TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG TRÊN XE
KHÁI QUÁT SỰ RA ĐỜI CỦA ĐÈN CHIẾU SÁNG
Mặc dù công nghệ chiếu sáng trên xe hơi đã có nhiều tiến bộ và hầu hết các tuyến đường đều được trang bị đèn đường, tỉ lệ tai nạn xe vào ban đêm vẫn chiếm tới 40%, trong khi mật độ xe lưu thông chỉ bằng 1/5 so với ban ngày Điều này đã thúc đẩy nhu cầu tăng cường tính an toàn cho người lái xe vào ban đêm, dẫn đến sự chú trọng trong nghiên cứu và phát triển công nghệ chiếu sáng trên xe.
Đèn chiếu sáng trên xe hơi đóng vai trò quan trọng khi di chuyển trong bóng tối Kể từ khi ra đời cùng với xe hơi, đèn pha đã trải qua 120 năm phát triển, từ những thiết kế cổ điển đồ sộ đến công nghệ hiện đại như Bi-Xenon và LED ngày nay.
Bắt đầu từ những chiếc đèn khổng lồ thời kỳ đầu, đèn pha đã trải qua nhiều cải tiến, từ đèn Bilux hình parabol vào thập niên 1950-1960 với hiệu quả chiếu sáng tăng 85%, đến sự ra đời của đèn cốt (low-beam) chiếu sáng khoảng 100 m và đèn Bi-Xenon hiện nay với khoảng cách quan sát an toàn lên đến 180 m Lịch sử của đèn pha gắn liền với sự phát triển của xe hơi, bắt đầu khi Gottlieb Daimler và Karl Benz giới thiệu chiếc xe hơi đầu tiên.
Kể từ năm 1886, đèn pha đã trải qua nhiều giai đoạn cải tiến để đáp ứng nhu cầu lái xe vào ban đêm và trong điều kiện thời tiết xấu Sự phát triển này đã dẫn đến sự ra đời của nhiều loại đèn pha khác nhau, nhằm nâng cao an toàn và hiệu quả khi lái xe.
SỰ HÌNH THÀNH CÁC LOẠI ĐÈN PHA TRÊN Ô TÔ
Hình 1.1: Đèn dầu sử dụng trên xe ngựa
Ngày xưa, trước khi ô tô hiện đại ra đời, xe ngựa là phương tiện di chuyển phổ biến nhất Việc đi lại hoàn toàn phụ thuộc vào khả năng xác định của người điều khiển Sự cản trở bởi ánh sáng và màu sắc làm cho việc nhận diện hình dạng xe phía trước trở nên khó khăn Với tốc độ chậm của xe ngựa, người ta đã nghĩ ra cách sử dụng nến thắp sáng bên trong xe để báo hiệu cho những người đi đường.
Việc di chuyển trên xe không ổn định khiến ánh sáng từ nến không đảm bảo, độ sáng thấp và không phù hợp cho những hành trình dài Với sự phát triển của xã hội và phương tiện ngày càng hiện đại, nhu cầu về ánh sáng cũng tăng cao, dẫn đến việc thay thế nến bằng đèn dầu.
Đèn pha ô tô đầu tiên, được thiết kế và sản xuất vào năm 1880, là loại đèn pha cơ khí sử dụng khí axetylen Loại khí này có khả năng hoạt động hiệu quả trong nhiều điều kiện thời tiết khắc nghiệt.
Sau một thời gian, công ty Prest-O-Light và Corning Conophore đã đưa các loại đèn vào sản xuất thương mại Prest-O-Light đã phát triển hệ thống cung cấp và lưu trữ khí axetylen, vốn rất dễ bay hơi Hệ thống còn được thiết kế với công tắc trong xe, giúp người sử dụng dễ dàng mở và bật đèn.
1917 đèn pha của hãng Corning được thiết kế có thể chiếu sáng từ xa, lên tới 152m so với xe
Hình 1.2: Đèn khí Acetylen trên ô tô
-Đèn pha sử dụng điện
Đèn pha ô tô sử dụng điện lần đầu tiên được giới thiệu vào năm 1898 bởi công ty Columbia Electric, chuyên về điện ô tô Các bóng đèn này sử dụng sợi đốt, một phát minh của Thomas Edison vào năm 1879.
Hình 1.3: Đèn pha sử dụng điện trên ô tô
Hình 1.4: Đèn bilux trên ô tô
Đèn pha Bilux, hay còn gọi là đèn gầm xe ô tô, được công ty Guide Lamp giới thiệu vào năm 1915, nhưng đến năm 1917, hệ thống này mới được Cadillac áp dụng rộng rãi, cho phép lái xe dễ dàng chuyển đổi giữa đèn pha và đèn chiếu gần Năm 1924, bóng đèn BiLux ra mắt, trở thành một trong những loại bóng đèn hiện đại đầu tiên cho phép điều chỉnh luồng ánh sáng Tiếp theo, mẫu thiết kế Duplo được giới thiệu vào năm 1925, và đến năm 1927, thiết bị điều chỉnh đèn pha bằng chân ra đời, mang lại sự tiện lợi cho người dùng, với chiếc Ford F-Series 1991 là mẫu xe cuối cùng sử dụng thiết bị này Đèn sương mù ô tô được Cadillac áp dụng vào năm 1938, đồng thời phát minh ra hệ thống tự động chuyển đổi giữa đèn pha và đèn cốt.
Đèn pha Halogen lần đầu tiên được giới thiệu và sử dụng phổ biến vào năm 1962 Công nghệ Halogen được nhiều chuyên gia hàng đầu thế giới công nhận là một bước tiến quan trọng, giúp bóng đèn sợi đốt hoạt động bền bỉ và hiệu quả hơn.
Đèn pha Xenon, hay còn gọi là đèn pha phóng điện cường độ cao (HID), được xem là giải pháp ưu việt hơn so với đèn Halogen nhờ vào nhiệt độ màu và lượng ánh sáng tạo ra Xuất hiện lần đầu trên mẫu BMW 7 Series vào năm 1991, đèn pha Xenon nhanh chóng trở thành lựa chọn hàng đầu của nhiều hãng ô tô.
Đèn HID hoạt động tương tự như bóng đèn neon, với cấu trúc bao gồm một bóng đèn kín chứa khí và hai điện cực ở mỗi đầu Khi dòng điện chạy qua, ánh sáng được phát ra, tạo ra hiệu ứng chiếu sáng mạnh mẽ cho đèn pha.
Hình 1.5: Đèn pha Halogen trên ô tô
Hệ thống HID trên xe ô tô bao gồm vỏ thạch anh trong suốt, điện cực vonfram và hỗn hợp khí được kích hoạt bởi dòng điện cao thế giữa hai điện cực.
Đèn pha LED là công nghệ chiếu sáng mới, hoạt động bằng cách sử dụng các diode nhỏ để phát sáng khi có dòng điện kích thích, thay vì sử dụng khí như xenon hay sợi đốt như halogen Loại đèn này tiêu thụ năng lượng rất thấp nhưng vẫn tạo ra lượng nhiệt đáng kể trên điốt bán dẫn.
Đèn Lazer là công nghệ chiếu sáng tiên tiến nhất hiện nay trên xe hơi, và hiện chỉ có một số mẫu siêu xe như BMW i8 và Audi R8 được trang bị công nghệ này Đèn laser được đánh giá cao vì khả năng tạo ra luồng ánh sáng mạnh mẽ và sắc nét, mang lại trải nghiệm lái xe an toàn hơn.
Hình 1.6: Đèn pha Xenon trên ô tô
Hình 1.7: Đèn pha led trên ô tô
Đèn laser trên i8 mạnh gấp 1000 lần đèn LED nhưng chỉ tiêu thụ 2/3 hoặc thậm chí 1/2 lượng điện năng so với đèn LED Với khả năng chiếu sáng khoảng cách lên đến 600 m, đèn laser vượt trội hơn hẳn khi so với 300 m của đèn LED.
