(Đồ án tốt nghiệp) Tìm hiểu hệ thống xdrive trên dòng xe BMW(Đồ án tốt nghiệp) Tìm hiểu hệ thống xdrive trên dòng xe BMW(Đồ án tốt nghiệp) Tìm hiểu hệ thống xdrive trên dòng xe BMW(Đồ án tốt nghiệp) Tìm hiểu hệ thống xdrive trên dòng xe BMW(Đồ án tốt nghiệp) Tìm hiểu hệ thống xdrive trên dòng xe BMW(Đồ án tốt nghiệp) Tìm hiểu hệ thống xdrive trên dòng xe BMW(Đồ án tốt nghiệp) Tìm hiểu hệ thống xdrive trên dòng xe BMW(Đồ án tốt nghiệp) Tìm hiểu hệ thống xdrive trên dòng xe BMW(Đồ án tốt nghiệp) Tìm hiểu hệ thống xdrive trên dòng xe BMW(Đồ án tốt nghiệp) Tìm hiểu hệ thống xdrive trên dòng xe BMW(Đồ án tốt nghiệp) Tìm hiểu hệ thống xdrive trên dòng xe BMW(Đồ án tốt nghiệp) Tìm hiểu hệ thống xdrive trên dòng xe BMW(Đồ án tốt nghiệp) Tìm hiểu hệ thống xdrive trên dòng xe BMW(Đồ án tốt nghiệp) Tìm hiểu hệ thống xdrive trên dòng xe BMW(Đồ án tốt nghiệp) Tìm hiểu hệ thống xdrive trên dòng xe BMW(Đồ án tốt nghiệp) Tìm hiểu hệ thống xdrive trên dòng xe BMW(Đồ án tốt nghiệp) Tìm hiểu hệ thống xdrive trên dòng xe BMW
TỔNG QUAN
Với sự phát triển của nền kinh tế, ô tô ngày càng xuất hiện nhiều hơn và trở thành phương tiện không thể thiếu trong cuộc sống, góp phần nâng cao đời sống người dân và thúc đẩy tăng trưởng kinh tế Hiểu biết về các loại hệ thống dẫn động ô tô là cần thiết để chọn mua xe phù hợp với nhu cầu sử dụng, như 2WD dẫn động cầu trước hoặc sau, 4WD, và AWD, mỗi hệ thống đều có ưu điểm và nhược điểm riêng.
Đề tài "Tìm hiểu hệ thống dẫn động xDrive trên xe BMW" nhằm mục đích làm rõ hàm lượng khoa học - kỹ thuật và ứng dụng tiên tiến của công nghệ ô tô hiện đại trên các mẫu xe của các hãng sản xuất danh tiếng thế giới Nghiên cứu này giúp hiểu rõ hơn về hệ thống dẫn động toàn thời gian xDrive, một công nghệ giúp nâng cao hiệu suất vận hành và an toàn của ô tô BMW Với sự cho phép của bộ môn và hướng dẫn của thầy, nhóm chúng em đã lựa chọn đề tài này trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp để mở rộng kiến thức về các hệ thống truyền động tự động và ứng dụng của công nghệ tiên tiến trong ngành công nghiệp ô tô Nội dung của đề tài tập trung vào việc phân tích cấu tạo, nguyên lý hoạt động và lợi ích của hệ thống xDrive trên xe BMW, góp phần nâng cao hiểu biết về công nghệ dẫn động 4 bánh toàn thời gian.
- Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống xDrive
- Nguyên tắc hoạt động của hộp số phụ
- Sự phối hợp của hệ thống xDrive với các hệ thống khác trên xe ( hệ thống DSC )
- Các tính năng mới của xDrive trên dòng xe BMW
Dựa trên lý thuyết đã học và nghiên cứu về ô tô qua các đồ án, bài báo cáo, cùng các thông tin từ tạp chí khoa học, chúng tôi đã tìm hiểu về các hệ thống dẫn động truyền thống như 2WD, 4WD, AWD trên xe ô tô Tiếp nối các kiến thức đó, chúng tôi nghiên cứu và khám phá hệ thống dẫn động mới của BMW - hệ thống xDrive, mang lại hiệu suất vận hành ưu việt trên dòng xe này.
Sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:
Tham khảo các tài liệu chuyên ngành của hãng kết hợp với tài liệu trên internet, sách báo nước ngoài và tài liệu ô tô trong thư viện để đảm bảo có hướng nghiên cứu phù hợp Việc nghiên cứu đa dạng nguồn tài liệu giúp mở rộng kiến thức và nâng cao hiệu quả trong quá trình phân tích và ứng dụng công nghệ ô tô.
Nhóm em đã thực hiện nghiên cứu về hệ thống dẫn động 4 bánh toàn thời gian xDrive của BMW, một thành phần quan trọng của hệ thống khung gầm ô tô Nội dung chính tập trung vào các thành phần như hệ thống treo, bánh xe, trục truyền động đến hai cầu, bán trục cầu và vi sai điều chỉnh lực, nhằm hiểu rõ cơ cấu và chức năng hoạt động của hệ dẫn động này Bên cạnh đó, nhóm còn phân tích các bộ phận không thể thiếu như động cơ và hộp số để đánh giá tổng thể khả năng cung cấp và dẫn động sức mạnh cho xe Ngoài ra, các cảm biến như cảm biến tốc độ bánh xe, cảm biến góc đánh lái và cảm biến gia tốc cũng được nghiên cứu để hiểu cách thức hệ thống AWD hoạt động trên xe thông qua các dữ liệu thu thập chính xác Kết quả cuối cùng là nhóm đã xây dựng được báo cáo hoàn chỉnh về hệ thống dẫn động 4 bánh toàn thời gian xDrive của BMW, mang lại cái nhìn toàn diện về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống này.
TÌM HIỂU CHUNG VỀ CÁC HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG TRÊN Ô TÔ
Hệ thống dẫn động 2WD
Hình 1.1 Hình ảnh của chiếc xe trang bị hệ thống 2WD
1.1.1 Hệ thống dẫn động cầu trước (FWD)
Khoảng 70% các xe mới hiện nay được trang bị kiểu dẫn động cầu trước do đặc điểm thiết kế động cơ đặt phía trước, giúp giảm chi phí sản xuất và trọng lượng xe Kiểu dẫn động này không cần trục truyền động và trục cầu sau, tạo điều kiện cho cơ cấu truyền động và hệ thống vi sai được bố trí gọn gàng, đơn giản hơn Điều này giúp nhà sản xuất dễ dàng lắp đặt các hệ thống phụ trợ như hệ thống treo, phanh, đường dẫn nhiên liệu và hệ thống khí xả Ngoài ra, thiết kế này cho phép bố trí không gian nội thất rộng rãi hơn vì không cần hốc lớn để bố trí các kết cấu cơ khí truyền động, đồng thời diện tích khoang hành lý cũng tăng lên đáng kể.
Hệ thống dẫn động cầu trước, dù có nhiều ưu điểm, vẫn gặp phải nhược điểm về vận hành do trọng lượng tập trung nhiều vào phần đầu xe, khiến xe khó tăng tốc nhanh và khó cạnh tranh với xe dẫn động cầu sau trên các quãng đường thẳng, ảnh hưởng đến hiệu suất vận hành tổng thể.
Hệ thống dẫn động FWD có trọng lượng dồn về phía trước nhiều hơn, khiến phần đuôi xe trở nên nhẹ hơn, dễ gây mất lái khi vào cua Khi điều khiển xe FWD, bánh sau dễ bị trượt hơn do không còn nhiều ma sát với mặt đường, đặc biệt trong điều kiện đường trơn trượt Nhược điểm chính của hệ thống này là sự phân bố trọng lượng không đều giữa cầu trước và cầu sau, khiến các bánh trước chịu tải nặng hơn, trong khi các bánh sau chỉ nhằm mục đích nâng đỡ trọng lượng và giúp xe chuyển động.
1.1.2 Hệ thống dẫn động cầu sau (RWD)
Hệ thống dẫn động cầu sau (RWD) có những nhược điểm không xuất hiện ở hệ thống dẫn động cầu trước (FWD), như việc chuyển đổi kết cấu cơ khí từ phía trước ra sau giúp xe cân bằng trọng lượng tốt hơn, tăng khả năng vận hành ổn định Ngoài ra, thiết kế này cải thiện phân bố trọng lượng giữa các cầu, từ đó giúp các bộ phận cơ khí, hệ thống phanh và hệ thống treo có tuổi thọ và độ bền cao hơn, nâng cao hiệu suất và khả năng vận hành của xe.
