Hệ thống treo predictive active suspension của audi

Với khả năng dự đoántrước các tình huống có thể xảy ra trên đường khi di chuyển, Perdictive ActiveSuspension có thể tự điều chỉnh hoạt động của hệ thống treo sao cho phù hợpnhất.. Tổng q

Hệ thống treo Predictive Active Suspension của Audi: Cấu tạo, nguyên lý, điềukiện vận hành?

(News.oto-hui.com) – Perdictive Active Suspension là hệ thống treo thông minhđược trang bị trên 2 dòng xe cao cấp Audi A8 và Audi S8 Với khả năng dự đoántrước các tình huống có thể xảy ra trên đường khi di chuyển, Perdictive ActiveSuspension có thể tự điều chỉnh hoạt động của hệ thống treo sao cho phù hợpnhất Đem lại cảm giác lái và sự thoải mái tốt nhất cho những người ngồi trongxe

Hệ thống treo Predictive Active Suspension của Audi có gì đặc biệt?

Hệ thống treo chủ động không phải là một khái niệm mới – các thương hiệu xehơi đã thử nghiệm ý tưởng này trong nhiều thập kỷ, sử dụng công nghệ khí nén,

hệ thống treo khí và dùng các bộ phận, thiết bị để quét mặt đường nhằm giảmthiểu va chạm và tăng sự thoải mái cho người ngồi trong xe

Predictive Active Suspension là hệ thống treo khí nén thông minh được trang bịtrên 2 dòng xe cao cấp Audi A8 và S8 Tuy nhiên, nó khác với những hệ thốngtreo sử dụng giảm chấn khí nén được tích hợp công nghệ điều khiển Ý tưởng củaviệc phát triển hệ thống này là giảm thiểu độ cuộn của cơ thể người khi phanh vàvào cua, và do đó sẽ giảm bớt đi một phần lực G của người ngồi trong xe, giữ cho

họ gần như ở trạng thái cân bằng (nhân tạo)

1 Cấu tạo của hệ thống treo Predictive Active Suspension Audi:

Tổng quan hệ thống treo Predictive Active Suspension của Audi có 5 thành phầnchính, bao gồm:

Electronic Suspension platform (EFP): Nền tảng khung gầm điện tử;

Active Suspension Actuators (4 bộ): Bộ chấp hành điều khiển hệ thống treo chủđộng thích ứng;

Four Ride Height Sensors: 4 cảm biến độ cao ở mỗi góc

Central Driver Assistance Controller (zFAS): Bộ điều khiển trung tâm hỗ trợ choviệc lái xe;

Front Camera ADAS: Camera phía trước;

a Electronic Suspension Platform (EFP):

Vai trò giữa các nhà sản xuất xe hơi và các nhà cung cấp linh kiện ngày một cóliên kết chặt chẽ hơn trong xu hướng sản xuất xe hiện nay Các nhà sản xuất ngàycàng tham gia nhiều hơn vào việc phát triển phần mềm để tạo ra sự tương tác giữatất cả các chức năng, trong khi các nhà cung cấp hệ thống cung cấp các hệ thốngđơn lẻ được tiêu chuẩn hóa với “trình điều khiển phần mềm” cho các chức năngcủa xe

Để hỗ trợ xu hướng này, cần phải cung cấp các đơn vị điều khiển điện tử (ECU)

có độ tinh vi cao làm nền tảng cho việc tích hợp phần mềm chức năng Audi đãchọn phát triển một đơn vị điều khiển trung tâm cho phần mềm chức năng của xetrong bộ phận khung gầm Nó được đặt tên là EFP, viết tắt của chữ “ElektronischeFahrwerkplattform” hoặc Electronic Suspension platform (Tạm dịch: Nền tảngkhung gầm điện tử)

Nền tảng khung gầm điện tử EFP là bộ phận điều khiển điện tử tích hợp cao đầutiên trong các bộ phận khung gầm của Tập đoàn Volkswagen, có vai trò:

Đo gia tốc thẳng đứng cũng như tốc độ lăn (Roll Rate) và tốc độ bước (PitchRate/ Angular Rate) của xe.

