tạo nên một hệ thống giúp tối ưu hóa hiệu suất lái từ nguồn công suất của động cơ đốt trong.

Hình 2.1 Hộp số truyền lực của xe BMW ActiveHybrid X6

Bảng 2.1 Chú thích của hộp số truyền lực trên E72

Hệ thống truyền lực ActiveHybrid X6 sử dụng bánh đà kép để truyền công suất từ động cơ sang hộp số, đồng thời giảm chấn dao động từ động cơ Bánh đà kép nằm giữa động cơ và hộp số chủ động, có cấu tạo tương tự như bánh đà trong động cơ truyền thống, nhưng được trang bị cảm biến tốc độ động cơ Do không có bộ ly hợp thủy lực, hộp số được bôi trơn tự nhiên và sử dụng bơm dầu điều khiển bởi động cơ hoặc máy điện để vận hành các bộ ly hợp nhiều đĩa Mạch dầu hộp số cũng có chức năng làm mát các bộ phận bên trong.

Hộp số chủ động không sử dụng ly hợp tự hành như hộp số sàn truyền thống, mà thay vào đó, máy điện tạo ra các tốc độ khác nhau giữa trục sơ cấp và trục thứ cấp Khi xe vận hành bằng động cơ đốt trong, một trong hai máy điện cung cấp công suất, đồng thời tạo ra năng lượng điện để khởi động máy điện còn lại và tạo mômen xoắn ở trục thứ cấp, giúp xe di chuyển.

Hai máy điện hoạt động khi xe chuyển số, cung cấp mômen xoắn bổ sung cho động cơ và đảm bảo quá trình chuyển số diễn ra mượt mà khi bộ ly hợp nhiều đĩa đóng hoặc nhả Bộ điều khiển hộp số, hay còn gọi là Transmission Control Module (TCM), đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý hoạt động này.

3 Mô-tơ điện dùng để dẫn bơm dầu hộp số

5 Bộ bánh răng hành tinh số 1

7 Bộ bánh răng hành tinh số 2

8 Ly hợp nhiều đĩa số 3

9 Ly hợp nhiều đĩa số 4

11 Bộ bánh răng hành tinh số 3

12 Ly hợp nhiều đĩa số 1

13 Ly hợp nhiều đĩa số 2

TCM, là một phần của môđun điều khiển điện tử - thuỷ lực và được lắp đặt gần cacte dầu hộp số

2.2.1.1.1 Bộ ly hợp nhiều đĩa [2]

Hình 2.2 Bộ ly hợp nhiều đĩa [2]

Bộ ly hợp nhiều đĩa là thiết bị quan trọng giúp truyền mômen xoắn lớn trong không gian hạn chế, đồng thời cho phép đóng và cắt ly hợp một cách hiệu quả khi xe đang hoạt động.

Ly hợp nhiều đĩa có hai loại chính: ly hợp ướt và ly hợp khô Ly hợp ướt không chỉ giúp truyền lực mà còn hỗ trợ làm mát nhờ vào khả năng giải nhiệt từ ma sát trong quá trình hoạt động Loại ly hợp này được ứng dụng rộng rãi trong các máy gia công công nghiệp, máy gặt lúa và hộp số của các phương tiện hàng hải.

Hình 2.3 Vị trí lắp đặt của bộ ly hợp nhiều đĩa [2]

Hình 2.4 Các bộ phận của một ly hợp nhiều đĩa [2]

Một bộ ly hợp nhiều đĩa sẽ bao gồm các bộ phận:

• Inner disc: đĩa ly hợp bên trong

• Outer disc: đĩa ly hợp bên ngoài

• Separator spring: lò xo ngăn

• Drive cup: vỏ ly hợp

Bộ ly hợp nhiều đĩa hoạt động dựa trên nguyên lý vật lý điện từ, nhưng truyền mômen xoắn thông qua các bộ phận cơ khí Khi có điện, cuộn dây trở thành nam châm điện, tạo ra từ trường mạnh mẽ để hút các đĩa ly hợp Sự từ hóa của phần quay cũng góp phần tạo lực hút tới các đĩa ly hợp và phần ứng Kết quả là các đĩa ly hợp bên trong được ép chặt vào các đĩa ly hợp bên ngoài, cho phép mômen xoắn được truyền qua vỏ ly hợp tới các bộ phận truyền lực như puli, khớp nối và bánh răng.