Thiết kế chủ động quay của các bánh sau cung cấp lực đẩy thay vì lực kéo, giúp tăng khả năng bám đường khi xe tăng tốc hoặc giảm tốc nhanh chóng Điều này đặc biệt hiệu quả đối với các loại xe thường xuyên phải điều chỉnh tốc độ đột ngột, như xe thể thao hoặc xe đua Chính vì lý do này, các nhà sản xuất thường ưu tiên sử dụng hệ dẫn động RWD cho các dòng xe tốc độ cao để tối ưu hiệu suất và độ ổn định.
Hệ thống RWD gặp một số hạn chế như chi phí sản xuất và lắp ráp cao hơn, hệ truyền động phức tạp hơn FWD dẫn đến không gian nội thất bị thu hẹp, trọng lượng xe tăng làm tiêu thụ nhiên liệu nhiều hơn Tuy nhiên, những nhược điểm này đang dần được khắc phục nhờ tiến bộ của khoa học và kỹ thuật, như việc ứng dụng hệ thống treo độc lập giúp đặt trục dẫn động và hộp vi sai sát vào thân xe, không chiếm nhiều không gian trong cabin Thêm vào đó, các hệ thống kiểm soát hành trình và ổn định thân xe giúp nâng cao khả năng vận hành của xe RWD trên các mặt đường trơn trượt Sử dụng loại lốp phù hợp hơn và vật liệu nhẹ hơn cũng mang lại hiệu quả tích cực trong việc cải thiện hiệu suất xe.
Hệ thống dẫn động 4WD
Hình 1.2 Hình ảnh của chiếc xe trang bị hệ thống 4WD và 2WD
Hệ thống dẫn động 4 bánh bán thời gian (4WD) cho phép chuyển đổi linh hoạt giữa chế độ dẫn động 2 bánh và 4 bánh thông qua cơ cấu gài điện đặt trong xe Khi hoạt động ở chế độ dẫn động 2 bánh (2H), hệ thống truyền mô-men xoắn chủ yếu tới các bánh sau, tương tự như hệ dẫn động RWD Trong khi đó, chế độ dẫn động 4 bánh (4H) hoạt động với các cấp độ Low hoặc High, tùy thuộc vào từng hãng sản xuất, nhằm tối ưu hóa khả năng vận hành trên các địa hình khác nhau.
Hệ thống dẫn động 4 bánh bán thời gian 4WD giúp xe vượt qua các địa hình khó khăn mà hệ thống dẫn động 2 bánh không thể thực hiện Khi xe gặp vũng lầy lớn hoặc địa hình không tốt, việc chuyển mômen xoắn linh hoạt từ bánh trước sang bánh sau sẽ giúp xe di chuyển dễ dàng hơn Các mẫu xe 4WD thường có chế độ dẫn động Low và High; trong đó, chế độ Low cung cấp nhiều momen xoắn hơn để vượt qua địa hình gồ ghề, dốc cao, sình lầy, được trang bị thêm bộ khoá vi sai trung tâm để tránh chênh lệch không cần thiết.
Hệ thống khóa vi sai giúp cân bằng giữa bánh trái và bánh phải khi xe đi qua các địa hình không bằng phẳng, đảm bảo khả năng vượt địa hình hiệu quả Nó còn có khả năng phân phối momen xoắn linh hoạt giữa trục trước và trục sau, giúp xe dễ dàng vượt qua các điều kiện địa hình khó khăn Trong chế độ High, hệ thống được thiết lập để tối ưu hóa khả năng vận hành trên các cung đường trơn trượt như đường mưa hoặc đường tuyết.
Hệ thống dẫn động AWD
Hình 1.3 Hình ảnh của chiếc xe trang bị hệ thống AWD
Hệ thống dẫn động 4 bánh toàn thời gian (AWD) là hệ thống dẫn động tiên tiến, có khả năng điều chỉnh phân phối mômen xoắn linh hoạt đến từng bánh xe nhằm tối ưu độ bám đường và hiệu suất vận hành của xe Khác với hệ thống 4WD truyền thống, AWD luôn hoạt động ở chế độ 4 bánh, giúp nâng cao khả năng kiểm soát và ổn định trong mọi điều kiện địa hình và thời tiết Đây chính là hệ thống dẫn động thông minh nhất, mang lại trải nghiệm lái xe an toàn và vượt trội hơn.
Hiện nay, các mẫu thiết kế hệ dẫn động AWD đa dạng được sử dụng phù hợp với từng hãng xe, nhằm nâng cao khả năng bám đường và ổn định của thân xe trong nhiều tình huống khác nhau Một số hệ thống AWD sử dụng chất lỏng silicon để điều chỉnh các khớp ly hợp trong quá trình chuyển đổi, giúp tạo ra sự khác biệt về tốc độ giữa các trục và khóa khi tỷ lệ bất đồng tốc quá lớn Hệ thống AWD khá phức tạp, không kém gì hệ dẫn động 4WD, nhưng tích hợp nhiều công nghệ hiện đại và tự động hơn, phù hợp với các mục đích vận hành đa dạng của xe.
Các hãng xe như Porsche, Subaru, BMW, Audi, Mercedes-Benz, Jaguar và Volvo trang bị các hệ thống dẫn động AWD khác nhau phù hợp với từng loại xe và nhu cầu khách hàng BMW là một trong những thương hiệu nổi bật với hệ thống dẫn động 4 bánh toàn thời gian (AWD) gọi là xDrive, nhằm hiện thực hóa các lý thuyết về hệ thống dẫn động toàn thời gian.
TÌM HIỂU CHUNG VỀ HỆ THỐNG XDRIVE
Giới thiệu về hệ thống dẫn động xDrive
Hệ thống dẫn động 4 bánh toàn thời gian xDrive của BMW là công nghệ tiên tiến đảm bảo độ bám đường chính xác và ổn định ngay cả trong các khúc cua nhanh Công nghệ này phân phối lực kéo tối ưu đến các bánh xe, tăng khả năng tăng tốc ổn định khi thoát khỏi góc cua, đặc biệt trong điều kiện đường trơn trượt XDrive hoạt động liên tục cùng hệ thống cân bằng điện tử DSC, giúp nhận diện và phản ứng nhanh với các dấu hiệu thiếu hoặc thừa lái trong vòng chưa đầy 0,1 giây, qua đó nâng cao an toàn và cảm giác lái Ngoài ra, hệ thống có khả năng phân phối 100% sức mạnh đến trục trước hoặc sau trong những tình huống cần thiết, trước khi trở lại tỷ lệ phân phối tiêu chuẩn 40:60, mang lại xử lý chính xác và tối ưu trong mọi điều kiện BMW xDrive không chỉ nâng cao độ bám đường mà còn mang đến sự tách biệt rõ rệt giữa động cơ và bánh lái, giúp xe vận hành linh hoạt và an toàn hơn trên mọi mặt đường.
Hình 2.1 Hình ảnh của chiếc xe BMW sử dụng hệ thống xDrive
Hình 2.2 Khung gầm của xe BMW có trang bị hệ thống xDrive
Tìm hiểu chung về các bộ phận của hệ thống xDrive
Hình 2.3 Hệ thống dẫn động xDrive trang bị hộp số phụ 2.2.1 Hộp số phụ
Hộp số phụ là thành phần trung tâm của hệ thống xDrive trên xe BMW, đảm bảo tất cả hoạt động của hệ thống này đều qua hộp số phụ Có hai loại hộp số phụ chính được sử dụng là hộp số dùng xích và hộp số dùng bánh răng, trong đó ATC 400 và ATC 500 thuộc nhóm hộp số sử dụng xích, còn ATC 300 dùng bánh răng Hộp số phụ ATC 400 được lắp trên BMW X3 (E83), còn ATC 500 dùng cho BMW X5 (E53), hai mẫu xe tiêu biểu trong phân khúc SUV của BMW.
Hình 2.4 Các bộ phận của hộp số phụ
Bảng 2.1 Các bộ phận hộp số phụ
Hộp số phụ ATC 400 và ATC 500 có cấu tạo và nguyên lý hoạt động khá tương đồng, nhưng cũng có những điểm khác biệt quan trọng Hộp số phụ ATC 500 được nối trực tiếp với trục truyền động đến các bán trục của cầu trước, đảm bảo truyền động mượt mà và hiệu quả Trong khi đó, hộp số phụ ATC 400 lại liên kết với trục truyền động thông qua một mặt bích, tạo điều kiện thuận lợi cho việc lắp đặt và bảo trì Những khác biệt này ảnh hưởng đến cách thức hoạt động và ứng dụng của từng loại hộp số phụ trong hệ thống truyền động.
