Bộ điều khiển độ ổn định điện tử (ESC) làm tăng sự an toàn chủ động trong mọi điều kiện lái xe.Đặc biệt khi vào cua, hay nói cách khác, khi các lực li tâm đang hoạt động, ESC sẽ ổn định xe và giữ cho xe an toàn trên làn đường. ESC nhận biết các điều kiện lái xe quan trọng, chẳng hạn như phản ứng hoảng loạn trong các tình huống nguy hiểm, và ổn định xe bằng cách tự phân bổ lực phanh bánh xe và can thiệp vào hệ thống điều khiển động cơ mà không cần phải đạp phanh hoặc bàn đạp ga.ESC phản ứng xử lý nhanh vượt xa khả năng nhận biết nguy hiểm của người lái xe và tự động “điều khiển” chiếc xe trở lại đúng hướng bằng cách sử dụng phanh có chọn lọc. Nói cách khác, ESC đảm bảo rằng chiếc xe hoạt động, vận hành bình thường ngay cả trong những tình huống khắc nghiệt nhất.
Trang 1Module 3 ESC (Electronic Stability Control)
2.2 Wheel Speed Sensor
2.3 Yaw-rate & 2 G-Sensor
2.4 Steering Angle Sensor
2.5 ESC OFF Switch
3.2 HECU air bleeding
3.3 Steering Angle Sensor Calibration
3.4 G-Sensor Calibration
Learning
Objectives
Describe the history of ESC
Describe the system layout and list the locations, mechanisms and functions of components
Describe the valve operation that takes place in the oil pressure circuit during normal operation, ABS operation and ESC operation
Take the necessary measures after changing parts
Trang 2có chọn lọc Nói cách khác, ESC đảm bảo rằng chiếc xe hoạt động, vận hành bình thường ngaycả trong những tình huống khắc nghiệt nhất.Thay vì bị văng ra hoặc bắt đầu trượt, chiếc
-xevẫn giữ đúng làn đường với các tín hiệu đầu vào từ vô-lăng, và người lái xe vẫn hoàn toànkiểm soát được
để điều khiển khả năng vận
hành của xe
Mẹo: Các tên gọi khác của ESC
Trang 31.2 Lịch sử phát triển của ESC
Anti-wheel lock Independent wheel control Wheel/steering wheel control
ABS(Hệ thống chống bó cứng phanh) được thiết kế để tạo ra lực phanh tối đa mà người lái xekhông thể làm việc với bàn đạp Một chiếc xe trượt khỏi tầm kiểm soát không thể kiểm soátđược ABS nhanh chóng thiết lập các chương trình / phân bổ lực phanh của lốp xe bị trượt đểkhôiphục lại lực phanh trước của một chiếc xe
Trong khi ABSchỉ điều chỉnh lực phanh của xe, TCS (Hệ thống điều khiển lực kéo) điều chỉnhlực phanh cũng như công suất truyền tới các bánh xe từ động cơ TCS được thiết kế cho cácđiều kiện lái xe khắc nghiệt, chẳng hạn như tuyết hoặc bùn Nó chỉ áp dụng hệ thống phanh chomột bánh xe quay hoặc phân phối lại công suất được truyền đến một bánh xe quay để các bánh
xe khácđể tăng tính ổn định Khi hoạt động kết hợp với ABS, điều khiển TCS được thực hiệnthông qua ABS, và khităng tốc, điều khiển TCS được thực hiện thông qua đầu ra của động cơ.ESC (Hệ thống căn bằng điện tử) phát hiện xe bị trượt và điều khiển lực phanh đến từng bánh
xe riênglẻ và đầu ra của động cơ Nếu người lái không tác động đến hệ thống phanh, ESC cẩnthận ngăn không cho xe bị trượt Chức năng chính của ESC là phòng ngừa quá trình quay vòngthiếu và quay vòng thừa ABS, TCS và EBD đều nằm trong hê thống ESC
VSM (Hệ thống ổn định thân xe) giúp tăng cường vận hành ổn định hơn thông qua việc kết hợp