TỔNG QUAN HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG & TÍN HIỆU TRÊN Ô TÔ
1 Phân loại các loại đèn sử dụng trên xe
Hệ thống đèn chiếu sáng tín hiệu trên xe gồm các loại đèn xi nhan để báo rẽ hoặc cảnh báo nguy hiểm, đèn kích thước giúp nhận diện kích thước xe, và đèn phanh để thông báo khi người lái đạp phanh.
Hệ thống đèn chiếu sáng trên xe bao gồm đèn chiếu gần và đèn chiếu xa, giúp người lái xe quan sát tốt hơn vào ban đêm Các yêu cầu về cường độ, vùng, góc và giới hạn chiếu sáng sẽ được trình bày chi tiết sau Ngoài ra, chế độ flash của đèn đầu cũng được sử dụng như tín hiệu cảnh báo cho các phương tiện đối diện, trong khi đèn sương mù hỗ trợ chiếu sáng trong điều kiện thời tiết sương mù.
2 Công dụng của hệ thống đèn trên ô tô
-Đèn chiếu sáng gần (đèn cốt): Chiếu sáng đường, đảm bảo tầm quan sát của người tài xế
Đèn pha ô tô, với cường độ chiếu sáng mạnh mẽ, giúp tăng cường khả năng quan sát ở khoảng cách xa hơn so với đèn cốt Tài xế có thể sử dụng thao tác nháy pha để xin vượt, đảm bảo an toàn và thuận lợi khi di chuyển trên đường.
Hình 1.8: Đèn pha lazer trên ô tô
Đèn hậu xe có hai màu chính là đỏ và trắng Màu đỏ được sử dụng để cảnh báo các phương tiện phía sau rằng xe đang phanh, trong khi khi xe lùi, đèn sẽ chuyển sang màu trắng để thông báo cho các lái xe khác biết.
-Đèn xi-nhan: Đèn xi nhan giúp người tài xế báo hiệu cho các phương tiện khác biết bạn đang muốn chuyển hướng của xe
-Đèn chiếu sáng ban ngày: Giúp cho các phương tiện đi đối diện tăng khả năng nhận biết
Đèn lái phụ trợ là loại đèn kết nối với đèn pha chính, có chức năng tăng cường độ chiếu sáng khi đèn pha được bật Tuy nhiên, khi có xe đối diện đến gần, cần phải tắt đèn này bằng công tắc riêng để tránh gây lóa mắt cho tài xế xe ngược chiều.
Đèn chớp pha là công tắc được sử dụng vào ban ngày nhằm ra hiệu cho các phương tiện khác mà không cần phải bật đèn chính.
Đèn báo trên táp lô đóng vai trò quan trọng trong việc hiển thị các thông số và tình trạng hoạt động của các hệ thống cũng như bộ phận trên xe Chúng giúp người lái nhận biết lỗi hoặc nguy cơ khi các hệ thống không hoạt động bình thường.
3 Các thông số cơ bản
4 Tổng quan các lạo đèn pha trên ô tô
4.1 Bóng đèn dây tóc Đèn sợi đốt, còn gọi là đèn dây tóc là một loại bóng đèn dùng để chiếu sáng khi bị đốt nóng, dây tóc là bộ phận chính để phát ra ánh sáng, thông qua vỏ thủy tinh trong suốt Các dây tóc - bộ phận phát sáng chính của đèn được bảo vệ bên ngoài bằng một lớp thủy tinh trong suốt hoặc mờ đã được rút hết không khí và bơm vào các khí trơ Kích cỡ bóng phải đủ lớn để không bị hơi nóng của nhiệt tỏa ra làm nổ Hầu hết bóng đèn đều được lắp vào trong đui đèn, dòng điện sẽ đi qua đuôi đèn, qua đuôi đèn kim loại, vào đến dây tóc làm nó nóng lên và đến mức phát ra ánh sáng Đèn sợi đốt thường ít được dùng hơn vì công
Đèn dây tóc thường có công suất lớn (khoảng 60W), nhưng hiệu suất phát quang rất thấp, chỉ khoảng 5% điện năng được chuyển đổi thành ánh sáng Phần lớn năng lượng còn lại tỏa nhiệt, khiến bóng đèn nóng và có nguy cơ gây bỏng khi chạm vào Đèn hoạt động với điện áp từ 1,5 vôn đến 300 vôn.
4.2 Bóng đèn halogen Đèn halogen là một bóng đèn sợi đốt bao gồm một dây tóc Wolfram được bọc kín trong một bóng đèn nhỏ gọn với một hỗn hợp của một khí trơ và một lượng nhỏ chất halogen như iod hoặc brom Sự kết hợp của khí halogen và sợi Wolfram tạo ra phản ứng hóa học chu trình halogen làm bổ sung Wolfram cho dây tóc, tăng tuổi thọ và duy trì độ trong suốt của vỏ bóng đèn Do đó, bóng đèn halogen có thể hoạt động ở nhiệt độ cao hơn so với đèn chứa khí thông thường có công suất và tuổi thọ hoạt động tương tự, tạo ra ánh sáng có hiệu suất chiếu sáng và nhiệt độ màu cao hơn Kích thước nhỏ của đèn halogen cho phép sử dụng nó trong các hệ thống quang học nhỏ gọn như máy chiếu và đèn chiếu sáng
Hình 1.9: Bóng đèn dây tóc
Đèn halogen sinh nhiệt cao, dễ bị ảnh hưởng đến hiệu suất chiếu sáng khi tiếp xúc với hơi ẩm, đặc biệt trong quá trình thay bóng Việc sử dụng dây tóc vonfram khiến đèn dễ bốc hơi ở nhiệt độ cao, tạo sương trên thủy tinh, dẫn đến nguy cơ cháy hoặc biến dạng chóa đèn Tuy nhiên, đèn pha halogen có ưu điểm là chi phí thay thế thấp và tuổi thọ cao, với thời gian hoạt động trung bình khoảng 1000 giờ và công suất ổn định.
55 W Đa số năng lượng này bị biến thành nhiệt năng vô ích thay vì quang năng
Nguyên lý hoạt động của đèn Xenon tương tự như hiện tượng sét phóng điện tự nhiên trong mưa, khi các tia sét giữa những đám mây và bề mặt trái đất tạo ra ánh sáng cường độ cao Ý tưởng này đã thúc đẩy các nhà chế tạo phát triển đèn Xenon, nhằm cung cấp nguồn sáng mạnh mẽ, thay thế cho các loại đèn dây tóc và halogen đang dần trở nên lỗi thời.
Năm 1992, Hella, nhà sản xuất bóng đèn xe hơi hàng đầu thế giới, đã giới thiệu bóng đèn Xenon đầu tiên, được sản xuất theo công nghệ phóng điện cường độ cao (HID) Thời điểm đó, đèn Xenon chủ yếu được sử dụng cho chế độ đèn cốt, vì bóng đèn này chỉ có một chế độ chiếu sáng, khác với đèn sợi tóc có thể có hai tim Do đó, chóa đèn sử dụng cho đèn Xenon cần phải có chóa đèn pha và chóa đèn cốt riêng biệt.
Năm 1998, bóng đèn Xenon 2 chế độ pha cốt ra đời, tương tự như bóng đèn 2 tim, với hai bóng Xenon được bố trí gần nhau nhưng lệch vị trí Ngoài ra, còn có loại đèn Xenon 2 chế độ chỉ sử dụng một bóng đèn, cho phép điều chỉnh vị trí tim đèn để chuyển đổi giữa chế độ pha và chế độ cốt, với tim đèn dịch ra ở vị trí tiêu cự cho chế độ pha và thụt vào sau tiêu cự cho chế độ cốt.