ATC 500 được trang bị thêm đĩa ly hợp ma sát trong bộ ly hợp nhiều đĩa, giúp tối ưu hiệu suất truyền động Khoảng cách giữa trục đầu vào từ hộp số chính đến trục truyền động đầu ra cầu trước trên ATC 500 là 19mm, ngắn hơn so với phiên bản ATC 400, góp phần giảm thiểu thời gian truyền lực và nâng cao độ chính xác trong quá trình vận hành.
Mục lục Giải thích Mục lục Giải thích
1 Trục đầu vào từ hộp số chính 5 Các đĩa ly hợp ma sát
2 Trục đầu ra đến cầu sau 6 Cần điều chỉnh
3 Trục đầu ra đến cầu trước 7 Xích
4 Mô tơ trợ lực 8 Đĩa cam
2.2.2 Dòng truyền năng lượng trên hộp số phụ ATC 400 và ATC 500
Khi các đĩa ly hợp ma sát trong hộp số phụ bị tách ra, sẽ không có mômen xoắn được truyền tới cầu trước, do đó tất cả mômen xoắn sẽ được chuyển đến cầu sau Trục đầu vào từ hộp số chính được nối thẳng với mặt bích đầu ra của trục truyền động đến cầu sau, đảm bảo truyền lực hiệu quả Các ly hợp nhiều đĩa ma sát đóng vai trò như bộ phận trung gian, có nhiệm vụ liên kết hoặc ngắt liên kết giữa đầu ra của trục truyền động đến cầu sau và đầu ra của trục truyền động tới cầu trước theo yêu cầu của hệ thống.
Hệ thống xDrive có khả năng điều chỉnh mômen xoắn đến cầu trước hoặc cầu sau bằng cách kiểm soát áp suất khóa các đĩa ly hợp ma sát, phù hợp với tình trạng lái xe, điều kiện mặt đường và lực kéo tại các bánh xe Trong trường hợp lực kéo ở cả cầu trước và cầu sau đều như nhau, khi người lái đạp hết ga tại vị trí dừng ở số 1, hệ thống xDrive sẽ ưu tiên duy trì mômen xoắn cho cầu sau do sự thay đổi trọng lượng của xe theo quán tính, giúp các bánh xe ở cầu sau bám đường tốt hơn Điều này làm cho mômen xoắn dồn vào cầu sau để tối ưu khả năng vận hành, nâng cao hiệu quả kiểm soát và ổn định của xe trong mọi điều kiện.
Trong tình huống cầu trước đang chịu lực kéo cao trên bề mặt và cầu sau bị trượt, hệ thống xDrive sẽ tự động điều chỉnh bằng cách điều khiển các đĩa ly hợp ma sát để truyền 100% mômen xoắn tới cầu trước Khi lực kéo hiện tại tăng lên, lượng mômen xoắn truyền tới cầu sau sẽ giảm đi tương ứng, đảm bảo tối ưu hóa hiệu suất vận hành và ổn định của xe.
Hình 2.5 Đường truyền năng lượng của hộp số phụ ATC 400 và ATC 500
Cấu tạo hộp số phụ
2.3.1 Cần điều chỉnh đĩa ly hợp
Hình 2.6 Cần điều chỉnh đĩa ly hợp
2.3.2 Mô tơ trợ lực cùng cảm biến vị trí mô tơ
Bộ phận dẫn động gồm một mô tơ điện một chiều cùng bánh vít dẫn động, tích hợp cảm biến Hall để xác định vị trí và tốc độ của trục mô tơ, giúp điều chỉnh tỷ lệ đóng mở của bộ ly hợp nhiều đĩa ma sát Ngoài ra, cảm biến nhiệt độ đặt trong mô tơ truyền tín hiệu đến bộ điều khiển hộp số phụ (VGSG), nhằm bảo vệ mô tơ khỏi quá tải bằng cách tính toán các giá trị nhiệt độ Khi các giá trị này không đủ để bảo vệ, hệ thống sẽ gián đoạn điều khiển và mở hoàn toàn các đĩa ly hợp ma sát, cho phép truyền toàn bộ mômen xoắn đến cầu sau.
Hình 2.7 Mô tơ trợ lực cùng cảm biến vị trí mô tơ
Bảng 2.2 Các bộ phận mô tơ trợ lực cùng cảm biến vị trí mô tơ
2 Cảm biến vị trí mô tơ (cảm biến Hall)
Hình 2.8 Điện trở hiệu chỉnh
Bảng 2.3 Các bộ phận điện trở hiệu chỉnh
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
Nguyên lý hoạt động của hệ thống xDrive
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
SỰ PHỐI HỢP CỦA HỆ THỐNG XDRIVE VỚI HỆ THỐNG KHÁC
Tìm hiểu về hệ thống DSC (Dynamic Stability Control)
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
Hình 3.1 Xe BMW trang bị DSC hoạt động ổn định trên đường tuyết
Nguyên lý hoạt động của DSC
Hệ thống cân bằng điện tử DSC đóng vai trò trung tâm trong hệ thống kiểm soát khung gầm trên xe BMW, liên tục ghi nhận các thông số ảnh hưởng đến cân bằng ổn định của xe qua các cảm biến như cảm biến tốc độ bánh xe, cảm biến góc lái, cảm biến gia tốc ngang, dọc và cảm biến xác định gia tốc xoay xe theo trục đứng Nó giám sát cảm biến góc lái để xác định đoạn đường đã chọn, đồng thời sử dụng cảm biến đo gia tốc ngang để đánh giá lực tác dụng từ tiếp xúc lốp với mặt đường Cảm biến đo gia tốc xoay xe theo trục đứng giúp theo dõi góc xoay của xe, trong khi cảm biến áp suất phanh xác định lực dọc trục hoặc quán tính khi phanh Khi DSC phát hiện các thay đổi bất thường dựa trên các thông số đã lập trình, hệ thống sẽ can thiệp bằng cách giảm mô-men xoắn và áp dụng phanh cho từng bánh xe, nhằm giúp xe duy trì cân bằng nhanh chóng và phù hợp với tình huống nguy hiểm, quá trình xử lý này còn linh hoạt và thích hợp với nhiều yếu tố và điều kiện khác nhau.
Tìm hiểu chung về các bộ phận của hệ thống xDrive / DSC
- Mô đun điều khiển DSC8 - Công tắc đèn phanh
- Cảm biến áp suất phanh - Nút nhấn DSC
- Cảm biến gia tốc xoay kết hợp gia tốc ngang - Điện trở hiệu chỉnh
- Cảm biến tốc độ bánh xe - Cảm biến vị trí mô tơ hộp số phụ
- Cảm biến góc đánh lái - Mô tơ trợ lực hộp số phụ
- Công tắc cảnh báo mức dầu phanh - Bộ điều khiển hộp số phụ (VGSG)
3.3.1 Mô đun điều khiển DSC8
Mô đun điều khiển DSC8 được đặt trong khoang động cơ bao gồm 3 bộ phận chính:
- Phần thân cùng cảm biến áp suất phanh
Hình 3.2 Mô đun điều khiển DSC8
Hình 3.3 Đường dầu đến và đi của mô đun điều khiển DSC8
3.3.2 Cảm biến áp suất phanh
Cảm biến áp suất dầu phanh có nhiệm vụ xác định và gửi thông tin về mức áp suất tăng lên từ xy lanh phanh chính đến bộ điều khiển thủy lực, giúp hệ thống kiểm soát ổn định phanh hoạt động chính xác Được lắp đặt ngay trên đường dầu phanh dẫn đến cầu trước của xe, cảm biến này đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh áp suất phanh phù hợp cho từng bánh xe, từ đó nâng cao hiệu quả và an toàn khi lái xe.
Cảm biến hoạt động dựa trên nguồn điện cấp từ bộ điều khiển DSC, tạo ra tín hiệu Vol tuyến tính từ 0.5V đến 4.5V phản ánh mức độ đạp phanh của người lái Tín hiệu này giúp hệ thống điều khiển nhận biết chính xác tình trạng phanh, đảm bảo hiệu quả vận hành Việc thay đổi dòng điện theo mức độ đạp phanh là yếu tố cốt lõi để tối ưu hóa khả năng phản ứng của hệ thống an toàn xe.