Xử lý 4 mức chiều cao bên ngoài và 4 dòng van điều tiết giảm chấn

Kích hoạt 4 lò xo khí nén và 4 bộ giảm chấn thông qua trình điều khiển riêngtừng cổng

Điều khiển máy nén khí của hệ thống treo thông minh qua mạng CAN

Có vi điều khiển TC1791 với các tính năng sau: 240 MHz, 4MB Flash, 300kBRAM

Có thể tích hợp phần mềm chức năng kiểm soát liên quan đến an toàn lên đến cấp

độ toàn vẹn an toàn ASIL C

Có thể được điều chỉnh với các tấm đế khác nhau tuỳ theo độ nghiêng của đườngtruyền dẫn để đạt được vị trí lắp đặt nằm ngang (cần thiết cho các cảm biến)

Có thể được tùy chỉnh với các biến thể thiết bị khác nhau cho các hệ thống kiểmsoát khung gầm đã cài đặt; nó có thể mở rộng chỉ từ một thiết bị điều khiển vi môđến thiết bị có kích thước đầy đủ với các cảm biến và bộ điều khiển cổng

Vận hành các cấu hình đã cài đặt khác nhau của hệ thống điều khiển khung gầmbằng cách kích hoạt hoặc hủy kích hoạt các thành phần phần mềm liên quan (kháiniệm mã hóa)

Xử lý toàn bộ phạm vi mô hình và các biến thể khung gầm bằng một phần mềmđơn vị bằng cách điều chỉnh bộ dữ liệu cụ thể của xe

Được bảo vệ khỏi thao tác bằng cơ chế bảo mật dữ liệu flash cho phần mềm vàtập dữ liệu có chữ ký dữ liệu cũng như bảo vệ thành phần để ngăn chặn việc traođổi đơn vị điều khiển

Có thể được cập nhật với các thành phần phần mềm đơn lẻ mà không ảnh hưởngđến các thành phần phần mềm khác

Được kích hoạt để kích hoạt các thành phần phần mềm tiếp theo thông quaSWAP

Nền tảng khung gầm điện tử của Audi (EFP) tích hợp một số đơn vị điều khiển vàcảm biến được trang bị riêng trong các mẫu Audi trước đó EFP kết hợp phầncứng để vận hành bộ giảm chấn và hệ thống treo khí nén Nó có đầu vào cho cảmbiến kiểm soát mức (PWM) cũng như bốn đầu vào PSI5 và được kết nối với hệthống liên lạc của xe qua mạng FlexRay

EFP cũng có cổng mạng CAN được sử dụng để điều khiển máy nén khí trong hệthống treo thích ứng EFP chứa các cảm biến MEMS (Hệ thống vi cơ điện) batrục đo tốc độ lăn và cao độ cũng như gia tốc thẳng đứng của xe gần với trọngtâm của nó Các cảm biến khung gầm thiết yếu khác đã được tích hợp vào trìnhđiều khiển ECU, bộ phận điều khiển túi khí nâng cấp

b Active Suspension Actuators:

Hệ thống treo chủ động có thể nâng hoặc hạ thân xe lên đến 85 mm (3,3 inch) từ

vị trí trung tâm ở cả bốn góc trong vòng 0,5 giây là nhờ các bộ chấp hành hệthống treo chủ động Active Suspension Actuators

Bên trong bộ chấp hành hệ thống treo chủ động, có Động cơ điện (motor) nhỏgọn đặt gần mỗi bánh xe của Audi A8 chạy từ hệ thống điện chính 48V của xe vàđược điều chỉnh bởi ECU Bộ truyền động dây đai và bộ truyền động điều hòanhỏ gọn nằm bên trong giúp nâng mô-men xoắn của motor điện lên gần gấp 200lần, 1.100 N.m.