Hình 1.11: Cấu tạo đèn xenon
Năm 1999, đèn Bi – Xenon được giới thiệu, khắc phục nhược điểm của đèn Xenon truyền thống bằng cách tạo ra ánh sáng pha và cốt từ một nguồn sáng duy nhất Sản phẩm này không chỉ phát ra ánh sáng đồng đều cho cả hai chế độ mà còn tiết kiệm năng lượng hơn.
Hình 1.12: Đèn xenon có thể điều chỉnh tim đèn
HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG AFS
AFS, ban đầu là tên của dự án European Eureka, được khởi động vào năm 1993 với mục tiêu chính là cải thiện các quy định liên quan đến hệ thống chiếu sáng phía trước.
Kể từ năm 2003, luật pháp đã tiến bộ bằng cách bổ sung Hệ thống đèn trước thích ứng (AFS) và các tính năng mới nhằm nâng cao tầm nhìn và đảm bảo an toàn hơn cho người tham gia giao thông.
Mục đích của hệ thống AFS là tối ưu hóa phân bố ánh sáng theo cung đường, nhằm mang lại hiệu suất chiếu sáng tốt nhất trong nhiều tình huống lái xe khác nhau Hệ thống này đã tiến hóa từ các nguồn sáng đơn giản trong đèn pha đến các thiết kế phức tạp hơn, sử dụng các mô-đun chiếu sáng để tạo ra nhiều kiểu chiếu sáng đa dạng.
Hệ thống chiếu sáng phía trước thích ứng (AFS) là một phần quan trọng trong hệ thống an toàn chủ động của xe tầm trung, giúp cải thiện tầm nhìn cho người lái trong điều kiện ánh sáng yếu, như khi vào cua hoặc di chuyển trên những con đường cong AFS khắc phục hạn chế của đèn chiếu sáng thông thường, đảm bảo chiếu sáng hiệu quả ở các góc gần bên phải và bên trái của xe, đặc biệt là trên những cung đường hẹp Việc thường xuyên gặp phải những vùng tối bất ngờ có thể gây căng thẳng cho người lái và tăng nguy cơ tai nạn do không nhìn thấy mặt đường trong các khúc quanh tối tăm Các nhà sản xuất đã phát triển giải pháp điều chỉnh góc chiếu sáng và cường độ đèn pha để phù hợp với điều kiện đường xá, nâng cao an toàn cho người lái.
Chế độ pha Tim đèn
Hình 1.20: Đèn hệ Châu Mỹ
Hệ thống AFS (Adaptive Front-lighting System) sẽ tính toán 19 yếu tố, bao gồm thời tiết, điều kiện đường, tình hình giao thông, loại đường, tốc độ xe và trạng thái tăng tốc AFS có hai loại chính: hệ thống đèn pha liếc tĩnh và hệ thống đèn pha liếc động.
1 HỆ THỐNG ĐÈN PHA LIẾC TĨNH
Hệ thống đèn liếc tĩnh là một giải pháp chiếu sáng bổ sung bên cạnh đèn cốt thông thường, giúp tăng cường ánh sáng tại các góc cua Khi xe vào cua, nguồn sáng phụ này sẽ chiếu sáng những khu vực mà đèn cốt không đủ khả năng chiếu tới, đảm bảo an toàn cho người lái.
Đèn chiếu sáng góc cua chỉ được kích hoạt dựa trên ba yếu tố chính, nhằm đảm bảo an toàn khi vào cua gấp hoặc rẽ phải, rẽ trái.
- Tình trạng của đèn xi nhan
Cảm biến sẽ thu thập tín hiệu từ góc đánh lái, đèn xi nhan và tốc độ xe, sau đó truyền thông tin về bộ xử lý trung tâm để điều chỉnh việc bật tắt các đèn chiếu phụ.
Giới thiệu các chế độ hoạt động của đèn chiếu sáng góc cua chủ động tĩnh:
Khi di chuyển với tốc độ 50-100 km/h và không có tín hiệu xin nhan, hệ thống đèn liếc tĩnh sẽ không hoạt động Ánh sáng của đèn sẽ tập trung nhiều về bên phải, giúp tài xế quan sát các chướng ngại vật bên đường mà không làm chói mắt xe đối diện Hệ thống đèn pha mờ và đèn vào cua tĩnh cũng đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao an toàn khi lái xe.
Hình 1.21: Hiệu quả chiếu sáng đối với hệ thống đèn liêc tĩnh
Đèn liếc tĩnh sẽ tự động bật khi bộ điều khiển trung tâm nhận tín hiệu từ xi nhan, cảm biến tốc độ và góc xoay vô lăng lớn Hệ thống này giúp chiếu sáng khu vực bên cạnh xe, tạo điều kiện cho lái xe quan sát rõ ràng vùng tối mà xe sắp di chuyển vào, từ đó giảm thiểu nguy cơ gặp phải chướng ngại vật Đèn liếc được bật từ từ để không làm chói mắt các phương tiện đang di chuyển từ vùng tối ra ngoài Góc chiếu sáng của đèn liếc tĩnh được điều chỉnh phù hợp với góc chiếu sáng chính từ đèn pha hoặc đèn cốt.
Hình 1.22: Đèn chiếu sáng góc cua tắt
Hình 1.23: Đèn chiếu sáng góc cua sẽ bật lên khi có tín hiệu xi nhan
21 đang bật khoảng 55 - 60 ˚ Vùng sáng phát ra một khoảng 10m mở rộng tầm nhìn của người lái xe một cách hữu dụng
Bộ xử lý trung tâm của xe sẽ nhận diện khi nào xe vào khúc cua hay chuyển làn Khi tốc độ dưới 40km/h, nếu không có tín hiệu xinhan nhưng góc xoay vô lăng đủ lớn, hệ thống sẽ tự động bật đèn liếc tĩnh, giúp chiếu sáng bên đường nơi vô lăng đang xoay, hỗ trợ lái xe quan sát tốt hơn, đặc biệt trong các khúc cua ở vùng đồi núi hoặc khuất tầm nhìn Góc chiếu sáng lý tưởng từ đèn liếc phụ khoảng 30 - 40˚, với vùng sáng khoảng 10m, giúp soi rõ khu vực tối mà xe sắp di chuyển vào Tuy nhiên, hệ thống đèn liếc phụ sẽ không hoạt động khi chuyển làn, mặc dù có tín hiệu xinhan, để tránh gây chói mắt cho các phương tiện khác và đảm bảo an toàn giao thông.
Khi sương mù xuất hiện hoặc khi xe đang lùi, cả hai đèn liếc tĩnh sẽ tự động bật để tăng cường khả năng quan sát phía trước Góc chiếu sáng của hai đèn này có thể lên đến 180 độ, với khoảng cách chiếu sáng tối đa là 10m, giúp lái xe dễ dàng xử lý các tình huống khẩn cấp và cải thiện tầm nhìn trong điều kiện thời tiết xấu.
Hình 1.24: Đèn chiếu sáng góc cua sẽ bật khi vào cua với tốc độ dưới 40 km/h
Hệ thống chiếu sáng góc cua tĩnh có ưu điểm vượt trội so với hệ thống chiếu sáng góc cua động nhờ vào vùng chiếu sáng rộng hơn Ngoài ra, hệ thống này còn được ưa chuộng hơn vì giá thành thấp và dễ dàng lắp đặt cho các xe cũ hoặc xe không có hệ thống chiếu sáng góc cua Chỉ cần thay thế đèn sương mù bằng hai đèn chiếu sáng góc cua, cùng với việc lắp đặt bộ điều khiển và cảm biến, là có thể hoàn thiện Tuy nhiên, nhược điểm của hệ thống chiếu sáng góc cua tĩnh là khả năng chiếu sáng không linh hoạt bằng hệ thống động.