Hình 3.4 Cảm biến áp suất phanh được tích hợp trên mô đun điều khiển DSC8
3.3.3 Cảm biến gia tốc xoay kết hợp gia tốc ngang
Trong các thế hệ DSC trước như DSC I và DSC II, cảm biến gia tốc xoay và cảm biến gia tốc ngang hoạt động riêng biệt và độc lập Tuy nhiên, đến DSC III, hai cảm biến này đã được tích hợp thành một, góp phần nâng cao hiệu quả và tính tiện lợi của hệ thống điều khiển chống trượt Cảm biến được đặt dưới ghế của lái xe, có kích thước nhỏ gọn, nhẹ, và được bảo vệ bằng vỏ nhựa chống va đập, giúp giảm thiểu ảnh hưởng của rung lắc hệ thống khung gầm khi xe vận hành Dù đã tích hợp thành một bộ phận, nguyên lý hoạt động của cảm biến vẫn giữ nguyên, hoạt động như hai cảm biến riêng lẻ, điều này đòi hỏi hiểu rõ nguyên lý của từng cảm biến để nắm bắt cách vận hành chính xác của hệ thống DSC.
3.3.4 Cảm biến gia tốc xoay
Hình 3.6 Vị trí đặt và chiều lực xoay của cảm biến đo gia tốc xoay
Bộ điều khiển DSC8 cung cấp nguồn điện 12V cho cảm biến đo gia tốc xoay, vừa để vận hành vừa để nối đất Cảm biến sử dụng nguồn điện này để gửi tín hiệu phản hồi chính xác về gia tốc xoay, giúp hệ thống hoạt động hiệu quả và ổn định.
∙ Tín hiệu mặc định 2.5 V dùng để xác định góc xoay xe (dây số 3 của cảm biến)
∙ Tín hiệu dưới dạng tuyến tính thay đổi từ 0.7V đến 4.3V và ngược lại (dây số 4 của cảm biến)
Hình 3.7 Mạch điện cảm biến đo gia tốc xoay
Hệ thống cảm biến xác định góc xoay của xe dựa trên tín hiệu tham khảo 2.5V, giúp nhận biết khi góc xoay vượt mức an toàn Để điều chỉnh góc xoay từ -50° đến +50°, một tín hiệu tuyến tính từ 0.7V đến 4.3V được sử dụng nhằm cân bằng lại góc xoay phù hợp với trạng thái vận hành của xe Hệ thống kết hợp các tín hiệu về góc lái, tốc độ bánh xe và gia tốc ngang để xác định chính xác góc xoay của xe, đảm bảo phù hợp với các tín hiệu còn lại trước khi gửi lệnh đến bộ điều khiển DSC8.
Bộ điều khiển DSC8 gửi tín hiệu VOL đã lập trình sẵn qua dây số 5 để xác định tình trạng hoạt động của cảm biến Cảm biến phản hồi lại dữ liệu cho bộ điều khiển mỗi 20ms qua dây số 2, giúp hệ thống liên tục giám sát hiệu suất cảm biến DSC8 so sánh các tín hiệu từ cảm biến tốc độ bánh xe, cảm biến góc lái, và cảm biến gia tốc ngang với dữ liệu cảm biến đo gia tốc xoay để phát hiện sai lệch hoặc lỗi cảm biến Khi phát hiện cảm biến gặp vấn đề hoặc không phản hồi chính xác, bộ điều khiển sẽ kích hoạt cảnh báo đèn Check Engine và đề xuất phương án xử lý thay thế, đảm bảo an toàn và hiệu quả vận hành của hệ thống.
3.3.5 Cảm biến gia tốc ngang
Hình 3.8 Vị trí đặt và lực ngang của cảm biến đo gia tốc ngang
Cảm biến nhận nguồn điện từ bộ điều khiển DSC để hoạt động và kết nối đất, đồng thời xuất ra tín hiệu Vol dưới dạng biến đổi tuyến tính Tín hiệu này giúp đo lường chính xác sự thay đổi gia tốc lực ngang tác động lên xe từ hai phía khi xe chuyển động, nâng cao hiệu quả vận hành của hệ thống chống trượt.
- Giá trị của cảm biến có thể thay đổi từ 0.5V đến 4.5V tùy thuộc vào sự thay đổi của giá trị gia tốc lực ngang này (-1.5g đến +3.5g)
Khi xe đứng yên trên đường thẳng, cảm biến ghi nhận giá trị khoảng 1.7V, đây được xem là giá trị danh định do gia tốc lực ngang bằng 0 (0.0g) Cảm biến này hoạt động theo nguyên lý điện dung, khi xe chuyển động, lực tác động gây chuyển động của một tấm điện dung trong khi tấm kia cố định, từ đó tạo ra tín hiệu Vol tỷ lệ với gia tốc lực ngang tác động lên xe Tín hiệu này, cùng các dữ liệu từ các cảm biến quan trọng khác, được bộ điều khiển DSC8 phân tích để đưa ra các phương án xử lý tối ưu, đảm bảo an toàn cho xe.
Cảm biến gia tốc xoay kết hợp với cảm biến gia tốc ngang hoạt động dựa trên nguyên lý của hai cảm biến riêng lẻ, không thay đổi hoặc đồng nhất lại trong quá trình liên kết Khi hoạt động, cảm biến xác định góc xoay thông qua tín hiệu 2.5V, dựa trên sự thay đổi tuyến tính của giá trị Vol từ 0.7V đến 4.3V Đồng thời, cảm biến cũng đo lường gia tốc lực ngang tác động lên xe thông qua tín hiệu Vol thay đổi tuyến tính từ 0.5V đến 4.5V, giúp cung cấp dữ liệu chính xác về góc xoay và lực tác động ngang trong các ứng dụng định vị và kiểm soát chuyển động.
3.3.6 Cảm biến gia tốc ngang và xoay kết hợp
Hình 3.9 Mạch điện cảm biến đo gia tốc xoay kết hợp gia tốc ngang
3.3.7 Cảm biến tốc độ bánh xe
Hiện nay, tất cả các cảm biến đo tốc độ bánh xe trên xe BMW đều sử dụng cảm biến Hall vì loại cảm biến này mang lại nhiều ưu điểm vượt trội hơn so với các kiểu cảm biến hoạt động khác Cảm biến Hall giúp đo tốc độ bánh xe chính xác và đáng tin cậy hơn, góp phần nâng cao hiệu suất và an toàn cho phương tiện Ngoài ra, cảm biến này cũng có độ bền cao, khả năng chống bụi bẩn và nước tốt, phù hợp với điều kiện vận hành khắc nghiệt của xe ô tô Chính vì những lợi ích này, cảm biến Hall ngày càng được ưa chuộng trong công nghệ đo tốc độ bánh xe của các dòng xe BMW hiện đại.
- Tốc độ truyền tín hiệu sẵn có của cảm biến Hall khoảng 0.3 km/h
- Tín hiệu truyền đi không phụ thuộc vào tốc độ bên ngoài
- Tín hiệu xuất ra dưới dạng sóng vuông
Cảm biến Hall gồm ba bộ phận chính: vòng bao cảm biến tích hợp kèm mạch đánh giá, bộ truyền tín hiệu hiệu ứng Hall và nam châm vĩnh cửu Nguyên lý hoạt động dựa trên việc bộ điều khiển DSC8 cấp nguồn điện ổn định 8V để duy trì hoạt động của cảm biến Các cảm biến trên bánh trước và bánh sau đều có hai dây: một dây nhận nguồn 8V và dây còn lại nối đất, đồng thời gửi tín hiệu tốc độ bánh xe đến bộ điều khiển DSC8 Tín hiệu từ cảm biến Hall có mức thấp khoảng 0.35V đến 1.3V, phản ánh chính xác tốc độ quay của bánh xe.
Biến đối thường gặp khi đối diện với khe hở trên vòng đo xung, có mức cao từ 1.9V đến 3.9V khi cảm biến đối diện với một răng nào đó của vòng đo xung Hiểu rõ các biến đổi này giúp cải thiện độ chính xác của hệ thống đo và đảm bảo hoạt động ổn định của cảm biến trong các ứng dụng kỹ thuật Việc theo dõi mức điện áp này là yếu tố quan trọng để phát hiện các lỗi hoặc sự cố trong quá trình vận hành của hệ thống.