hệ thống cân bằng điện tử (ESC) và hệ thống lái trợ lực điện (MDPS) trong những tình huống nguyhiểm can thiệp đến hệ thống phanh và lái khi xe đang cua vòng, quay vòng thiếu hoặc quayvòngthừa
Trang 41.3 Trình tự hoạt động của hệ thống ESC
Góc đánh lái
Áp lực phanh Bàn đạp phanh On or OFF
Góc quay xe Tốc độ xe
Dự định của người lái Chế độ hoạt động thực tế
Điều khiển phanh bằng hệ thống thủy lực (Quay vòng thiếu hoặc quay vòng thừa)
1) Dự định của người lái & Chế độ hoạt động thực tế của xe
Dự định của người lái xe được đo bằng góc đánh lái (ví dụ: người lái xe muốn đi đến đâu) và
áp lực phanh (ví dụ như người lái xe đang sử dụng phanh) để xác minh xem chiếc xe có đang
dichuyển như người lái xe dự định hay không Chế đô vận hành thực tế của xe được đo bằnggóc quaycủa xe (góc nghiêng) và tốc độ xe
2) So sánh dự định của người lái và chế độ vận hành thực tế của xe (ESC control)
3) Quay vòng thừa & Quay vòng thiếu
Trong trường hợp chế độ vận hành thực tế của xe phù hợp với dự định của người lái, tìnhhuống này được xem là bình thường và hệ thống ESC sẽ không hoạt động Nếu có sự khác biệtlớn giữa chế độ vận hành thực tế của xe và dự định của người lái thì tình huống này là khôngbình thường và ESC sẽ hoạt động để can thiệp vào tình huống này
Với điều kiện lái xe không ổn định, có thể xảy ra tình
trạng quay vòng thiếu và quay vòng thừa Quay
vòngthiếu nghĩa là khi góc quay của xe lớn hơn góc
Trang 5Tip: Vehicle without ESC
If a driver suddenly turns the steering wheel to evade an object that suddenly appeared in front while driving on a highway in a vehicle without ESC, the action causes the vehicle to slide and becomes uncontrollable.
Phanh bánh xe sau trái
Quay vòng thừa bên phải
a Sau khi tránhchướng ngại vật, người lái xe quay vôlăng sang bên phải để ở làn bên trái Nhưng bánh xephía sau bị mất độ bám với đường và phía sau củachiếc xe bắt đầu quay vòng thừa về phía bên trái
b ESC HECU phát hiện hiện tượng quay vòng thừathông qua cáccảm biến góc lái và cảm biến xoay xe,
và ngaylập tức phanh bánh xe phía trước bên trái
c Do đó, xe được giữu theo hướng thẳng mà không bịtrượt khỏi đường
Quay vòng thiếu bên trái
a Một chướng ngại vật xuất hiện phía trước bên phải
Người lái xe đánh vô-lăng sang bên trái, nhưng xảy
ra hiện tượng quay vòng thiếu và chiếc xe tiếp tục
tiến về phía chướng ngại vật
b ESC HECU phát hiện ra hiện tượng quay vòng thiếu
thông qua cáccảm biến góc lái và cảm biến xoay xe,
và ngaylập tức phanh bánh xe phía sau bên trái
c Dođó, chiếc xe được dẫn hướng theo hướng dự định
của người lái xe
Trang 6Cảm biến lệch nghiên Cảm biến áp
suất
Cụm đồng hồ
Công tắc tắt chế độ ÉC
Công tắc phanh
Cảm biến tốc độ bánh xe phát hiện tốc độ của mỗi bánh xe
Cảm biến độ lệch nghiên Xác định góc nghiên của xe thông qua trụ đứng
Cảm biến góc lái Xác định trực tiếp theo hoạt động của người lái
Cảm biến áp suất người láiXác định áp suất hệ thống phanh để xác định sự vận hành phanh củaCông tắc tắt chế độ ESC Chế độ ESC có thể được tắt do người lái
Công tắc phanh Côngtắc được đặt phía trên bàn đạp phanh và được dùng để gửi
các trạng thái của bàn đạp phanh về HECU
ESC HECU Nhận tín hiệu của mỗi cảm biến và tính toán các tín hiệu và sử dụng các
thông số để thực hiện phanh cho mỗi bánh xe.