Hình 1.25: Cả 2 đèn chiếu sáng góc cua sẽ bật khi có sương mù hoặc lùi xe
Trên thị trường hiện nay, nhiều mẫu xe cao cấp, đặc biệt từ các thương hiệu Đức như BMW và Mercedes, được trang bị hệ thống đèn chiếu sáng góc cua tĩnh, mang lại trải nghiệm lái xe an toàn và tiện nghi hơn.
Cấu tạo chung của một hệ thống đèn liếc tĩnh bao gồm:
2 đèn chiếu sáng góc cua được bố trí cạnh đèn cốt
Bộ điều khiển trung tâm
Hình 1.26: Hệ thống đèn liếc tĩnh của hãng Hella
Hệ thống đèn chiếu sáng góc cua tĩnh được điều khiển bởi bộ điều khiển trung tâm, nhận tín hiệu từ cảm biến góc đánh lái, cảm biến tốc độ và tín hiệu đèn xi nhan Khi bật đèn xi nhan, bộ điều khiển sẽ tự động kích hoạt đèn chiếu sáng góc cua tương ứng, giúp cải thiện khả năng quan sát khi rẽ Ngoài ra, khi xe di chuyển dưới 40km/h và vào cua gấp, đèn chiếu sáng góc cua sẽ được kích hoạt để cung cấp ánh sáng cần thiết Bộ điều khiển trung tâm liên tục thu thập và xử lý tín hiệu từ cảm biến, đảm bảo vùng chiếu sáng luôn thích ứng với điều kiện đường xá và góc cua.
GIỚI THIỆU HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG THÔNG MINH SỬ DỤNG LED TRÊN
Đèn pha LED thích ứng (ALH) của Mazda mang đến công nghệ chiếu sáng tiên tiến, giúp chiếu sáng đường đi như ban ngày, từ đó mang lại trải nghiệm lái xe an toàn và thoải mái cho người dùng vào bất kỳ thời điểm nào trong ngày.
Hệ thống tăng cường khả năng quan sát ban đêm giúp người lái xe luôn cảnh giác bằng cách kết hợp ba công nghệ tiên tiến Đèn chiếu sáng cao không chói tự động điều chỉnh độ sáng để tránh làm lóa mắt người lái xe khác, trong khi đèn chiếu sáng tầm thấp cung cấp ánh sáng rộng hơn ở tốc độ chậm Chế độ đường cao tốc cho phép người lái nhìn xa hơn khi di chuyển với tốc độ cao, nâng cao an toàn khi lái xe vào ban đêm.
Hình 1.30: Đèn pha LED thích ứng (ALH)
Đèn pha hiện đại với chùm sáng cao không chói lóa là giải pháp tối ưu cho việc di chuyển an toàn vào ban đêm Hệ thống đèn pha chùm sáng cao của ALH bao gồm bốn khối đèn LED có thể điều chỉnh độc lập, giúp kiểm soát độ chiếu sáng hiệu quả Bằng cách sử dụng camera gắn trên kính chắn gió để phát hiện đèn pha và đèn hậu của các phương tiện khác, hệ thống này tự động làm mờ các khối LED khi cần thiết, tránh gây chói mắt cho người lái xe đối diện Với khả năng hoạt động ở tốc độ trên 40 km/h, chùm sáng cao không chói lóa mang đến ánh sáng rực rỡ và khả năng hiển thị vượt trội, đảm bảo an toàn khi vượt xe đang tới.
Chùm tia thấp phạm vi rộng:
Chùm sáng rộng dải thấp, được trang bị bên cạnh mỗi đèn pha, chiếu sáng một khu vực rộng hơn so với các chùm sáng thấp truyền thống Những chùm sáng này hoạt động hiệu quả ở tốc độ lên đến 40 km/h, cải thiện tầm nhìn vào ban đêm, đặc biệt khi di chuyển qua các giao lộ.
Hình 1.31: Chùm sáng cao không chói khi hoạt động
Làm mờ một phần tránh đèn sáng làm lóa mắt những người lái xe khác
Hình 1.32: Chùm tia thấp trong phạm vi rộng khi hoạt động
Chiếu sáng tốt hơn ở hai bên xe
Chế độ đường cao tốc của xe trang bị đèn pha LED thích ứng tự động điều chỉnh trục chiếu sáng khi tốc độ xe vượt quá 95 km/h, giúp cải thiện khả năng quan sát ở khoảng cách xa Nhờ đó, người lái xe có thể nhận diện các biển báo giao thông và nguy cơ tiềm ẩn sớm hơn, nâng cao an toàn khi di chuyển trên đường cao tốc.
Hình 1.34: Tên gọi hệ thống đèn chiếu sáng thông minh các hãng xe
Hình 1.33: Chế độ đường cao tốc khi hoạt động
Tầm nhìn tốt hơn ở khoảng cách xa
THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG AFS
KẾT CẤU CHÍNH CỦA HỆ THỐNG
Ba mô-đun chính của hệ thống
• Bộ thu nhận tín hiệu đầu vào
• Bộ điều chỉnh góc xoay
Bộ thu tín hiệu đầu vào thu thập các tín hiệu từ cảm biến và truyền đến bộ điều khiển AFS qua mạng CAN.
Bộ điều khiển AFS đóng vai trò là bộ điều khiển trung tâm, nhận và phân tích tín hiệu từ cảm biến qua mạng CAN Nó cung cấp tín hiệu đầu ra để xác định chuyển động và cường độ ánh sáng của cụm đèn pha Thông qua mạng LIN, bộ điều khiển AFS gửi lệnh đến bộ chấp hành AFS để điều chỉnh vị trí cụm đèn và kiểm soát việc bật tắt tất cả đèn trong hệ thống đèn pha.
Bộ chấp hành AFS điều khiển các động cơ bước gắn tại cụm đèn chiếu sáng dựa trên các lệnh từ bộ điều khiển AFS Đường truyền mạng LIN kết nối đến đèn là cần thiết để đảm bảo hoạt động chính xác.
Tín hiệu đầu vào AFS
Bộ điều chỉnh góc xoay Đường truyền mạng LIN đến đèn trái Đèn phải HID
Tín hiệu điều chỉnh độ sáng, tín hiệu xinhan
Bộ thu nhận các tín hiệu đầu vào
Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống AFS
1 Bộ điều khiển AFS ( AFS Controller)
Bộ điều khiển AFS là bộ điều khiển chính của hệ thống Trong thiết kế bộ điều khiển AFS thực hiện các thao tác sau:
• Kiểm tra và thiết lập chế độ hoạt động của toàn bộ hệ thống
• Chuyển chế độ ánh sáng theo tốc độ xe và vị trí vành lái
• Giao tiếp với các hệ thống khác thông qua đường truyền CAN
• Gửi lệnh cho cả hai bộ điều chỉnh góc xoay AFS trên đèn pha trái và phải thông qua đường truyền LIN để điều chỉnh vị trí của đèn
Giải thích tên các bộ phận của bộ điều khiển AFS:
20 pin connector : giắc kết nối 20 chân
8 pin connector: giắc kết nối 8 chân
Reverse polarity protection: Bảo vệ phân cực ngược
Power saving capacitors: Tụ điện tiết kiệm điện
Feed back ampliers: Bộ khuyếch đại tín hiệu phản hồi
Current sensing resistors: Bộ nhận tín hiệu điện trở cảm biến
Hình 57: Hình ảnh thực tế của bộ điều khiển AFS Hình 2.2: Hình ảnh phía bên trong của bộ điều khiển AFS
Can bus circuit: Bộ tiếp nhận tín hiệu từ mạng CAN
JTAG connector : Đầu nối JTAG
TM S47OMFOS1 07: Chíp điều khiển TM S47OMFOS1 07
LIN bus current: Bộ truyền tín hiệu điều khiển qua mạng LIN
Bộ điều khiển AFS hoạt động ở chế độ tạm dừng khi được cấp nguồn và chờ lệnh mở khóa từ đường truyền CAN, tương tự như hệ thống đánh lửa của ô tô Lệnh mở khóa được gửi từ bộ điều khiển động cơ (PCM) Trong chế độ dự phòng, chỉ có thông tin từ đường truyền CAN được theo dõi Khi nhận được lệnh mở khóa, bộ điều khiển AFS chuyển sang chế độ không tác dụng, bật đèn đỗ và chờ lệnh hoạt động hoặc lệnh đèn chiếu sáng mở Trong chế độ hoạt động bình thường, đèn đỗ tắt và đèn chiếu sáng hoạt động theo lệnh nhận được Nếu lệnh đèn tự động tắt, đèn cốt vẫn luôn mở Bộ điều khiển AFS kiểm tra thông tin đầu vào để xác định chế độ ánh sáng và gửi lệnh cho bộ điều chỉnh xoay thông qua mạng LIN để thực hiện các chuyển động của đèn Khi đèn chiếu sáng tắt, bộ điều khiển AFS trở về chế độ không tác dụng Ngoài ra, bộ điều khiển AFS có thể được thiết lập ở chế độ kiểm tra, trong đó tất cả các đèn sẽ bật và tắt theo trình tự trong vòng 5 giây để kiểm tra các thành phần đèn chiếu sáng trước khi quay lại chế độ không tác dụng.