Hình 3.10 Mạch điện cảm biến Hall
3.3.8 Cảm biến góc đánh lái
Cảm biến được đặt phía dưới cùng của trục lái, nằm trên khớp nối giữa trục lái và các bộ phận hệ thống treo, gồm bộ tạo xung điện áp và bộ xử lý Bộ tạo xung điện áp có chức năng tạo ra hai tín hiệu điện áp để xác định góc lái và góc xoay của trục lái Các tín hiệu này hoạt động đan xen cách nhau một khoảng thời gian nhất định, giúp hệ thống xác định chính xác các biến đổi của trục lái.
Sau khi xác nhận các sự thay đổi của trục lái dựa trên các tín hiệu thu được, bộ xử lý sẽ phân tích và chuyển đổi các tín hiệu này từ dạng xung sang dạng số Tiếp theo, dữ liệu số này sẽ được gửi đến bộ điều khiển DSC8 qua mạng CAN để đảm bảo hệ thống hoạt động chính xác và an toàn.
Hình 3.11 Giá trị điện áp thay đổi của bộ tạo xung điện áp cảm biến góc đánh lái
Bộ điều khiển DSC8 thu thập và so sánh dữ liệu từ cảm biến góc lái với các cảm biến khác để xác minh tính hợp lý của các giá trị, từ đó đưa ra phương án xử lý phù hợp Cảm biến góc đánh lái cần điều chỉnh giá trị điện áp về mức 0° sau mỗi lần xử lý bằng cách gửi mã xác minh ID đến bộ điều khiển DSC8 Nếu dữ liệu truyền đến đúng và hợp lý, bộ điều khiển DSC8 sẽ phản hồi để điều chỉnh điện áp của cảm biến về mức 0°, đảm bảo độ chính xác và ổn định của hệ thống.
3.3.9 Công tắc cảnh báo mức dầu phanh:
Nguyên lý hoạt động của hệ thống xDrive / DSC8
Hệ thống xDrive hoạt động kết hợp với DSC8 thông qua bộ điều khiển DSC8, giống như các dòng xe trước đó Bộ điều khiển này tích hợp hai bộ vi xử lý để thu thập và xử lý thông tin liên quan đến vận hành của hệ thống Ngoài ra, nó còn được trang bị hai relay bán dẫn để kiểm tra bơm dầu phanh và các van điện từ during hoạt động của hệ thống.
- 1 relay cho mô tơ bơm
- 1 relay cho các van điện từ
Hệ thống xDrive / DSC8 chủ yếu hoạt động dựa trên việc kiểm soát lực kéo tại các bánh xe kết hợp với điều khiển lực phanh để phù hợp với điều kiện bề mặt đường Ưu điểm lớn nhất của hệ thống này là khả năng sử dụng linh hoạt và tối ưu lực kéo từ động cơ để giúp xe thoát khỏi tình huống khó khăn nhanh chóng Để đạt được điều này, hệ thống thực hiện nhiều thao tác, trong đó chính là kiểm soát phanh bánh trượt và truyền momen xoắn đến các bánh xe khác nhằm duy trì sự ổn định và độ bám đường của xe.
Trong hệ thống xDrive / DSC8, nhiều chức năng liên quan đến hệ thống phanh thực hiện các nhiệm vụ riêng biệt, nhưng hiệu quả của chúng sẽ bị ảnh hưởng nếu hệ thống phanh gặp sự cố hoặc không hoạt động chính xác Để đảm bảo hoạt động ổn định, cần kiểm tra và bảo trì định kỳ các thành phần của hệ thống phanh Việc duy trì hệ thống phanh trong tình trạng tốt giúp tối ưu hóa hiệu suất làm việc của các chức năng trong hệ thống xDrive / DSC8.
Hệ thống phanh gồm 36 bộ phận như mô tơ bơm và các van điện từ có thể gặp phải sự cố, ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động Hệ thống xDrive và DSC8 được trang bị chức năng kiểm tra phát hiện các vấn đề này nhằm đảm bảo an toàn và độ tin cậy của xe Việc chẩn đoán chính xác các bộ phận gặp sự cố giúp duy trì hiệu quả của hệ thống phanh và nâng cao trải nghiệm lái xe.
Hệ thống tự động kiểm tra khả năng hoạt động của mô tơ bơm dầu phanh và các van điện từ khi xe bắt đầu di chuyển từ 0 km/h và vượt qua 6 km/h, bằng cách kích hoạt ngắn hạn các bộ phận này để xác định tình trạng hư hỏng hoặc hoạt động ổn định Nếu tại tốc độ 6 km/h, người điều khiển nhấn phanh và xe có dấu hiệu giảm tốc, quá trình kiểm tra sẽ được mở rộng đến tốc độ 15 km/h và tăng dần theo tốc độ chạy của xe để đảm bảo các bộ phận vẫn hoạt động tốt; ngược lại, nếu không có dấu hiệu dừng lại, có thể các bộ phận này đã gặp vấn đề, hệ thống sẽ cảnh báo qua đèn hiển thị và đề xuất phương án điều khiển thay thế Ngoài ra, hệ thống DSC còn thực hiện kiểm tra tốc độ bánh xe tại tốc độ 2.75 km/h nhằm đảm bảo an toàn vận hành của xe.
Khi kết hợp với hệ thống xDrive, bộ điều khiển DSC8 có khả năng tính toán áp suất khóa các đĩa ly hợp ma sát trong hộp số phụ, đảm bảo khả năng phân bổ mômen xoắn tối ưu giữa các trục Áp suất khóa này luôn cần được duy trì phù hợp và điều chỉnh chính xác để thích nghi với mọi tình huống lái xe, vì giá trị này ảnh hưởng trực tiếp đến phân phối mômen xoắn từ động cơ đến cầu trước và cầu sau, đảm bảo hiệu suất vận hành cao và ổn định.
Bộ điều khiển DSC8 sử dụng mạng PT-CAN để truyền thông tin về áp suất khóa các đĩa ly hợp ma sát đến bộ điều khiển hộp số phụ (VGSG) Bộ điều khiển VGSG nhận các tín hiệu này để điều khiển các bộ phận quan trọng như mô tơ trợ lực, đĩa ly hợp ma sát, cần điều chỉnh và dầu bôi trơn nhằm giảm ma sát và tối ưu hóa hoạt động của hệ thống Các dữ liệu phản hồi từ VGSG được gửi trở lại bộ điều khiển DSC8 để điều chỉnh các chức năng vận hành một cách chính xác và hiệu quả.
Sơ đồ mạch điện của hệ thống xDrive / DSC
Hình 3.15 Sơ đồ mạch điện của hệ thống xDrive / DSC Bảng 3.1 Các bộ phận trong hệ thống điện của xDrive / DSC
Mục lục Chú thích Mục lục Chú thích
1 Bộ điều khiển hộp số phụ 12 Cảm biến mức dầu phanh
2 Mô tơ trợ lực 13 Nút nhấn HDC
3 Bảng hiển thị 14 Cảm biến tốc độ bánh xe
4 Công tắc đèn hiển thị 15 Cảm biến áp suất dầu phanh
5 Cảm biến tốc độ bánh xe 16 Cảm biến tốc độ bánh xe
6 Van điện từ, mô đun DSC8 17 Cảm biến góc đánh lái
7 Mô tơ bơm, mô đun DSC8 18 Cảm biến gia tốc ngang và xoay xe
8 Cảm biến tốc độ bánh xe 19 EGS
9 Bộ điều khiển DSC8 20 DME / DDE
10 Nút nhấn RPA 21 Điện trở hiệu chỉnh
11 Nút nhấn DSC 22 Cảm biến vị trí mô tơ
Các chức năng của hệ thống xDrive / DSC
3.6.1 Các chức năng liên quan đến hệ thống cân bằng điện tử DSC
- Kiểm soát ổn định chuyển động (ASC) - Kiểm soát lực phanh (DBC)
- Phanh bán trục (ADB) - Kiểm soát lực kéo (DTC)
- Chống bó cứng phanh (ABS)
- Phân bố lực phanh điện tử (EBD)
3.6.2 Chức năng liên quan đến hệ thống điều khiển hộp số phụ
- Điều khiển hộp số phụ (TCC)
3.6.1.1 ASC hoạt động kết hợp ADB (ASC / ADB)
Chức năng kiểm soát ổn định chuyển động ASC (Automatic Stability Control) đảm bảo người lái xe có thể tăng tốc an toàn để thoát khỏi các vòng cua Hệ thống này hoạt động bằng cách tối đa hóa lực kéo ở các bánh xe chủ động, giúp duy trì sự ổn định và kiểm soát xe trong những tình huống khó khăn Với ASC, việc lái xe trở nên an toàn hơn, đặc biệt khi điều khiển qua các đoạn đường cong gấp.