Sau khi được khuếch đại, momen xoắn được truyền đến một thanh nâng làm bằngtitan (Titan Torsion Bar) có khả năng quay hơn 20 độ Thông qua một ống thanhkhớp nối (Steel Torque Tube), đầu còn lại của thanh nâng sẽ liên kết với thanhchống giảm chấn (Lever) ở phần cầu trước và thanh liên kết ngang ở phần cầusau

c Four Ride Height Sensors:

Cảm biến độ cao của hệ thống treo là một thiết bị điện tử đo khoảng cách giữađường và một điểm cụ thể trên hệ thống treo, khung hoặc thân của xe Cảm biến

độ cao sẽ cung cấp cho ECU thông tin về vị trí độ cao của thân xe

Bên cạnh việc hỗ trợ hệ thống treo khí nén để kiểm soát mức độ tự động, cảmbiến độ cao xe cũng được sử dụng làm đầu vào cho hệ thống cân bằng đèn pha tựđộng

Bản thân thân cảm biến độ cao đi xe được gắn vào khung xe, thanh truyền liên kếtvới xương đòn (wishbone) hoặc càng chữ A (control arm)

Nó cũng được gọi là cảm biến góc, có nghĩa là khi thanh cảm biến di chuyển, mộttín hiệu đầu ra (điện áp) được tạo ra tỷ lệ với góc quay của nó Tín hiệu này sau

đó được truyền đến ECU để xử lý tiếp

Ngoài ra, khi có tín hiệu truyền về ECU từ cảm biến độ cao, máy nén khí treođược kích hoạt và áp suất bổ sung được cung cấp (thông qua khối van) cho các lò

xo không khí thích hợp

d Central Driver Assistance Controller (zFAS):

Trước đây đã có một số đơn vị điều khiển thế hệ cũ mà Audi phát triển, mỗi đơn

vị sẽ đánh giá thông tin chúng thu thập cho một chức năng xác định Nhưng đây

là lần đầu tiên, bộ điều khiển hỗ trợ lái xe trung tâm (zFAS) tạo ra hình ảnh toàndiện về môi trường xung quanh, từ các dữ liệu cảm biến – cho một loạt các chứcnăng hỗ trợ

Các tính năng liên quan đến chức năng hỗ trợ lái xe thường liên quan đến nhiềuđơn vị điều khiển, mỗi đơn vị có nhiệm vụ đánh giá thông tin mà chúng phát hiệncho chức năng cụ thể của chúng Nhà sản xuất ô tô Audi cung cấp bộ điều khiển

hỗ trợ lái xe trung tâm (zFAS) trên mẫu A8 của mình Bộ điều khiển sử dụng dữliệu cảm biến để tạo hình ảnh của môi trường xung quanh cho một loạt các chứcnăng hỗ trợ, chẳng hạn như hỗ trợ lái xe thích ứng, hệ thống treo chủ động, hỗ trợ

đỗ xe và hỗ trợ tắc nghẽn giao thông

Điều này được tạo ra bởi các hệ thống cảm biến bổ sung, cộng với sự kết hợp dữliệu dự phòng trong zFAS và bộ điều khiển radar zFAS có nhiệm vụ “tổng hợp”thông tin dữ liệu từ các cảm biến, radar, camera để đưa đến cho ECU Ngoài ra,zFAS còn có chứa dữ liệu từ các biển báo giao thông được kết hợp với dữ liệu từbản đồ số; hỗ trợ qua đường dựa trên lĩnh vực hoạt động toàn diện, cũng nhưchức năng phanh khẩn cấp, đã được tối ưu hóa về chất lượng và hiệu quả bằngthiết kế dự phòng,…

Low-MCU, Triple-Core 32-Bit 300 MHz CPU, 8 MB Flash, 128 KB EEPROM, 2776

KB SRAM, Automotive — Nhà sản xuất: Infineon Technologies AG

SDRAM, DDR3L-1866, 4 Gb — Nhà sản xuất: Micron Technology

Mobileye EyeQ3 SoC, Quad 32-Bit RISC MIPS 1004K 500 MHz CPU, QuadCustom Vector Microcode Processors, 40 nm – Nhà sản xuất: STMicroelectronics