Chế độ kiểm tra chỉ có thể được nhập một lần trong các hoạt động bình thường, nhưng có thể nhập nhiều lần khi chế độ tự động được kích hoạt Trong trường hợp có lỗi AFS, chế độ này có thể được nhập vào bất kỳ lúc nào khi phát hiện lỗi trong hệ thống.
Bộ điều khiển AFS giao tiếp với bảng điều khiển thông qua bus CAN 250 Kbps, tuân thủ ISO11898
Các lệnh sau được gửi bởi bảng điều khiển:
H lig h t_ C M D H lig h t_ C M D H lig h t_ C M D H lig h t_ C M D H lig h t_ C M D H lig h t_ C M D H lig h t_ C M D H lig h t_ C M D H lig h t_ C M D H lig h t_ C M D H lig h t_ C M D H lig h t_ C M D H lig h t_ C M D H lig h t_ C M D H lig h t_ C M D H lig h t_ C M D H lig h t_ C M D H lig h t_ C M D H lig h t_ C MD H lig h t_ C M D H lig h t_ C M D H lig h t_ C M D
Ambient light plays a crucial role in enhancing the driving experience by adjusting the vehicle's interior illumination based on speed and steering control The system operates at various levels, with steering control settings ranging from 0 to 2, allowing for a customizable and responsive lighting environment This adaptability not only improves visibility but also contributes to overall comfort and safety while driving.
The article discusses various automotive features and technologies, including light levels, speed settings, and reserved functions It highlights the importance of self-testing for home hazards and the role of weather conditions in determining high beam auto light activation Additionally, it covers headlight demonstrations, voltage management, and engine functionality, emphasizing the need for effective automotive solutions.
10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 Thời gian chu kỳ tính bằng mili giây
Thời gian chu kỳ khi ở chế độ chờ tính bằng mili giây
Mức độ ánh sáng xung quanh được điều chỉnh từ 1 đến 100%, với góc nghiêng từ 0 đến 45 độ Trạng thái hiển thị có thể là trung lập (00), phía trước thấp hơn (01) và các thông tin khác được mã hóa bằng 8 bit, trong đó 8 bit góc trái thấp nhất là 2 bit và góc phải cao nhất cũng là 2 bit Các bit dự trữ mặc định là 000000 Hướng vỏ lăng được xác định với các mã: 00 (giữa), 01 (trái), 10 (phải) và 11 (dành riêng) Chế độ tự bảo vệ (limp home) có thể bật hoặc tắt, và các tính năng như tự kiểm tra, điều kiện mua, chùm tia cao, đèn pha tự động, đèn pha thủ công, và trạng thái demo cũng có thể được điều chỉnh Giá trị điện áp hoạt động của hệ thống AFS dao động từ 0 đến 26 volt, trong khi nguồn điện thấp có thể được bật hoặc tắt Trạng thái đèn lửa có thể là động cơ tắt (00), động cơ bật (11) hoặc được bảo lưu (10).
Chức năng đánh riêng không thể thực hiện đồng hiển tối đa 45 độ với giá trị từ 0 đến 200 km/h Tổng 10 bit cho góc lái khoảng 720 độ sẽ được thiết lập tại đây Tất cả các bit đánh riêng đều được thiết lập ưu tiên cho xe buýt Chức năng này được thực hiện bằng cách cắt đứt liên lạc, chỉ có hiệu lực trong cửa sổ 4 giây sau khi bật nguồn AUTO_LIGHT, có mức độ ưu tiên cao hơn HEAD LIGHT Trong trường hợp chế độ ACC, việc thêm nhiều trạng thái sẽ là cần thiết.
Phản hồi từ bộ điều khiển đến AFS:
A F S _ ER R _ 1 A F S _ ER R _ 1 A F S _ ER R _ 0 A F S _ ER R _ 0 A F S _ st at u s_ 2 A F S _ st at u s_ 2 A F S _ st at u s_ 1 A F S _ st at u s_ 1 A F S _ st at u s_ 1 A F S _ st at u s_ 0 A F S _ st at u s_ 0 A F S _ st at u s_ 0
R ESE R V ED H ID _ ER R S LA V E_ E R R C TR L_ ER R R ESE R V ED L_ P O S _ H L_ P O S _ V R ESE R V ED H IG H _ B EA M LO W _ B EA M LI G H T_ M O D A F S _ S TA T
30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 Thời gian chu kỳ tính bằng mili giây
Thời gian chu kỳ khi ở chế độ chờ tính bằng mili giây
Các bit dàn hiển thị mặc định Dự trữ được thiết lập là 0000 Mã lỗi độ ng của AFS được phân loại như sau: 0000 biểu thị không có lỗi, 0001 cho lỗi kết nối LIN, 0010 cho lỗi motor bước (quá số bước), và 0011 cho lỗi motor bước (không phát hiện được lỗi).
K h ác = dự tr ữ M ã lỗ i c ủ a bộ đi ề u k h iể n A F S : 0 0 0 0 = k h ô n g c ó lỗ i, 0 0 0 1 = lỗ i k ế t n ố i C A N , 0 0 1 0 = lỗ i k ế t n ố i
LI N , 0 0 1 1 = lỗ i n hậ n đ ượ c từ bả ng đ iề u k h iể n ,
Bảo vệ điện áp cao được mã hóa là 0100, trong khi bảo vệ điện áp thấp là 0101 Các bit dần hiển thị trạng thái dự trữ, với vị trí đèn mặc định là trạng thái tắt Chùm tia cao được bật với giá trị 0 cho không và 1 cho có, tương tự như chùm tia thấp Chế độ chiếu sáng của AFS có bốn mức: 00 cho cơ bản, 01 cho chùm tia đi qua thị trấn, 10 cho đường cao tốc và 11 cho đường trơn trượt Trạng thái hoạt động của hệ thống AFS được mã hóa từ 0000 cho bình thường, 0001 cho chế độ tự bảo vệ (ngắt kết nối CAN), và 0010 cho điện áp thấp (thấp hơn 9V).
0 0 1 1 = h ệ th ố n g A F S lỗ i, 0 1 0 0 = ti êu c h uẩ n ,
0 1 0 1 = tự ki ể m tr a, k h ác = dự tr ữ
Tất cả các bit dàn riêng được thiết lập ưu tiên cho xe buýt, nhằm cập nhật các bản cáp nhật trong tương lai Giá trị vị trí được quy định với 6 bit trong khoảng từ -8 đến +16 độ, tối đa từ -32 đến +32 độ, và 4 bit trong khoảng từ -5 đến +5 độ, tối đa từ -8 đến +8 độ Việc thiết lập này không hợp lệ trừ khi LO W_BEA M = 116 tùy chọn trạng thái dàn riêng trong chế độ này.