Hệ thống ASC hoạt động như một phần của hệ thống cân bằng điện tử DSC, nhằm ngăn chặn tình trạng mất lực kéo của các bánh xe chủ động khi xe vào cua hoặc tăng tốc Chức năng này giúp tránh các hiện tượng thiếu hoặc thừa góc lái, từ đó giảm nguy cơ xe trượt khỏi mặt đường Nguyên tắc hoạt động của ASC là tự động phanh lại bánh xe bị trượt hoặc có dấu hiệu trượt để duy trì độ bám của xe với mặt đường Khi cả hai bánh xe trên cùng một cầu chủ động (như cầu sau) đều có nguy cơ trượt, hệ thống DSC sẽ kích hoạt chức năng kiểm soát lực kéo DTC để điều chỉnh mô-men xoắn, giảm khả năng trượt và giúp xe giữ vững hành trình chuẩn xác hơn.
Hình 3.16 Mô phỏng hoạt động chức năng kiểm soát ổn định chuyển động ASC
Chức năng ASC phanh bánh xe có nguy cơ trượt cho đến khi bánh xe lấy lại lực bám mặt đường Để đạt hiệu quả, ASC hoạt động kết hợp với chức năng phanh bán trục ADB (Automatic Differential Brake) ADB có khả năng phanh từng bánh trên bán trục của cầu chủ động khi phát hiện bánh xe sắp trượt, ngắt mômen xoắn truyền đến bánh đối diện để tập trung lực kéo vào bánh bị trượt, giúp bánh lấy lại độ bám và đưa xe thoát khỏi tình huống nguy hiểm.
Hình 3.17 Mô phỏng hoạt động chức năng phanh bán trục ADB
3.6.1.2 ABS hoạt động kết hợp EBD (ABS / EBD)
ABS (Hệ thống chống bó cứng phanh) là một tính năng an toàn tiêu chuẩn trên xe ô tô hiện nay, giúp ngăn chặn khóa cứng các bánh xe khi phanh với lực lớn Hệ thống này hoạt động bằng cách điều chỉnh liên tục áp suất phanh để giữ các bánh xe không bị trượt, giúp xe duy trì khả năng steering và giảm thiểu nguy cơ mất kiểm soát ABS đặc biệt hữu ích trong điều kiện đường trơn trượt như tuyết hoặc mưa, đảm bảo an toàn tối đa cho người lái và hành khách.
Ngoài nguyên nhân chủ quan liên quan đến điều kiện mặt đường, các yếu tố khách quan như gặp chướng ngại vật đột xuất, người đi bộ hoặc động vật qua đường bất ngờ, hay các tình huống nguy hiểm khi tham gia giao thông cũng dễ gây phanh gấp mạnh Trong những tình huống này, hệ thống ABS đảm bảo các bánh xe không bị khóa cứng, giúp xe duy trì khả năng kiểm soát và người lái dễ dàng điều khiển phương tiện an toàn hơn.
Hình 3.18 Mô phỏng hoạt động chức năng chống bó cứng phanh ABS
Chức năng chống bó cứng phanh ABS mang lại nhiều ưu điểm cho an toàn lái xe, nhưng cũng có nhược điểm lớn là không giám sát được sự thay đổi tải trọng trên các cầu xe trong quá trình phanh Khi xe phanh, gia tốc theo trục dọc và lực quán tính tác động từ phía sau gây thay đổi tải trọng giữa cầu trước và cầu sau, trong đó cầu trước với động cơ thường chịu nhiều tải trọng hơn Tuy nhiên, ABS không thể xác định chính xác và điều chỉnh lực phanh phù hợp dựa trên sự biến thiên này, dẫn đến hạn chế trong phân phối lực phanh tối ưu.
Hệ thống phân phối lực phanh điện tử (EBD) là chức năng mở rộng của ABS, được thiết kế để hoạt động song song nhằm tối ưu hóa hiệu quả phanh EBD giúp phân phối lực phanh phù hợp, ngay cả khi tải trọng thay đổi do lực quán tính trong quá trình phanh, đảm bảo an toàn và hiệu quả phanh tối đa.
EBD là chức năng hỗ trợ tự động phanh bằng điện hoàn toàn mới, hiện đã trở thành tiêu chuẩn trên nhiều dòng xe hiện đại như BMW Lực phanh lý tưởng được phân phối theo tỷ lệ phù hợp với tải trọng tác dụng lên từng bánh xe, đặc biệt khi động cơ đặt phía trước làm tăng tải trọng trước Trong quá trình phanh, lực quán tính khiến tải trọng thay đổi, tăng ở bánh trước và giảm ở bánh sau, còn khi xe vào cua, tải trọng ở bánh ngoài tăng lên trong khi bánh trong giảm xuống EBD xử lý hiệu quả các tình huống này bằng cách tính toán tốc độ khác nhau của các bánh xe trên đường thẳng và khi vào cua, từ đó điều chỉnh lực phanh để cân bằng và tối ưu hóa hiệu quả phanh, đảm bảo an toàn tối đa khi lái xe.
Chức năng hỗ trợ tự động phanh EBD hoạt động dựa trên các bộ phận của hệ thống chống bó cứng phanh ABS, nhưng còn tích hợp cảm biến G (G-Sensor) để xác định tải trọng thay đổi Khi phanh hoặc khi xe vào cua gấp, cảm biến G gửi tín hiệu G+ hoặc G- tới bộ điều khiển, giúp điều chỉnh lực phanh phù hợp cho từng bánh xe Ví dụ, khi người lái vào cua bên phải quá nhanh, cảm biến đo gia tốc ngang sẽ phát hiện xe nghiên về phía trái, G-Sensor gửi tín hiệu đến bộ điều khiển DSC8 để thông báo về sự thay đổi trọng lượng Khi đó, nếu xe sắp mất lái, hệ thống EBD có thể tự động can thiệp, điều chỉnh lực phanh ở các bánh để đảm bảo ổn định, ngay cả khi người lái chưa đạp phanh Đây là tính năng tiên tiến giúp nâng cao an toàn cho xe khi vận hành ở các tình huống phức tạp.
Hệ thống EBD phân phối lực phanh đều cho cả 4 bánh, nhưng điều này có thể khiến hai bánh bên phải nhận quá tải, dẫn đến mất cân bằng xe và nguy cơ trượt khỏi mặt đường Việc điều chỉnh phân phối lực phanh hợp lý là yếu tố quan trọng để đảm bảo an toàn khi lái xe.
Hình 3.19 Sơ đồ phân phối lực phanh của EBD khi xe vào cua
Trong trường hợp xe thắng gấp để tránh chướng ngại vật phía trước, trọng lượng xe sẽ dồn về hai bánh trước cùng với trọng lượng của động cơ, làm tăng lực tác dụng lên bánh trước Hệ thống EBD tự động điều chỉnh lực phanh, phân bổ nhiều lực hơn cho bánh sau nhằm tối ưu hóa hiệu suất phanh và rút ngắn quãng đường dừng xe.
Hình 3.20 Sơ đồ phân phối lực phanh của EBD khi xe thắng gấp
3.6.1.3 Kiểm soát lực phanh DBC (Dynamic Braking Control)
Trong các tình huống nguy hiểm, người lái thường đạp phanh mạnh nhưng lực phanh thực tế chưa đủ để dừng xe an toàn Hệ thống kiểm soát lực phanh DBC sẽ can thiệp bằng cách tăng áp suất phanh trên các bánh xe lên mức tối đa, giúp xe dừng lại nhanh chóng trong quãng đường ngắn nhất có thể DBC hoạt động dựa trên dữ liệu về tốc độ, lực tác động của người lái và tình trạng mài mòn má phanh để điều chỉnh lực phanh phù hợp, đồng thời hoạt động song song với hệ thống chống bó cứng phanh ABS nhằm đảm bảo xe không bị trượt khi phanh tối đa.