Khi ngắt ly hợp, dòng điện sẽ được ngắt khỏi cuộn dây, dẫn đến việc các lò xo ngăn trên mặt các đĩa ly hợp tách rời, khiến ly hợp ngừng hoạt động Thỉnh thoảng, có thể xảy ra tình trạng trượt nhẹ ở bề mặt giữa các lò xo ngăn, nhưng không đáng kể.

Hình 2.6 Trước khi ngắt ly hợp nhiều đĩa [2]

Hình 2.7 Sau khi ngắt ly hợp nhiều đĩa [2]

Máy điện là một phần quan trọng trong hộp số truyền lực hybrid của BMW ActiveHybrid X6, được lắp đặt bên trong hộp số chủ động và thường được bảo vệ kỹ lưỡng Trong dòng xe E72, máy điện có thể đảm nhận nhiều vai trò khác nhau tùy thuộc vào trạng thái hoạt động Nguồn năng lượng cho máy điện được cung cấp từ bộ pin NiMH chất lượng cao nằm dưới sàn phía đuôi xe Thêm vào đó, với hệ thống phanh tái sinh, máy điện có khả năng chuyển đổi động năng phanh thành điện năng, hoạt động như một máy phát để sạc lại bộ pin điện.

Hình 2.8 Vị trí các máy điện trong hộp số chủ động [1]

Bảng 2.2 Chú thích các máy điện trên hộp số của E72 [1]

Bảng 2.3 Các thông số của các máy điện trên hộp số của E72 [1]

3 Phần quay của máy điện B

4 Trục thứ cấp của hộp số

5 Điểm nối của cảm biến vị trí trong máy điện B

6 Cuộn dây ở phần tĩnh của máy điện B

7 Điểm nối cao áp cho ba pha của máy điện A

8 Cuộn dây ở phần tĩnh của máy điện A

Thông số Máy điện A Máy điện B

Công suất tối đa 67 kW ở 3000 vòng/phút 63 kW ở 2500 vòng/phút Mômen xoắn tối đa 260 Nm ở 0 – 2500 vòng/phút 280 Nm ở 0 – 2000 vòng/phút

Tốc độ tối đa 10,500 vòng/phút 13,500 vòng/phút Điện áp định mức 300 V 300 V

Máy điện trong BMW ActiveHybrid X6 được thiết kế để nâng cao hiệu suất mà không tiêu tốn thêm nhiên liệu Khi xe tăng tốc, động cơ V8 kết hợp với hai máy điện, tối ưu hóa hiệu suất động học và hiệu quả làm việc Khi cần thêm công suất, hai máy điện cung cấp mômen xoắn bổ sung, cải thiện hiệu năng tổng thể mà không làm tăng lượng nhiên liệu tiêu thụ.

Hai máy điện, mặc dù có công suất tương đương, được điều chỉnh để phù hợp với các thiết lập chuyên biệt Cụ thể, công suất của máy thứ nhất là 91 hp và máy thứ hai là 86 hp, với mômen xoắn tối đa lần lượt là 192 lb-ft và 206 lb-ft.

CÁC HỆ THỐNG AN TOÀN TRÊN XE BMW ACTIVEHYBRID X6…38 3.1 Sự cần thiết của các hệ thống an toàn trên ô tô hiện nay

Phân loại các hệ thống an toàn trên ô tô

Hệ thống an toàn trên ô tô được chia thành hai loại: chủ động và thụ động Hệ thống an toàn chủ động bao gồm các tính năng như ABS, EBD và ESC, giúp nhận diện sớm và can thiệp vào quá trình điều khiển để giảm thiểu tai nạn Ngược lại, hệ thống an toàn thụ động như túi khí và dây đai an toàn sẽ được kích hoạt ngay khi xảy ra tai nạn, bảo vệ tài xế và hành khách khỏi chấn thương.