AFS kết nối với bộ điều khiển AFS qua bus LIN, hoạt động như một nút với tốc độ truyền 20 Kbps, tuân theo đặc điểm kỹ thuật của giao thức LIN 2.0.
Các lệnh giao tiếp LIN như sau:
ID( mã hex không ngang bằng)
ID( mã dc không ngang bằng)
ID( mã hex không ngang bằng) ID7…ID0 Độ dài lệnh (byte)
Nr Bit Mô tả Chú ý
0x30 48 0xF0 4 AFS_Master_CMD 0 0… 6 Động cơ bước (Ngang)
Khi bit này == 1, yêu cầu nhận vị trí hiện tại là Hstep = 0 (để hiệu chuẩn và tự kiểm tra)
Vị trí mục tiêu trong Vsteps
Khi bit này == 1, yêu cầu lấy vị trí hiện tại là Vstep = 0 (để hiệu chuẩn và tự kiểm tra)
2 0 Chuyển sang chế độ chờ
Lệnh chờ, 1 == chuyển sang chế độ chờ sau khi cập nhật trạng thái hiện tại
0 == ở chế độ hoạt động bình thường
Lệnh Clear Error from master, AFS slave sẽ bỏ qua lỗi hiện tại và tự thiết lập lại 1 == lỗi rõ ràng, 0 == không quan tâm
2 Xóa số bước mất mát 1 == xóa số bước mất mát thành
Vị trí hiện tại của động cơ bước (Ngang) trong Hsteps
1 0… 6 Vị trí hiện tại của động cơ bước (Dọc) trong Vsteps
00== Chế độ hoạt động bình thường, 01== (Đang vào) Chế độ chờ, 10== Chế độ lỗi, 11== Đã đặt trước
4… 7 Số bước mất Đếm số lần mất bước trong thời gian hoạt động tổng thể
010 == Lỗi phát hiện gian hàng (động cơ bị đình trệ),
011 == IC được bảo vệ (OCP, TSD, UVLO),
100== Lỗi kết nối LIN 101== lỗi quá áp
4 Bộ điều chỉnh góc xoay (AFS Slave)
Bóng đèn trong hệ thống AFS được điều chỉnh bởi bộ điều chỉnh góc xoay thông qua hai động cơ bước, một cho bên trái và một cho bên phải của cụm đèn pha Tín hiệu điều khiển được truyền qua mạng LIN đến bộ điều chỉnh, nơi IC DRV8823 tính toán số bước quay chính xác và gửi đến mô-tơ bước để điều chỉnh góc xoay Bộ điều chỉnh cũng nhận tín hiệu phản hồi từ cảm biến vị trí mô-tơ bước, giúp điều chỉnh lại vị trí mô-tơ về trạng thái ban đầu khi xe dừng hoạt động.
Giải thích tên các bộ phận của bộ điều chỉnh góc xoay AFS:
JTAG connector: Đầu nối JTAG
Feedback amplier: Bộ khuyếch đại tín hiệu phản hồi
Current sensing resistors: Bộ nhận tín hiệu điện trở cảm biến
20 pin connector: giắc kết nối 20 chân
LIN transceiver: Bộ nhận tín hiệu điều khiển qua mạng LIN
Power saving capacitors: Tụ tiết kiệm điện
Reverse polarity protection: Bảo vệ phân cực ngược
Hình 2.3: Hình ảnh thực tế của bộ điều chỉnh góc xoay
5.1 Nguyên lý hoạt động của mô tơ bước
Trong hệ thống AFS, động cơ bước được sử dụng để điều chỉnh vị trí cụm đèn, với một động cơ cho chuyển động thẳng đứng và một cho chuyển động ngang Động cơ bước thẳng đứng là loại 24 bước tuyến tính, hoạt động với điện áp 12V và dòng điện 1A, trong khi động cơ ngang là động cơ nam châm vĩnh cửu 24 bước, cũng có thông số điện áp và dòng điện tương tự Để điều khiển các động cơ này, chip DRV8823 được áp dụng, cho phép điều khiển đồng thời hai động cơ bước lưỡng cực với dòng điện lên đến 1,5A cho mỗi cuộn dây.
CÁC CHỨC NĂNG CHÍNH CỦA HỆ THỐNG
Các mô-đun điều khiển AFS thực hiện kiểm soát hệ thống chiếu sáng phía trước thích ứng (AFS) và tự động điều chỉnh cụm đèn
2 Chức năng cập nhật thông tin tự động
Khi công tắc đánh lửa được bật hoặc tắt sau khi thay thế mô-đun điều khiển AFS, mô-đun này sẽ đọc thông tin kỹ thuật của xe Thông tin này được truyền qua đường CAN từ cụm thiết bị đến bộ lưu trữ thông tin kỹ thuật của xe.
3 Chức năng chẩn đoán trên bo mạch
Bộ điều khiển AFS tích hợp chức năng chẩn đoán trên bo mạch, cho phép ghi lại các lỗi xảy ra Khi có sự cố với ECU, hệ thống sẽ tự động đối chiếu và thông báo cho người lái xe về các lỗi đã được ghi nhận.
4 Chức năng phát hiện lỗi
Hệ thống chiếu sáng phía trước thích ứng (AFS) và chiếu sáng tự động có thể gặp phải sự hỏng hóc, và các lỗi phần cứng trên cụm đèn sẽ được thông báo qua đèn báo lỗi trên táp lô.
5 Chức năng phát hiện lỗi
Khi phát hiện bất kỳ sự cố nào, đèn báo AFS OFF trên bảng táp lô sẽ nhấp nháy, cảnh báo cho người lái xe về sự cố trong hệ thống.
6 Chức năng nhớ vị trí ban đầu
Khi khởi động động cơ và xe ở tốc độ 0 km/h, mô đun điều khiển AFS xác định vị trí ban đầu của bộ truyền động xoay, giúp cụm đèn pha chiếu sáng dừng ở vị trí phía trước.
CÁC TÍN HIỆU ĐẦU VÀO
• Tín hiệu góc đánh lái lấy từ mô đun EPS
• Tín hiệu tốc độ xe lấy từ mô đun PCM
• Tín hiệu từ ổ khóa (hay tín hiệu IG)
• Tín hiệu cụm công tắc điều khiển hệ thống chiếu sáng
• Tín hiệu trạng thái công tắc AFS OFF
• Mô đun điều khiển hệ thống điện thân xe (FBCM)
Bộ truyền động xoay của đèn pha tích hợp cảm biến Hall, gửi tín hiệu vị trí hiện tại đến mô đun điều khiển AFS Đèn pha có khả năng điều chỉnh góc xoay lên đến 15 độ cho cả hai bên phải và trái Sự điều chỉnh này dựa trên tốc độ xe và góc lái, cho phép thay đổi trục quang học một cách linh hoạt Giá trị góc xoay thay đổi theo tốc độ xe cho đến khi đạt tối đa 15 độ, đảm bảo hiệu suất chiếu sáng tối ưu trong mọi điều kiện lái.
Trục chiếu sáng thay đổi
Hình 2.13: Hệ thống đèn chiếu sáng AFS trên Mazda 6
HOẠT ĐỘNG CỦA BẢNG ĐIỀU KHIỂN
Bảng điều khiển là giao diện máy của con người cho bộ điều khiển Hình 2.14 cho thấy bảng điều khiển
Bảng điều khiển hoạt động nhờ nguồn pin 12-V kết nối qua đầu nối 8 chân Khi được cấp nguồn, người dùng có thể dễ dàng bật hoặc tắt bảng điều khiển bằng công tắc phím Nguồn.