Hình 3.21 Mô phỏng hoạt động chức năng hỗ trợ phanh DBC 3.6.1.4 Kiểm soát lực kéo DTC (Dynamic Traction Control)
Chức năng kiểm soát lực kéo DTC là một phần quan trọng của hệ thống cân bằng điện tử DSC, giúp duy trì lực kéo tối ưu cho xe Người lái có thể bật hoặc tắt chức năng này bằng nút nhấn DTC, nhưng nhà sản xuất khuyến cáo không nên tắt để tận dụng toàn bộ lợi ích của DTC Chức năng này hoạt động bằng cách thu thập dữ liệu từ cảm biến tốc độ bánh xe, cảm biến gia tốc ngang, dọc và cảm biến góc lái, đồng thời tác động vào hệ thống bướm ga và phanh ABS để điều chỉnh công suất, phanh bánh xe khi có nguy cơ trượt, giúp xe vận hành ổn định trên mọi địa hình.
TIỀM HIỂU VỀ HỆ THỐNG XDRIVE KẾT HỢP VỚI DSC8+
CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG xDrive/DSC8+
- Hộp số phụ ATC 300 - Cảm biến nhiệt độ
- Cần điều chỉnh - Cảm biến tốc độ bánh xe
- Mô tơ trợ lực - Cảm biến DSC (Y-Sensor-2)
- Điện trở hiệu chỉnh - Bộ điều khiển DSC8+
- Cảm biến vị trí mô tơ - Bộ điều khiển hộp số phụ
Hình 4.1 Khung gầm xe BMW trang bị hộp số phụ ATC 300 Bảng 4.1 Các bộ phận cầu trước liên kết với hộp số phụ ATC 300
Mục lục Chú thích Mục lục Chú thích
1 Ống dẫn dầu lưu thông 4 Trục truyền động đến cầu trước
2 Trục dẫn động bên phải cầu trước 5 Bán trục cầu trước
3 Hộp số phụ 6 Trục dẫn động bên trái cầu trước
Hộp số phụ ATC 300
Hộp số phụ ATC 300 được dùng trên E60 / E61 là sản phẩm của dòng xe BMW 5 Series
Do không gian hoạt động hạn chế của hệ thống truyền lực trên BMW 5 Series, không thể sử dụng hộp số phụ ATC 400 của BMW X3 để phân phối mômen theo tỷ lệ giống như trên X3 Thay vào đó, hãng đã sử dụng hộp số phụ ATC 300 cùng các thiết kế đã được sửa đổi Mặc dù ATC 300 không thể dẫn dòng công suất theo hướng chéo như ATC 400 và ATC 500 khi sử dụng xích, nhưng nó có khả năng chuyển đổi dòng mômen theo hình chữ L bằng cách sử dụng các bánh răng trụ tròn nhỏ.
Vì ATC 300 đã được sửa đổi để phù hợp, cơ cấu dẫn động và quy trình hoạt động của cần điều chỉnh cũng đã thay đổi theo Điểm khác biệt chính giữa hộp số phụ ATC 300 so với ATC 400 và ATC 500 là hộp số phụ ATC 300 hoạt động bằng cơ cấu bánh răng, trong khi ATC 400 và ATC 500 sử dụng xích để truyền động.
Hình 4.2 Hộp số phụ ATC 300 cùng các bộ phận
Bảng 4.2 Các bộ phận của hộp số phụ ATC 300
Mục lục Chú thích Mục lục Chú thích
1 Trục truyền động đến cầu trước 8 Vỏ ly hợp
2 Mặt bích dẫn động đến cầu trước 9 Mặt bích đầu ra đến cầu sau
3 Cam điều khiển 10 Trục truyền động đến cầu sau
4 Hộp số phụ 11 Mặt cắt các đĩa ly hợp ma sát
5 Bánh răng giảm tốc 12 Cơ cấu dẫn động
6 Bánh răng dẫn động 13 Bánh răng nhỏ dẫn động
7 Cần điều chỉnh 14 Bánh răng đầu ra
Dòng truyền năng lượng trên hộp số phụ ATC 300
Khi các đĩa ly hợp ma sát trong hộp số phụ bị tách ra, sẽ không có mômen xoắn nào được truyền tới cầu trước Tất cả mômen xoắn lúc này đều được truyền đến cầu sau do trục đầu vào từ hộp số chính đã được kết nối trực tiếp với mặt bích đầu ra của trục truyền động đến cầu sau Các ly hợp nhiều đĩa ma sát đóng vai trò là bộ phận trung gian, có nhiệm vụ liên kết hoặc ngắt liên kết giữa đầu ra của trục truyền động tới cầu sau và đầu ra của trục truyền động tới cầu trước, tùy thuộc vào yêu cầu hoạt động của hệ thống.
Hệ thống xDrive có khả năng điều chỉnh mômen xoắn đến cầu trước hoặc cầu sau bằng cách kiểm soát áp suất khóa các đĩa ly hợp ma sát, nhằm tối ưu hiệu suất lái dựa trên nhiều yếu tố như tình trạng lái xe, điều kiện mặt đường và lực kéo tại mỗi bánh xe Trong trường hợp lực kéo đồng đều ở cả cầu trước và cầu sau, khi người lái tăng ga từ vị trí dừng ở số 1, hệ thống sẽ điều chỉnh để cầu sau nhận nhiều mômen xoắn hơn nhờ vào sự thay đổi trọng lượng của xe theo quán tính từ trước ra sau, giúp các bánh xe ở cầu sau bám đường tốt hơn và tăng khả năng kiểm soát xe.
Trong tình huống cầu trước nằm trên bề mặt có lực kéo cao và cầu sau bị trượt, hệ thống xDrive sẽ điều khiển các đĩa ly hợp ma sát ăn khớp hoàn toàn, cung cấp 100% mômen xoắn đến cầu trước Khi lực kéo đạt mức cao, hầu như không có mômen xoắn truyền tới cầu sau, và càng nhiều mômen xoắn được truyền đến cầu trước thì lượng mômen xoắn tại cầu sau sẽ giảm đi tương ứng.
Hình 4.3 Đường truyền năng lượng của hộp số phụ ATC 300
Bảng 4.3 Đường truyền năng lượng của hộp số phụ ATC 300
Màu Chú thích Đỏ Mômen xoắn từ động cơ đến cầu sau
Xanh Mômen xoắn được truyền đến cầu trước
Xanh Đậm Chuyển động quay để dẫn động các đĩa ly hợp ma sát
Cấu tạo hộp số phụ ATC 300
Hệ thống dẫn động hoạt động làm quay bánh răng nhỏ, giúp bánh răng ăn khớp với bánh răng trên cam điều khiển Cam điều khiển quay và tác động lên cần điều chỉnh, ép vào đĩa ly hợp Cần điều chỉnh chuyển động quay thành lực dọc trục, lực này nén hoặc kéo các đĩa ly hợp ma sát trong bộ ly hợp kiểm soát điện tử, sao cho tỷ lệ thuận với mô-men xoắn do động cơ cung cấp.
Bộ điều khiển DSC8+ được đặt trong khoang động cơ bao gồm 3 bộ phận chính:
- Bộ điều khiển các chức năng được tích hợp thêm vào
- Phần thân cùng cảm biến áp suất
Các van đổi chiều được thêm vào cho phép kiểm soát chính xác hơn ở dải áp suất thấp, kết quả thu được là:
- Giảm tiếng ồn khi điều khiển
- Cải thiện chất lượng và tính thoải mái khi điều khiển
- Cải thiện việc tự động can thiệp phanh bằng chức năng kiểm soát hành trình
- Cải thiện tính chính xác của chức năng HDC
- Thực hiện chức năng bổ sung phanh
Cảm biến dưới ghế hành khách phía trước, nằm cạnh không gian của hệ thống truyền lực, được trang bị để cung cấp các dữ liệu quan trọng Ngoài các cảm biến đo gia tốc ngang và gia tốc xoay xe đã có, cảm biến DSC còn tích hợp cảm biến đo gia tốc theo chiều dọc, nhằm hỗ trợ chức năng khởi hành ngang dốc hiệu quả Thiết bị này giúp cải thiện khả năng vận hành của xe khi di chuyển trên địa hình dốc và tăng cường an toàn cho người lái cùng hành khách.