Hệ thống Dynamic Stability Control III trên BMW ActiveHybrid X6

3.3.1 Tổng quan hệ thống DSC III trên BMW ActiveHybrid X6 Đối với nhiều hãng xe lớn trên thế giới hiện này, việc cho ra đời một chiếc xe ngoài các yếu tố về hiệu năng, công suất thì vấn đề an toàn cho người sử dụng luôn được các nhà sản xuất ô tô đặt lên hàng đầu và hãng BMW cũng không ngoại lệ Với một hãng xe nổi tiếng lâu đời và đã khẳng định được tên tuổi trên thị trường ô tô thế giới, việc cho ra đời một chiếc xe tổng hợp đầy đủ những tiêu chuẩn về độ hoàn hảo từ hiệu năng đến chế độ an toàn là điều không phải bàn cãi Đại diện hãng xe đến từ Đức là BMW luôn là mang đến cho người dùng những dòng xe không những thể hiện được sự đẳng cấp mà còn mang đến cảm giác an tâm cho khách hàng bởi được trang bị trên đó những tính năng an toàn hiện nhất để bảo vệ con người Được ra mắt vào cuối năm 2009 và với tham vọng sẽ biến BMW ActiveHybrid X6 thành chiếc xe lai điện mạnh nhất và an toàn nhất tại thời điểm đó Chính vì thế sẽ không khó hiểu khi chiếc xe được ra mắt với hàng loạt những tính năng an toàn được trang bị trên xe như ABS, EBD, DSC… Ngoài ra, được tích hợp chung trong hệ thống Dynamic Stability Control III (DSC III) là những hệ thống an toàn mặc định khác, góp phần hỗ trợ nhau nhằm đảm bảo các hệ thống an toàn chủ lực hoạt động một cách chính xác và hiệu quả

3.3.2 Mục đích của hệ thống DSC III [4]

Dòng xe E72 được trang bị hệ thống DSC III, tương tự như các mẫu xe trước đó, nhằm nâng cao khả năng điều khiển ổn định chuyển động Mặc dù các bộ phận của hệ thống giống với DSC III trên các dòng E38/E39, nhưng phần mềm và chương trình điều khiển đã được điều chỉnh để tương thích với hệ thống dẫn động bốn bánh toàn thời gian xDrive và khả năng chạy địa hình của xe.

Các tính năng mới/được thay đổi trong hệ thống DSC III bao gồm:

• Tính năng điều khiển khi xuống dốc (Hill Decent Control/HDC)

• Tính năng kiểm soát phanh bộ vi sai (Differential Brake Control/ABD)

• Tính năng kiểm soát lực kéo (Traction control)

• Tính năng chống bó cứng phanh cải tiến (Anti-lock Braking System/ABS)

Hệ thống DSC cũng cung cấp cho người sử dụng dòng xe ActiveHybrid X6 toàn bộ các tính năng của hệ thống DSC III có trên dòng xe E38/E39 Bao gồm:

• Duy trì lực kéo trong mọi điều kiện đường sá

• Kiểm soát ổn định hướng lái (Longitudinal Stability - ổn định dọc)

• Duy trì độ ổn định ngang của xe (Lateral Stability)

• Điều khiển phanh góc hẹp (Corner Braking Control)

• Cung cấp tính năng ổn định lực phanh (Dynamic Braking Control/DBC) và kiểm soát lực phanh tối đa (Maximum Braking Control/MBC)

• Kiểm soát phân phối lực phanh điện tử (Electronic Brake Proportioning)

Hình 3.1 Sơ đồ chức năng của bộ điều khiển hệ thống DSC III [4]

3.3.3 Các bộ phận chính trong hệ thống DSC III [4]

Các bộ phận của hệ thống DSC III trên dòng xe ActiveHybrid X6 bao gồm:

• Môđun điều khiển DSC III tích hợp trong hệ thống thuỷ lực có giao tiếp mạng CAN

• Xylanh cái 2 tầng trong hệ thống phanh

• Cảm biến tốc độ bốn bánh xe (cảm biến Hall chủ động)

• Cảm biến góc đánh lái

• Cảm biến tích hợp góc quay vòng/gia tốc ngang

• Cảm biến áp suất phanh

• Công tắc điều chỉnh dòng dầu phanh

• Công tắc điều khiển đèn phanh

• Bảng đèn tín hiệu DSC

• Mạng giao tiếp CAN (DME/AGS)

• Công tắc HDC (Hill Decent Control)

3.3.3.1 Môđun điều khiển DSC III tích hợp trong hệ thống thuỷ lực [4]

Môđun điều khiển DSC III được tích hợp với hệ thống thuỷ lực, tạo thành một khối thống nhất, giúp giảm kích thước và số lượng dây dẫn cần thiết cho việc điều khiển Hơn nữa, relay mô-tơ và relay van đã được thay thế bằng một chương trình trong môđun điều khiển, do đó bộ điều khiển thuỷ lực hiện chỉ sử dụng các thành phần tối giản hơn.

• Hai van solenoid chuyển số

Hình 3.2 Môđun điều khiển DSC III trong hệ thống thuỷ lực [4]

3.3.3.2 Cảm biến áp suất phanh [4]

Cảm biến áp suất phanh được lắp đặt trong hệ thống thủy lực nhằm đo lưu lượng áp suất trong hệ thống cân bằng động học phanh - Dynamic Brake Control Thông thường, cảm biến này được đặt ở mạch điện trục cầu trước để đảm bảo hiệu suất phanh tối ưu.

Cảm biến này nhận năng lượng từ bộ điều khiển DSC và tạo ra tín hiệu điện từ trong khoảng 0,5 đến 4,5V, tùy thuộc vào lực phanh hiện tại.

Hình 3.3 Cảm biến áp suất phanh [4]

3.3.3.3 Công tắc đèn phanh (BLS) [4]

Công tắc đèn phanh có vai trò quan trọng trong việc gửi tín hiệu đến bộ điều khiển DSC, thông báo thời điểm xuất hiện lực phanh Khi tín hiệu này được nhận trong quá trình cân bằng tự động ASC (Automatic Stability Control), tín hiệu phanh sẽ bị ngắt để đảm bảo an toàn.

Hình 3.4 Công tắc đèn phanh [4]

Bơm TRC thường được đặt ở dưới xylanh chính, phía bên trái của động cơ

Trong quá trình hệ thống ASC hoặc DSC hoạt động, khi xuất hiện lực phanh, bộ điều khiển DSC sẽ kích hoạt bơm TRC Bơm này cung cấp dầu thắng với áp suất từ 10-15 bar đến mạch dầu của trục cầu trước, đồng thời cũng phân phối dầu tới mạch dầu ở trục cầu sau.

Bơm TRC sẽ đảm bảo luôn có lượng dầu phanh đủ ở bộ điều khiển thuỷ lực khi xe đang phanh

Công tắc phanh tay đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối tín hiệu đến bộ điều khiển của hệ thống DSC Khi nhận được tín hiệu từ công tắc phanh tay, bộ điều khiển sẽ tạm ngừng việc phân phối mômen xoắn động cơ (ETC), đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành.

Hình 3.6 Công tắc phanh tay [4]

3.3.3.6 Cảm biến tốc độ quay/gia tốc ngang [4] Được đặt ở vùng trung tâm phía sau bộ điều khiển DSC III, cảm biến tốc độ quay và gia tốc ngang sẽ cung cấp hai tín hiệu đến bộ điều khiển DSC III Cảm biến này hoàn toàn không bị ảnh hưởng từ dao động của thân xe nhờ vào một lớp bọc cao su bên ngoài Để đo tốc độ vòng quay, cảm biến sẽ đưa ra tín hiệu so sánh 2,5V và một tín hiệu tuyến tính điện áp khoảng 0,7-4,3V Tín hiệu tuyến tính này sẽ được bộ điều khiển DSC dùng để tính toán độ quay vòng (Yaw rate)

Cảm biến cung cấp tín hiệu đầu vào tuyến tính về gia tốc ngang (G-force) trong khoảng 0,5-4,5V, cho phép bộ điều khiển DSC sử dụng dữ liệu này để xác định các lực bên ảnh hưởng đến xe và điều chỉnh ổn định.