Khi bật bảng điều khiển, màn hình LCD sáng Tất cả các nút có đèn LED nhấp nháy một lần
Bảng điều khiển được trang bị chín nút LED, một công tắc ba hướng, ba bộ chỉnh và một cảm biến ánh sáng, tất cả đều hoạt động khi công tắc nguồn được bật.
Có một công tắc kiểu SMT (ĐẶT LẠI) trên bảng; công tắc này là tín hiệu đặt lại tới MCU trên bảng điều khiển
Bản điều khiển tự động: Đây là nút dạng bật tắt Khi nó được kích hoạt, đèn nền
Đèn LED trên nút sẽ sáng lên, đánh dấu việc hệ thống chuyển sang chế độ demo tự động Trong chế độ này, hệ thống sẽ bỏ qua mọi đầu vào từ các nút LED, bộ chỉnh, cảm biến ánh sáng và công tắc.
Bản điều khiển tự động được thực hiện với trình tự được thực hiện trong lưu đồ sau:
Nút tự kiểm tra là một loại nút nhấn, khi được nhấn, đèn nền LED sẽ sáng lên và gửi lệnh tự kiểm tra đến bộ điều khiển AFS, kích hoạt quá trình tự kiểm tra.
Tự kiểm tra phải được nhấn trong vòng 5 giây sau khi bật công tắc phím Nguồn
Trình tự tự kiểm tra được thực hiện với trình tự được biểu diễn trong lưu đồ sau:
Chế độ tự bảo vệ, hay còn gọi là limp home, là một tính năng quan trọng trong hệ thống đèn pha Khi nhấn nút, đèn nền LED sẽ sáng lên và gửi lệnh limp đến bộ điều khiển AFS Trong chế độ này, đèn pha sẽ tự động bật ở vị trí cố định (trung tính) mà không có bất kỳ điều chỉnh nào được thực hiện.
Nút nhấn điện áp thấp là một thiết bị quan trọng, khi được nhấn, nó sẽ kích hoạt đèn nền LED và gửi tín hiệu điện áp thấp đến bộ điều khiển AFS Tín hiệu này báo hiệu rằng pin trong xe đang gần hết, yêu cầu AFS ghi lại trạng thái và chuyển sang chế độ ngủ (chờ) để tiết kiệm năng lượng.
Auto light( đèn tự động): Đây là một loại nút nhấn Khi nhấn, đèn nền LED sẽ được bật
Nó gửi một lệnh đèn tự động đến bộ điều khiển AFS
Khi đèn tự động được kích hoạt, bảng điều khiển gửi dữ liệu ánh sáng xung quanh đến bộ điều khiển AFS qua bus CAN thông qua cảm biến ánh sáng Bộ điều khiển AFS sẽ xác định tốc độ xe và mức độ ánh sáng để quyết định bật đèn chiếu xa hoặc tắt đèn.
Head light (Đèn đầu): Đây là một loại nút nhấn Khi nhấn, đèn nền LED sẽ được bật
Nó gửi một lệnh đèn pha đến bộ điều khiển AFS
Nút này kích hoạt và hủy kích hoạt chùm sáng thấp trên bộ đèn pha
Chùm sáng cao là một loại nút nhấn, khi được kích hoạt, đèn nền LED sẽ sáng lên Nút này gửi tín hiệu tia cao đến bộ điều khiển AFS, giúp cải thiện khả năng chiếu sáng khi lái xe.
Nút này cho phép bạn bật và tắt chùm sáng cao trên đèn pha Khi chùm sáng cao được kích hoạt, chùm sáng thấp sẽ tự động bật Thực tế, việc điều khiển chùm sáng cao chỉ đơn giản là bật và tắt tấm chắn chùm sáng.
Rain (trời mưa): Đây là một loại nút nhấn Khi nhấn, đèn nền LED sẽ được bật Nó gửi lệnh mưa tới bộ điều khiển AFS
Tín hiệu mưa chỉ có hiệu lực ở chế độ ánh sáng Class C và Class E
Hazard (Nguy hiểm): Đây là một loại nút nhấn Khi nhấn, đèn nền LED sẽ được bật Nó gửi một lệnh nguy hiểm đến bộ điều khiển AFS
Trong phần diều khiển, Hazard có chức năng tương tự như “rẽ trái”
Turn switch (Xoay công tắc): Đây là công tắc 3 hướng báo rẽ trái phải của xe thể hiện chế độ lái
Ba bộ chỉnh như sau:
Direction (Phương hướng): Bộ chỉnh này được kết nối với một chiết áp trên bảng điều khiển Giá trị đại diện cho góc của vô lăng ô tô
Speed (Tốc độ, vận tốc): Bộ chỉnh này được kết nối với một chiết áp trên bảng điều khiển Giá trị đại diện cho tốc độ của ô tô
Tilt (Nghiêng): Bộ chỉnh này được kết nối với một chiết áp trên bảng điều khiển Giá trị thể hiện mức độ nghiêng của ô tô
Giao diện RS232 trên bảng điều khiển là một thành phần được dành riêng để sử dụng trong tương lai
Hiển thị trên màn hình LCD của bảng điều khiển:
Màn hình LCD trên bảng điều khiển hiển thị trạng thái của AFS
Khi bảng điều khiển được bật Một vài giây sau khi khởi động, màn hình chính hiển thị như trong Hình 2.15:
Ba đèn LED được gắn trên bảng điều khiển để cho biết trạng thái của nguồn điện 12-V, 5-V và 3.3-V
Hình 2.15: Hiển thị màn hình LCD
ĐIỀU KIỆN ĐỂ HỆ THỐNG HOẠT ĐỘNG
Khi nhận tín hiệu IG từ ổ khóa, mô-đun điều khiển AFS sẽ liên tục tính toán để điều khiển thiết bị truyền động xoay dựa trên tín hiệu góc lái và tốc độ xe Nếu các điều kiện hoạt động được đáp ứng, mô-đun này sẽ điều chỉnh bộ truyền động xoay của trục chính đèn pha.
• Vị trí ban đầu của cụm đèn ở trạng thái chiếu thẳng
• Công tắc điều khiển cụm đèn ở vị trí: ON (sử dụng đèn chiếu sáng)
• Công tắc vị trí AFS OFF đang ở vị trí : OFF
• Tín hiệu vị trí mô tơ bước
• Tốc độ xe: bắt đầu kiểm soát khi tốc độ xe lớn hơn 2 km/h
MỘT SỐ CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐÈN
1 Đèn hoạt động ở chế độ nội thành
Khi xe di chuyển với tốc độ dưới 50 km/h, ánh sáng thị trấn cung cấp một phạm vi chiếu sáng rộng hơn, giúp tài xế dễ dàng nhận diện người đi bộ trên đường Đèn sẽ hoạt động ở chế độ đèn cốt, tập trung chiếu sáng phía trước để tài xế có thể quan sát và xử lý các tình huống xung quanh, đặc biệt là ở những khu vực đông đúc với mật độ giao thông cao Ánh sáng được điều chỉnh để hạ thấp và mở rộng sang hai bên với cường độ vừa phải, trong khi đèn pha có thể xoay trái và phải để tăng cường khả năng quan sát.
Hình 2.16: Đèn hoạt động chế độ nội thành dưới 50km/h
Hệ thống đèn pha được thiết kế với khả năng xoay 8˚ cho mỗi bên, kết hợp với đèn chiếu sáng chính, tạo ra góc chiếu sáng lên đến 150˚ trong phạm vi 40m Trong môi trường nội thành, nơi có nhiều nguồn ánh sáng từ đèn đường và phương tiện giao thông, cường độ sáng của hệ thống đạt khoảng 5 Lux, đảm bảo tầm nhìn rộng hơn và an toàn cho người tham gia giao thông.