Flash, eMMC NAND, 8 GB, MLC – MFR: SAMSUNG SEMICONDUCTORINC

Deserializer, Quad, GMSL, 1.5 Gbps – Nhà sản xuất: Maxim Integrated ProductsSDRAM, LPDDR2-1066, 2 Gb – Nhà sản xuất: Micron Technology Inc

Flash, NOR, 512 Mb, 133 MHz, SPI – Nhà sản xuất: Cypress SemiconductorCorp

Giá bán được OTO-HUI tổng hợp: $365.75

e Front Camera ADAS:

Tại chế độ Comfort Plus, chiếc xe sẽ lướt đi với sự êm ái vô cùng trên bất kỳ loại

va chạm nào ở trên bề mặt đường, dù là ổ gà, hay gờ giảm tốc Vậy máy ảnh ởđây để làm gì trong khi hệ thống đã có các cảm biến và radar xung quanh xe?

Hệ thống treo chủ động sẽ hoạt động đồng thời với camera ADAS trước Nhờcamera này sẽ xác định các bề mặt không bằng phẳng trước khi các bánh xe tiếpcận với nó và điều chỉnh phù hợp theo từng chế độ Quá trình phức tạp này chỉdiễn ra trong vài mili giây: máy ảnh tạo ra thông tin về các đặc tính của bề mặtđường và quét nó 18 lần trong một giây

Cách hệ thống phản ứng với các gờ giảm tốc cũng rất tốt; chiều cao xe tăng nhanh50mm khi hệ thống camera ‘nhìn thấy’ gờ giảm tốc (bề mặt không bằngphẳng) Việc tăng chiều cao của xe cho phép mỗi buồng treo khí nén nén lại trongkhi giảm thiểu tác động của va chạm đối với những người bên trong

2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống treo Predictive Active Suspension:

Predictive Active Suspension của Audi sử dụng thêm 4 mô tơ điện đặt ở 4 góc để

hỗ trợ việc điều khiển hệ thống treo

Các bộ phận trên hệ thống treo Predictive Active Suspension Ảnh: Hoàng AnhCác mô tơ điện này hoạt động dưới một mạng điện 48V Momen xoắn từ mô tơđiện được khuếch đại lên gấp nhiều lần (khoảng 200 lần) bằng một bộ bánh răngtruyền động đặt cạnh mô tơ.

Sau khi được khuếch đại, momen xoắn được truyền đến một thanh nâng làm bằngtitan (Titan Torsion Bar) Thông qua một ống thanh khớp nối (Steel Torque Tube),đầu còn lại của thanh nâng sẽ liên kết với thanh chống giảm chấn (Lever) ở phầncầu trước và thanh liên kết ngang ở phần cầu sau

Khi thanh nâng chuyển động quay sẽ tác động vào các thanh liên kết bánh xe.Qua đó có thể điều chỉnh tăng giảm khoảng cách giữa bánh xe với thân xe bằngcách điều khiển hướng quay của thanh nâng

Ở cầu trước, thanh nâng sẽ tác động lên thanh chống giảm chấn Ảnh: Hoàng Anh

Ở cầu sau, thanh nâng sẽ tác động lên thanh liên kết ngang Ảnh: Hoàng AnhCác bộ phận ở hệ thống thu thập thông tin như camera và các cảm biến sẽ liên tụcgửi tín hiệu về hộp điều khiển Sau khi các thông tin được xử lí, ECU sẽ điềukhiển hoạt động của hệ thống treo sao cho phù hợp.