Hình 3.7 Cảm biến góc quay vòng/gia tốc ngang [4]

Hệ thống sẽ khởi động khi bộ đánh lửa hoạt động Khi ấn, công tắc sẽ sinh ra một dòng tín hiệu điện 12V truyền đến bộ điều khiển DSC

III để tắt hệ thống này (đèn DSC trên bảng điều khiển sẽ nhấp nháy) Khi ấn nút thêm một lần nữa, hệ thống sẽ khởi động trở lại

(đèn DSC trên bảng điều khiển tắt)

Tính năng điều khiển đổ dốc (HDC) được kích hoạt bằng cách nhấn công tắc DSC trên bảng điều khiển Đèn LED sẽ phát sáng khi tính năng đang chuẩn bị khởi động và nhấp nháy khi HDC đang hoạt động.

3.3.3.9 Cảm biến tốc độ bánh xe [4]

• Một cảm biến Hall 2 dây – “máy phát xung vuông”

Dây cấp dòng điện 8V ổn định được kết nối với phần tử Hall, trong khi dòng nối đất sẽ đi qua dây còn lại đến bộ điều khiển Dòng tín hiệu từ vòng tạo xung có ảnh hưởng đến dòng điện áp, dẫn đến việc tạo ra điện áp thấp 0,75V và điện áp cao 2,5V.

• Tạo 48 xung trên một vòng quay xe

• Cảm biến truyền ngay lập tức thông tin về tốc độ bánh xe về bộ điều khiển

Hình 3.10 Cảm biến tốc độ bánh xe [4]

3.3.3.10 Cảm biến góc đánh lái (SAS) [4]

Cảm biến góc đánh lái được lắp đặt ở cuối trục lái, phía trước khớp nối linh hoạt Thiết bị này được trang bị bộ xử lý kết nối trực tiếp với CAN bus, cho phép giao tiếp hiệu quả với các mô-đun khác trong hệ thống DSC III.

Cảm biến sử dụng hai chiết áp để xác định góc và tỷ lệ đánh lái, cung cấp tín hiệu thô cho bộ vi xử lý CAN bus Tín hiệu này sau đó được chuyển đổi thành tín hiệu góc đánh lái để truyền đến mạng CAN bus.

Cảm biến cần được điều chỉnh sau mỗi lần sửa chữa hệ thống lái hoặc hệ thống treo Sau khi điều chỉnh, cảm biến sẽ gửi tín hiệu nhận diện qua mạng CAN bus đến bộ điều khiển DSC III Tín hiệu này cho phép bộ điều khiển DSC III xác nhận rằng việc điều chỉnh cảm biến đã hoàn tất.

Nguyên lý hoạt động

Phạm vi hoạt động chủ yếu của hệ thống DSC III gói gọn trong ba hệ thống chính:

Hệ thống DSC III sử dụng tín hiệu từ các cảm biến để xác định hệ thống điều khiển phù hợp nhất cho xe Ngoài ba hệ thống chính, xe còn có các hệ thống phụ như CBC, EBV, MSR, ADB, DBC và MBC, chỉ hoạt động khi đáp ứng đủ các điều kiện cần thiết.