Đèn cảnh báo nguy hiểm ABS/EBD/ESC/DBC thông báo hư hỏng hệ thống đến người lái
Trang 72.2 Cảm biến tốc độ bánh xe
Cảm biến tốc độ bánh xe phát hiện tốc độ của mỗi bánh xe, rồi truyền thông tin đến hộp ESCHECU để tính toán tốc độ bánh xe Và xác định có bánh xe nào bị khóa hay không Nó đượcđặt trên vị trí của cụm moay ơ Coa 2 kiểu WSS: Kiểu bị động (Loại cuộn dây) và loại chủđộng(Kiểu phần tử HALL) Loại chủ động không hiệu quả bởi khe hở và có thê phát hiện khi tốc
độ từ 0km/h; Như vậy, kiểu chủ động được sử dụng rộng rãi hơn loại bị động
2) Kiểu cuộn dây & Kiểu phần tử Hall
Danh mục Kiểu cuộn dây Kiểu phần tử Hall
Điện trở của phần tử Hall có thể thay đổi tỉ
lệ theo vòng quay của bánh xe và tạo ra các
điện áp riêng biệt
Lõi từ Cuộn dây
Dây dẫn
Lõi từ Phần tử hall
Trang 82.3 cảm biến độ nghiên & 2G
Cảm biến độ lệch xác định tốc độ nghiên trên trục dọc của xe , sự trượt ngang nguyên nhânbởi lực ly tâm , và sự tăng tốc trượt ngang xác định do sự phanh đột ngột hoặc do đườngnghiên Nógửi tín hiệu đến ESC HECU, Sử dụng các thông số này cho điều khiển ổn định của
xe Cảm biến độ nghiên bao gồm cảm biến tăng tốc ngang và dọc Cho phép phát hiện tất cảcácđiều kiện với 1 cảm biến Gía trị của nó cũng được dùng cho các chức năng phụ của ESC
và EPB.Vị trí lắp đặt của cảm biến độ nghiên ở đáy của cụm điều khiển trung tâm trước
Lower section of console (within 3cm of the vehicle center)
Hướng về phía trước
2) Cấu TạO
Oscillator (plate fork)
Detector (right) Detector (left)
Angular velocity (ω)
Coriolis force Rung động trái/phải Rung động trái/phải
Sự tạo ra điện áp nguyên nhân từ dao động của cảm biến lệch nghiên được biến đổi và daođộng trái phải tạo ra tỉ lệ nghiên Nếu xe xoay một góc ở một tốc độ không thay đổi trong trạngtháiđó, máy dò trong cảm biến nghiêng về hướng của dao động và ở góc vuông, do lực Coriolis,
và tạo ra điện áp thay đổi Một sóng điện áp được tạo ra từ phần tử cảm ứng và được sử dụng
để phát hiện hướng và góc vào cua, xuất ra một tín hiệu tương tự trong quá trình thực hiện
1) Giải thích về cảm biến tốc độ và nguyên lí hoạt động của nó
Trang 92.4 Cảm biến góc lái
Cảm biến góc lái được tích hợp với cảm biến mômen Nó phát hiện góc quay của vô lăng vàmomenđể xác định sự vận hành của người lái ESC HECU so sánh góc quay vô lăng từ cảmbiến góc lái với góc xoay của xe nhận được từ cảm biến nghiên để xác định số vòng quayđánh lái nhiều/ ít
Có 2loại cảm biến góc lái : kiểu quang học và kiểu điện từ Thông thường , Loại quang họcđược sử dụng cho các mẫu xe cũ, và loại điện từ được dùng cho các mẫu xe mới
Vị trí lắp đặt
• trường hợp xe với MDPS : Cảm biến góc lái được đặt trong bộ MDPS
• Xe không có MDPS : cảm biến góc lái được đặt phía trên của lò xo hãm vô lăng
Cảm biến quang học Cuộn cảm biến từ
MDPS Power Head
2) Cảm biến điện từ và cảm biến quang học.