2 Đèn hoạt động khi có tín hiệu xinhan
Khi tài xế bật tín hiệu xinhan rẽ phải, các thông số như góc xoay vô lăng, tốc độ xe dưới 40km/h và tín hiệu xinhan sẽ được gửi về ECU điều khiển Hệ thống đèn liếc động sẽ xoay 15 độ để chiếu sáng khu vực phía đường rẽ, giúp tránh các tình huống bất ngờ Ánh sáng từ hệ thống này tạo thành góc 160 độ, soi sáng khu vực phía trước và bên phải, mở rộng tầm quan sát lên đến 15m Khi hệ thống đèn liếc hoạt động, nó chỉ chiếu sáng bên phải, trong khi đèn pha vẫn chiếu sáng phía trước Ngược lại, nếu ECU không nhận tín hiệu cần thiết, hệ thống sẽ tiếp tục sử dụng đèn pha như khi hoạt động trong nội thành Hệ thống đèn liếc động giúp tài xế quan sát rõ hơn khu vực xe sắp di chuyển vào, tránh va chạm với xe đạp, người đi bộ hoặc các chướng ngại vật Đèn liếc động, hay còn gọi là đèn đảo tròng, có góc xoay khác nhau tùy thuộc vào tốc độ và hướng rẽ, với tầm quan sát bên phải rộng hơn so với bên trái, nơi có nhiều điểm mù hơn.
Hình 2.17: Đèn liếc động được bật khi có tín hiệu xinhan, góc quay vô lăng, tốc độ xe (bên trái) với xe không bật tín hiệu xinhan (bên phải)
Có tín hiệu rẽ phải Không có tín hiệu rẽ
3 Đèn hoạt động ở chế độ ngoại thành Ánh sáng cơ bản chiếu sáng cạnh bên phải của đường sáng hơn và rộng hơn chùm tia thông thường, khoảng sáng sẽ mở rộng về 2 bên Nó thường được kích hoạt ở tốc độ từ
Tốc độ xe từ 50 đến 100 km/h giúp tăng cường khả năng quan sát cho người lái mà không gây chói mắt cho các phương tiện đi ngược chiều Để kích hoạt chế độ ánh sáng này, xe cần duy trì tốc độ trong khoảng thời gian ít nhất 5 giây Khi ở chế độ này, ánh sáng từ cụm đèn phát ra tạo thành một góc 120 độ, với khoảng chiếu sáng tối đa lên đến 90m, trong đó vùng chiếu sáng tốt nhất đạt 50m.
Bảng 2.2: Bảng tính toán góc xoay khi vào cua
Hình 2.18: Đèn hoạt động chế độ ngoại thành 50-100km/h
Cường độ sáng 58 Lux cho phép người lái xe nhận biết chướng ngại vật từ xa, trong khi cường độ sáng từ 20-40m đạt 7 Lux và dưới 20m là 10 Lux Với mức cường độ sáng cao, khả năng phát hiện chướng ngại vật trên đường được cải thiện đáng kể.
4 Đèn hoạt động chế độ khi vào cua
Hệ thống chiếu sáng góc cua động sử dụng tín hiệu góc xoay vô lăng để nhận biết khi xe vào khúc cua, từ đó kích hoạt đèn liếc giúp tối ưu hóa ánh sáng cho đoạn đường phía trước Việc điều chỉnh góc chiếu sáng lên đến 15˚ đã chứng minh hiệu quả trong việc giảm thiểu va chạm tại các khúc cua Trong khi xe không trang bị hệ thống này chỉ chiếu sáng khoảng 30m, dẫn đến nguy cơ không kịp phản ứng với chướng ngại vật, hệ thống chiếu sáng góc cua động tự động điều chỉnh vùng chiếu sáng theo bán kính cong của đường, tăng tầm quan sát lên 55m Điều này mang lại cho người lái thêm 1,5 giây để xử lý tình huống khi xe di chuyển với tốc độ 60km/h.
Hình 2.19: Đèn liếc hoạt động theo phương ngang để tối ưu hóa khi vào cua
Trong thiết kế ô tô, để đảm bảo xe quay vòng mà không bị trượt, hai bánh xe cần có cùng tâm quay vòng Mối quan hệ giữa các góc quay vòng của hai bánh xe được thể hiện qua biểu thức: cotg β - cotg α = B/L, trong đó B là chiều rộng cơ sở và L là chiều dài cơ sở của xe.
R= 480 (cm) (bán kính quay vòng nhỏ nhất)
Khoảng chiếu sáng khi xe trang bịAFS
Vùng chiếu sáng cố định
Hình 2.20: Khoảng chiếu sáng của xe không trang bị AFS và có trang bị AFS αmax˚, γmax= 10˚
Hình 2.21: Góc chiếu sáng khi vào cua của xe trang bị AFS
Bán kính quay vòng R của xe tương ứng với bán kính của cung đường xe di chuyển Dựa vào quan hệ hình học, chúng ta có thể xác định giá trị góc quay vòng α và β của hai bánh xe khi xe quay vòng không trượt, với điều kiện biết chiều dài cơ sở và bề rộng của xe.
Việc điều chỉnh góc chiếu sáng dựa trên góc quay vòng β của bánh xe bên trong, với góc này dao động từ 0 đến 33˚ tùy theo góc đánh lái của xe du lịch Hệ thống đèn liếc động chỉ hoạt động khi góc β lớn hơn 5˚, và góc chiếu sáng sẽ thay đổi theo giá trị của góc này Khi góc β đạt 20˚, góc điều chỉnh vùng chiếu sáng sẽ ở mức cao nhất Do đó, có thể xác định giá trị điều chỉnh góc chiếu sáng dựa trên bán kính cong của đường.
Hình 2.22: Tính toán góc xoay vòng khi vào cua
5 Đèn hoạt động ở chế độ đường cao tốc Đèn đường cao tốc cải thiện tầm nhìn trên xa lộ và đường cao tốc Từ 100 km/h, chùm sáng này sẽ làm sáng đường đi xa hơn và tập trung nhiều hơn vào cạnh phải của đường Đèn tự động bật tự động với tốc độ lớn hơn 100 km/h Khoảng chiếu sáng được tăng lên từ 65-110m Tăng khoảng chiếu sáng nhưng cường độ sáng bên trái phải giảm để không làm chói mắt xe ngược chiều cũng như xe vượt bên trái Ở khoảng cách dưới 25m cường độ sáng là 10 Lux Dưới 50m cường độ sáng là 7 Lux và 5 Lux ở khoảng cách dưới 110m
6 Đèn hoạt động khi trời có mưa
Chùm sáng này sẽ được kích hoạt khi cảm biến mưa phát hiện mưa trên kính chắn gió trong thời gian từ 30 giây trở lên Để tăng cường độ chiếu sáng phía trước, khoảng chiếu sáng hai bên sẽ bị giảm, dẫn đến giảm độ chiếu xa của nguồn sáng Trong chế độ chùm cơ bản và chế độ chiếu sáng chùm tia trên đường cao tốc, hình nón ánh sáng bên trái sẽ ngắn hơn, giúp giảm phản xạ ánh sáng trên bề mặt đường ướt.
Trục vị trí trung lập của đèn pha có thể xoay một góc Δβ (5˚) về mỗi bên, dẫn đến sự thay đổi dải ngang tương ứng Các cụm đèn sẽ cúi xuống một góc β’= 5˚, điều này phụ thuộc vào lượng mưa được cảm nhận từ cảm biến nước mưa đặt trên kính chắn gió phía trước.
47 sẽ minh họa rõ nhất về sự thay đổi của cụm đèn theo chiều dọc
Khi xe chạy ở đường cao tốc
Hình 2.23: Đèn hoạt động chế độ đường cao tốc >100km/h
Hình 2.24: Đèn hoạt động khi trời có mưa
Khoảng chiếu sáng khi có trời mưa
Hình 2.25: Góc cụm đèn thay đổi theo phương dọc