Hình 3.15 Sơ đồ phạm vi hoạt động cơ bản của hệ thống DSC III [4]

3.4.1 Hệ thống chống bó cứng phanh ABS và các tính năng phụ trợ [4]

3.4.1.1 Hệ thống chống bó cứng phanh ABS [4]

Hình 3.16 Cấu trúc điều khiển hệ thống chống bó cứng phanh ABS

Hệ thống chống bó cứng phanh ABS ngăn tình trạng khoá cứng bánh xe khi phanh bằng cách so sánh bốn chỉ số cảm biến tốc độ bánh xe để tính toán tốc độ trung bình của xe Khi một bánh xe bị khoá cứng hoặc tốc độ bánh xe giảm xuống dưới ngưỡng tối thiểu trong bộ điều khiển ABS, hệ thống phanh sẽ tự động kích hoạt Hệ thống ABS hoạt động hiệu quả nhất khi tốc độ xe đạt khoảng 12 km/h.

Hệ thống ABS trong dẫn động bốn bánh không chỉ hỗ trợ phanh mà còn giúp duy trì khả năng điều khiển xe trên bề mặt trơn Khi phanh, hiệu ứng nêm xuất hiện do bùn và đất tích tụ phía trước bánh xe, tăng cường hiệu quả phanh Hệ thống cho phép một hoặc cả hai bánh xe cầu trước quay ở tốc độ lên tới 20 km/h, giúp giảm thiểu ảnh hưởng của điều kiện mặt đường kém đến khả năng đánh lái Ngay khi bộ điều khiển nhận diện sự thay đổi góc lái từ vô lăng, phanh ABS sẽ tự động điều chỉnh trở lại trạng thái bình thường.

Hoạt động của hệ thống chống bó cứng phanh ABS bao gồm ba giai đoạn:

• Giai đoạn tăng áp suất phanh

• Giai đoạn duy trì áp suất phanh

• Giai đoạn giảm áp suất phanh

1 Các cảm biến tốc độ bánh xe

2 Cụm công tắc đèn phanh

2 Các van solenoid điện từ

Hình 3.17 Sơ đồ điều khiển chống bó cứng phanh ABS ở cầu trước [4]

Trong giai đoạn tăng áp suất, áp suất phanh bắt đầu tích lũy khi tài xế đạp chân phanh bình thường Khi hệ thống ABS can thiệp, nó sẽ tạo ra một áp suất khởi điểm bằng cách cấp điện cho van nạp Chẳng hạn, khi bánh sau bên phải bị khóa cứng, cả hai van nạp sẽ được cấp điện, điều tiết đồng thời cả hai bánh xe cầu sau Hoạt động này được gọi là

“Lựa chọn logic thấp” Cả bốn bánh sẽ được điều tiết độc lập nhằm ngăn việc khoá cứng bánh xe

Trong giai đoạn duy trì áp suất, việc cấp điện cho van nạp sẽ đóng mạch dầu phanh, giữ dầu ở mức hiện tại và ngăn ngừa áp suất tăng thêm Nếu tốc độ bánh xe không tăng, giai đoạn giảm áp suất sẽ bắt đầu.

Trong giai đoạn giảm áp suất, bộ điều khiển cấp điện sẽ mở các van xả trong khi giữ van nạp đóng, dẫn đến việc xả lượng dầu phanh qua bộ kẹp phanh ở má phanh, từ đó giảm áp suất phanh Đồng thời, bơm dầu được khởi động để hút lại lượng dầu phanh đã xả và bơm trở lại mạch dầu phanh ở các bánh xe cầu trước.

Hệ thống ABS hoạt động bằng cách luân phiên giữa ba giai đoạn khác nhau với tần suất khoảng 3-12 lần mỗi giây, nhằm ngăn chặn hiện tượng khóa cứng bánh xe hoàn toàn.