3 Predictive Active Suspension của Audi hoạt động trong điều kiện nào?

Với việc sử dụng 4 mô tơ điện hoạt động độc lập ở 4 bánh xe Predictive ActiveSuspension có thể điều chỉnh cân bằng các dao động theo cả trục ngang và trụcdọc của thân xe

Ví dụ như ở trường hợp xe tăng tốc, ECU sẽ điều khiển 2 mô tơ điện ở cầu sau hạbánh xe xuống, 2 mô tơ điện ở cầu trước sẽ nâng bánh xe lên Qua đó loại bỏ hiệntượng đầu xe bị nâng và giúp cân bằng thân xe Ngược lại, khi xe phanh gấp,ECU sẽ điều khiển mô tơ điện nâng cao các bánh xe ở cầu trước và hạ thấp bánh

xe ở cầu sau để cân bằng thân xe, loại bỏ hiện tượng thân xe bị dồn về phía trước(xe bị dúi về phía trước khi phanh gấp)

Đối với trường hợp khi xe vào cua: Lực ly tâm sẽ làm thân xe nghiên về phía bênngoài góc cua Khi này các mô tơ điện sẽ điều chỉnh nâng 2 bánh xe phía tronglên cao để gần với thân xe và đẩy 2 bánh xe phía bên ngoài ra xa thân xe, giúpcân bằng lại thân xe trong lúc vào cua (thân xe có thể được điều chỉnh nghiêngtheo trục dọc lên tới 3 độ để cân bằng khi vào cua).

Tính năng này đặc biệt hiệu quả trong khoảng vận tốc từ 80 đến 130 km/h

Bộ phận camera ở hệ thống thu thập thông tin sẽ liên tục quan sát bề mặt đườngtrong phạm vi 15m phía trước của xe và gửi tín hiệu về bộ xử lí

Nếu phát hiện mặt đường phía trước có các bề mặt mấp mô như ổ gà, gờ giảmtốc,…: ECU sẽ dựa vào thông tin đưa về từ camera phía trước và các cảm biếnvận tốc, gia tốc,… để tính toán khoảng cách và thời gian xe đi đến vị trí các bềmặt mấp mô đấy Các mô tơ sẽ được điều khiển chủ động nâng hạ các bánh xesao cho phù hợp với bề mặt đường khi xe di chuyển qua khu vực đấy, giúp cho xevượt qua các chướng ngại vật một cách êm dịu

Sự khác nhau giữa xe không có hệ thống treo chủ động và có hệ thống treo chủđộng Ảnh: Hoàng Anh

Thân xe sẽ được nâng cao 50mm khi vượt chướng ngại vật hoặc có hành kháchvào xe.

Trước lúc xe bắt đầu di chuyển qua các bề mặt đường xấu: Thân xe sẽ được các

mô tơ điều khiển nâng cao lên thêm 50mm Khoảng cách giữa bánh xe và thân xetăng lên giúp cho xe có thể vượt qua các bề mặt đường có độ mấp mô cao mộtcách êm dịu hơn

Ngoài ra, mỗi khi cửa xe được mở: Thân xe cũng được các mô tơ điều chỉnh nânglên cao 50mm để người lái và hành khách có thể bước vào xe một cách dễ dànghơn Khi cửa xe đóng lại, thân xe sẽ tự động hạ xuống bằng độ cao ban đầu để xe

di chuyển

Phần hông xe sẽ được nâng lên cao khi xảy ra va chạm.

Predictive Active Suspension cũng có khả năng giúp tăng độ an toàn cho ngườingồi trong xe khi xảy ra va chạm

Cụ thể trong trường hợp va chạm có thể xảy ra phía 2 bên hông của xe: Các mô tơ

sẽ điều khiển nâng phần thân xe bên phía xảy ra va chạm lên cao 80mm chỉ trong0,5 giây Điều này sẽ làm thay đổi vị trí điểm va chạm đến những nơi có kết cấucứng hơn trên thân xe như khung gầm,… và giúp giảm lực tác động đến nhữngngười ngồi trong xe Qua đó tăng thêm độ an toàn trong những trường hợp xảy ra

va chạm không đáng có