Cảm biến mô men
1) Giải thích về cảm biến góc lái và nguyên lí hoạt động của nó.
Trang 10Cảm biến điện từ được tạo từ bộ phát hiện góc đánh lái và mô men xoắn, Nó sử dụng từtrường trong cụm bánh răng chính, cụm bánh rang hành tinh và trục đầu vào để phát hiện gócđánh lái và mô men xoắn Bộ phát hiện góc đánh lái được kết hợp từ một bánh rang chính và 2bánhrăng hành tinh Bộ phát hiện mô men xoắn được kết hợp trục dẫn động đầu vào (từ tính)
và trục bị động đầu ra.Đối với góc xoay vô lăng, Bánh răng chính ăn khớp với trục xoay, xoayhai bánh răng hành tinh mỗi cái có số răng khác nhau Khi đó, một giai đoạn khác được tạo ra
và góc xoay được xác định thông qua phần tử Hall và sử dụng sự khác biệt đó Với mô menxoắn, một cuộn từ được đặt phía trên trục dẫn động đầu vào xoay tạo nên sự biến dạng củathanh xoắn khi vào cua Khi xoay, mật độ từ trường thay đổi, và kết quả là điện áp đầu ra đượcxác định bởi phần tử Hall IC Cảm biến mô men không có chức năng của cảm biến góc lái cócấu tạo tương tự như tích hợp cảm biến góc lái/mô men
Cảm biến quang học
Vỏ bảo vệ
Bạc đạn Rãnh dẫn sáng
cơ bản dựa trên lượng ánh sáng thu nhận được Khi đĩa đầu vào/ra ở trạng thái trung gian, gócbên trái/phải được xác định, vì lượng ánh sáng xuyên qua nó là như nhau Tuy nhiên, khi đánhlái , một bên của đĩa bị khóa, và một lượng ánh sáng được làm giảm Góc và độ biến dạngđược xác định bởi mật độ ánh sáng Nguyên tắc cơ bản ở đây là điểm cơ bản của đĩa trục đầuvào, được gọi là điểm nhận dạng Nếu MDPS được thay thế, giá trị góc đánh lái được truyềnđến ECU khác so với giá trị góc đánh lái thực tế của xe , vì vậy cài đặt góc đánh lái ở điểm 0 to
để xác định điểm nhận dạng
Trang 112.5 Công tắc OFF ESC
Công tắc OFF ESC cho phép người lái tắt chế độ ESC Khi tín hiệu "off" được truền đến HECU, thìđèn báo ESC OFF sáng lên Công tắc ESC OFF được dùng trong các trường hợp sau
• Xe rung lắc khi di chuyển trong tuyết ngập sâu hoặc trên bề mặt đường mất đọ bám
• Di chuyển với xích lốp đi tuyết
• Hoạt động xe trên hệ thống thử phanh
2) Công tắc ESC OFF 2 giai đoạn.