3.4.1.2 Các tính năng phụ của ABS [4]

3.4.1.2.1 Phân phối lực phanh điện tử (EBV)

Hình 3.18 Tải trọng tác dụng lên bánh xe trong các trường hợp cụ thể

Vai trò của hệ thống phân phối lực phanh điện tử (EBV) là điều chỉnh lực phanh độc lập cho từng bánh xe thông qua bộ điều khiển điện tử Lực phanh lý tưởng được phân phối theo tỷ lệ với tải trọng trên các bánh xe, trong đó bánh trước thường chịu tải trọng lớn hơn do động cơ đặt ở phía trước Khi phanh, lực quán tính làm tăng tải trọng ở bánh trước và giảm ở bánh sau, điều này yêu cầu một sự phân phối lực phanh hợp lý Trước đây, việc này được thực hiện bằng các van cơ khí như van điều hòa lực phanh, nhưng chúng không thể xử lý hiệu quả trong các tình huống như khi xe quay vòng Do đó, hệ thống EBV đã được phát triển để thay thế các van cơ khí, mang lại độ chính xác và hiệu quả cao hơn Hệ thống này tính toán sự khác biệt về tốc độ giữa bánh trước và bánh sau, từ đó điều chỉnh và cân bằng lực phanh, đảm bảo hiệu quả phanh tối ưu.

Hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBV trên BMW ActiveHybrid X6 kết hợp nhiều tín hiệu đầu vào từ các cảm biến như tốc độ bánh xe, tốc độ xe và bộ điều khiển trung tâm DSC III Ngoài ra, EBV còn sử dụng các cảm biến bổ sung để nâng cao hiệu quả trong việc đánh giá các tình huống phanh.

Cảm biến gia tốc ngang (Y – sensor) là thiết bị quan trọng trong ô tô, giúp đo trọng tâm và kiểm tra độ trượt ngang của xe Thiết bị này hoạt động như một cảm biến hồi chuyển, đo vận tốc góc quanh trục Z (trục dọc) Nó sử dụng mạng CAN bus để truyền dữ liệu thời gian thực giữa các mô đun, đảm bảo hiệu suất và an toàn cho phương tiện.

Cảm biến góc tay lái (SA - sensor) có chức năng ghi lại góc xoay của vô lăng và truyền tín hiệu đến ECU, giúp hệ thống nhận biết hướng di chuyển mà người lái mong muốn.

Van điều khiển thủy lực trong hệ thống EBV khác biệt so với cụm van của phanh ABS, vì nó được trang bị thêm các van trượt Những van này có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng dầu cho từng bánh xe một cách riêng biệt, thay vì phân phối đều cho cả bốn bánh như phanh ABS.

Bộ điều khiển trung tâm DSC III liên tục thu thập dữ liệu từ các cảm biến để đánh giá tình trạng tải trọng phân bố trên từng bánh xe.

Khi xe quay vòng trái quá nhanh, cảm biến gia tốc ngang sẽ phát hiện xe nghiêng về bên phải, trong khi bộ điều khiển trung tâm nhận tín hiệu từ cảm biến tải trọng cho biết trọng lượng xe dồn lên hai bánh bên phải do lực quán tính ly tâm Nếu DSC III nhận thấy xe sắp mất lái, hệ thống EBV sẽ tự động can thiệp để giảm tốc độ các bánh xe bằng cách mở các van dầu thắng, ngay cả khi người lái chưa đạp phanh Trong tình huống này, EBV sẽ tăng cường lực phanh để đảm bảo an toàn.

Khi trọng lượng xe dồn về phía bên phải, hai bánh phía này sẽ chịu nhiều lực hơn Nếu xe không được trang bị hệ thống phân bổ lực phanh điện tử (EBV), cả bốn bánh sẽ nhận lực phanh như nhau, dẫn đến hai bánh phía trái bị phanh quá mức Tình trạng này có thể gây ra hiện tượng trượt ở hai bánh trái do lực phanh vượt quá lực bám, làm cho xe mất cân bằng và có nguy cơ trượt ra khỏi đường.

Hình 3.19 Lực phanh ở các bánh xe khi xe quay vòng 3.4.1.2.2 Điều khiển phanh khi vào góc cua (CBC) [4]

Hình 3.20 Minh hoạ xe đang vào khúc cua [4]

BỘ TRỢ LỰC LÁI ĐIỆN TỬ TRÊN XE BMW ACTIVEHYBRID X6…68 4.1 Tổng quan bộ trợ lực lái điện tử EPS