Hình 4.4 Cảm biến DSC (Y-Sensor-2)
Bộ điều khiển hộp số phụ (VGSG)
Bộ điều khiển hộp số phụ (VGSG) dùng mạng CAN-bus
Tùy vào các loại xe mà cơ cấu chấp hành được đặt ở các vị trí khác nhau:
∙ E60 / E61: dưới tấm thảm phía trước của ghế hành khách trước
∙ E83 (X3): dưới vỏ sàn xe phía sau
∙ E53 (X5): dưới ghế hành khách phía sau bên trái
Hình 4.5 Các bộ phận của bộ điều khiển hộp số phụ
Bảng 4.4 Các bộ phận của bộ điều khiển hộp số phụ
1 Tấm bảo vệ va đập
2 Bộ điều khiển hộp số phụ
Bộ điều khiển hộp số phụ có chức năng điều chỉnh áp suất khóa các đĩa ly hợp ma sát trong bộ ly hợp nhiều đĩa, giúp kiểm soát lực kéo giữa cầu trước và cầu sau một cách linh hoạt Điều này đảm bảo tối ưu hoá hiệu suất vận hành của hệ thống truyền động Việc điều chỉnh áp suất hợp lý giúp tăng khả năng vận hành linh hoạt, ổn định và phù hợp với các điều kiện hoạt động khác nhau của xe.
Bộ điều khiển hộp số phụ nhận yêu cầu về áp suất khóa cần thiết từ bộ điều khiển DSC8+ để đảm bảo hoạt động chính xác của hệ thống Nó điều chỉnh yêu cầu về mômen khóa các đĩa ly hợp ma sát một cách phù hợp, giúp tối ưu hiệu suất và độ bền của hộp số Quản lý áp suất khóa và mômen khóa một cách chính xác là yếu tố then chốt để nâng cao độ ổn định và hiệu quả của hệ thống truyền động.
Chức năng yêu cầu cho nhiệm vụ này là điều khiển hộp số phụ (TCC), giúp tối ưu hóa quá trình vận hành của hệ thống truyền động Bộ điều khiển hộp số phụ VGSG đảm nhận vai trò chính trong việc điều khiển và cung cấp điện cho mạch điện của cơ cấu dẫn động, đảm bảo hoạt động chính xác và tin cậy Việc tích hợp các chức năng này trong VGSG giúp nâng cao hiệu suất và độ bền của hệ thống truyền động, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật hiện đại.
Việc tạo ra áp suất khóa các đĩa ly hợp ma sát được chuyển đổi thành chuyển động quay của mô tơ dẫn động Sau mỗi lần bugi ngắt đánh lửa, hệ thống thực hiện quá trình chạy tham khảo của điện trở hiệu chỉnh để xác định đặc tính mômen động cơ ảnh hưởng đến áp suất khóa ly hợp Quá trình này tính đến tác động của hao mòn do ma sát, giúp điều chỉnh chính xác áp suất phù hợp với góc quay của mô tơ dẫn động.
Trong quá trình chạy tham khảo, các ly hợp ma sát sẽ đóng hoặc mở hoàn toàn để đảm bảo hoạt động chính xác của hệ thống Công suất đầu vào được đo dựa trên góc thiết lập của mô tơ dẫn động trong quá trình đóng và mở, từ đó quyết định khi nào bắt đầu hoặc ngưng quá trình ngắt ly hợp Cảm biến Hall tích hợp trong mô tơ dẫn động giúp xác định chính xác góc thiết lập, đảm bảo quá trình điều khiển ly hợp diễn ra hiệu quả và chính xác.
Bộ điều khiển hộp số phụ plays a crucial role in optimizing the operation of the clutch system by calculating factors related to each clutch disc and lubrication oil, thereby reducing friction on the friction plates Khi cần thiết, bộ phận này giới hạn áp lực khóa để kiểm soát lực ma sát, giúp nâng cao hiệu quả hoạt động của hộp số phụ và giảm mài mòn các bộ phận Điều này không chỉ tăng độ bền của hệ thống mà còn đảm bảo quá trình truyền động diễn ra mượt mà và chính xác.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống xDrive / DSC8+
Bộ điều khiển DSC8+ của hệ thống xDrive/DSC8+ được tích hợp hai bộ vi xử lý nhằm nâng cao hiệu quả hoạt động Để đảm bảo việc kiểm tra bơm dầu phanh và các van điện từ diễn ra chính xác và trơn tru, thiết bị còn bổ sung hai relay bán dẫn, một dành cho mô tơ bơm dầu phanh và một cho các van điện từ Điều này giúp hệ thống vận hành ổn định hơn, đảm bảo an toàn và đáng tin cậy trong quá trình sử dụng.
Nguyên tắc hoạt động của hệ thống xDrive/DSC8+ tương tự như hệ thống xDrive/DSC truyền thống, bắt đầu bằng quá trình kiểm tra khi xe vượt qua tốc độ 6 km/h, trong đó hệ thống kiểm tra khả năng hoạt động của mô tơ bơm dầu phanh và van điện từ để phát hiện các hư hỏng hoặc hoạt động ổn định Hệ thống tự tiến hành kiểm tra tốc độ bánh xe từ tốc độ 2.75 km/h và tăng dần lên trong quá trình vận hành, cảnh báo khi phát hiện vấn đề thông qua đèn hiển thị Khi kết hợp với hệ thống xDrive, bộ điều khiển DSC8+ tính toán áp suất khóa các đĩa ly hợp trong hộp số phụ, điều chỉnh tối ưu dựa trên tình trạng lái xe để phân bổ mô-men xoắn hiệu quả giữa các trục Bộ điều khiển DSC8+ sử dụng mạng PT-CAN để gửi dữ liệu về áp suất khóa ly hợp đến bộ điều khiển hộp số phụ (VGSG), bộ này sẽ điều khiển các bộ phận như mô tơ trợ lực, đĩa ly hợp, và dầu bôi trơn nhằm giảm ma sát và gửi dữ liệu trở lại cho DSC8+ để điều chỉnh chức năng hoạt động phù hợp.
Sơ đồ mạch thủy lực của hệ thống xDrive / DSC8+ trên BMW 5 Series (E60 / E61)
Hình 4.6 Sơ đồ mạch thủy lực của hệ thống xDrive / DSC8+
Bảng 4.5 Các bộ phận trong hệ thống hoạt động thủy lực của xDrive / DSC8+
1 Xy lanh phanh chính 10 Phanh bánh xe, bánh trước bên trái
2 Cảm biến áp suất 11 Phanh bánh xe, bánh trước bên phải
3 Van đổi chiều 12 Phanh bánh xe, bánh sau bên phải
4 Van áp suất cao 13 Phanh bánh xe, bánh sau bên trái
5 Bơm hồi 14 Van đầu ra, bánh sau bên phải
6 Van đầu vào, bánh trước bên phải 15 Van đầu ra, bánh sau bên trái
7 Van đầu vào, bánh trước bên trái 16 Van đầu vào, bánh sau bên phải
8 Van đầu ra, bánh trước bên phải 17 Van đầu vào, bánh sau bên trái
9 Van đầu ra, bánh trước bên trái
Sơ đồ mạch điện hệ thống xDrive / DSC8+ trên BMW 5 Series (E60 / E61)
Hình 4.7 Sơ đồ mạch điện hệ thống xDrive / DSC8+
Bảng 4.6 Các bộ phận trong hệ thống hoạt động điện của xDrive / DSC8+
2 Cảm biến nhiệt độ bên ngoài
4 Cụm công tắc gắn trên trục lái (SZL) cùng nút nhấn HDC
5 Môđun kiểm soát hệ thống truyền lực điều khiển bằng điện tử (EGS)
6 Bộ điều khiển hộp số phụ (VGSG)
8 Mô tơ điện, cơ cấu dẫn động
10 Cảm biến vị trí mô tơ
11 Modun bàn đạp ga (FPM)
12 Bộ điều khiển mô tơ kỹ thuật số điện (DME)
13 Cảm biến tốc độ bánh xe, bánh trước bên phải
15 Điều khiển lực kéo chuyển động (DSC8+)
16 Cảm biến tốc độ bánh xe, bánh sau bên phải
17 Cảm biến mòn phanh, bánh sau bên phải
18 Cảm biến tốc độ bánh xe, bánh sau bên trái
20 Công tắc trung tâm của bảng điều khiển trung tâm (SZM)
22 Công tắc đèn phanh (BLS)
23 Cảm biến mòn phanh, bánh trước bên trái
24 Cảm biến mức dầu phanh
25 Cảm biến tốc độ bánh xe, bánh trước bên trái
27 Màn hình thông tin trung tâm
28 Cảm biến gia tốc xoay xe/theo chiều dọc/theo chiều ngang
29 Cảm biến đèn báo trời mưa (RLS)
30 Hệ thống truy cập dữ liệu trên xe (CAS)