Pháttriển dựa trên công tắc ESC ON/OFF thông thường, ở các mẫu xe sau này sử dụng côngtắc ESC ON/OFF hai giai đoạn Chuyển công tắc ESC OFF giai đoạn 1 (semi-ESC) chỉ điềukhiển động cơ tắt cho chế độ tăng tốc thể thao sau khi rẽ và ra khỏi vũng lầy mà không làmgiảm mô men từ động cơ từ sự quay trơn
ESC OFF
1-STEP
Thay đổi hiển thị Thay đổi hoạt động
ESC OFF giaiđoạn 1
1) Giải thích về công tắc OFF ESC và nguyên lý hoạt động
Trêncụm taplo
Nâng xehoặckiểm tra phanhXíchđi tuyết
Ổn địnhvận hành
• Nhấn công tắc: nhấn công tắc ESC OFF ít hơn 3 giây
• Đèn và còi báo hiệu: đèn báo ESC sáng lên, không có còi báo hiệu
• Hiển thị: “Điều khiển lực kéo tắt" hiển thị trên bảng đồng hồ taplo
• Điều khiểnl: điều khiển mô men động cơ (TCS) OFF, điều khiển hệ thống phanh On
ESC OFF giaiđoạn 2
• Công tắc: nhấn và giữ công tắc ESC OFF hơn 3 giây
• Đèn và còi báo: đèn báo ESC OFF sáng lên, còi cảnh báo phát ra 1 lần
• Hiển thị: "VDC off" hiển thị trên đồng hồ taplo
• Điều khiểnl: điều khiển mô men xoắn động cơ(TCS) và điều khiển hệ thống
phanh OFF
Trang 122.6 Brake Switch
1) Exploded View of Brake Switch and its role
When the brake pedal is depressed, current is fed via the brake light switch to the controlmodule The Brake Switch Signal is required for monitoring the Pressure Sensor Usually thePressure Sensor should recognize an increase in pressure when the brake pedal is applied(Brake Switch Status ON) And The brake light switch indicates brake pedal status to the ABScontrol unit
the stop lamp switch signal is required for the hydraulic brake assist, electronic stability, downhillbrake control and hill start assist function Furthermore the brake signal is required for the pumpmotor test which is performed at speeds above 30km/h every time the ignition is turned on
Top of brake pedal
Trang 132.7 ESC HECU
1) Overview
ESC HECU is composed of HCU, which controls the hydraulic pressure, and ECU, whichcontrols the HCU and electrical controls Both components are integrated as a single unit and ismounted in the engine compartment Control mechanism is as follows
Configuration Function
ECU Receives signals from input elements and produces control signals if
a spin, understeer or oversteer is detected.
HCU Hydraulic regulator Motor Powers the pump with power supplied by ECU
Pump Pump is engaged by motor during decompression and returns the oil
back to the master cylinder.
Pressure Sensor Measures brake pressure to identify the driver's braking intention.
Detects sudden braking from pressure drops.
solenoid valve Receives Open and Close commands from ECU and opens/closes
flows for individual wheel pressure control.
• ECU identifies the driver's intention (steering wheel position + vehicle speed + accel pedal)
• ECU analyzes the vehicle's movement (vehicle turning speed + side pulling force)
• Significant inconsistency between the driver's intention and vehicle movement is recognized
as a safety hazard and hydraulic control devices adjust the braking of individual wheels Italso controls the engine output via communication line connected to the engine to safelycontrol the vehicle out of a potentially dangerous situation The indicators and warning lampsare also controlled according to vehicle state
Trang 143) Hydraulic Circuit
Pressure Sensor
Pump Element
Pump Element
Pump Motor
ISV ISV
ISV ISV
OSV OSV
OSV OSV
Left rear Right front Left front Right rear
Configuration
• Inlet Solenoid Valve (ISV)
This valve connects or disconnects the hydraulic path between master cylinder and thewheel cylinders The valve remains normally open but it is closed when the dump and holdmode begins during ABS operation Purpose of the check valve is to help the brake fluidreturning from the wheel cylinder to the master cylinder when the brake pedal is released
• Outlet Solenoid Valve (OSV)
• Electric Shuttle Valve (ESV)
The outlet solenoid valves are normally closed The valve is opened when the dump modebegins to release the wheel cylinder pressure
The Electric Shuttle Valve is normally closed When ESC is in progress, the valve isopened and brake fluid is supplied to the pump elements
• Traction Control Valve (TCV)
• Pressure Sensor (P/U)
The Traction Control Valve is normally open and the brake pressure from the mastercylinder is applied to the wheel cylinders While TCS or ESC is in progress, the TCV isclosed and the generated pressure is applied to the front wheel cylinders without returning
to the master cylinder The TCV includes a relief valve and a check valve When excessivepressure is supplied from the motor, the relief valve is opened and the pressure is relieved