Hệ thống treo predictive active suspension của audicấu tạo, nguyên lý, điều kiện vận hành

Với khả năng dự đoán trước cáctình huống có thể xảy ra trên đường khi di chuyển, Perdictive Active Suspension cóthể tự điều chỉnh hoạt động của hệ thống treo sao cho phù hợp nhất.. • Có

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

(News.oto-hui.com) – Perdictive Active Suspension là hệ thống treo thông minh được

trang bị trên 2 dòng xe cao cấp Audi A8 và Audi S8 Với khả năng dự đoán trước cáctình huống có thể xảy ra trên đường khi di chuyển, Perdictive Active Suspension cóthể tự điều chỉnh hoạt động của hệ thống treo sao cho phù hợp nhất Đem lại cảmgiác lái và sự thoải mái tốt nhất cho những người ngồi trong xe

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 xe hơi đãthử nghiệm ý tưởng này trong nhiều thập kỷ, sử dụng công nghệ khí nén, hệ thốngtreo khí và dùng các bộ phận, thiết bị để quét mặt đường nhằm giảm thiểu va chạm vàtăng sự thoải mái cho người ngồi trong xe

Predictive Active Suspension là hệ thống treo khí nén thông minh được trang bị trên 2dòng xe cao cấp Audi A8 và S8 Tuy nhiên, nó khác với những hệ thống treo sử dụnggiảm chấn khí nén được tích hợp công nghệ điều khiển Ý tưởng của việc phát triển

hệ thống này là giảm thiểu độ cuộn của cơ thể người khi phanh và vào cua, và do đó

sẽ giảm bớt đi một phần lực G của người ngồi trong xe, giữ cho họ gần như ở trạngthái 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:

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

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

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

4 Central Driver Assistance Controller (zFAS): Bộ điều khiển trung tâm

hỗ trợ cho việc lái xe;

5 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 có liênkết chặt chẽ hơn trong xu hướng sản xuất xe hiện nay Các nhà sản xuất ngày càngtham gia nhiều hơn vào việc phát triển phần mềm để tạo ra sự tương tác giữa tất cảcác chức năng, trong khi các nhà cung cấp hệ thống cung cấp các hệ thống đơn lẻđược tiêu chuẩn hóa với “trình điều khiển phần mềm” cho các chức năng của xe

Để hỗ trợ xu hướng này, cần phải cung cấp các đơn vị điều khiển điện tử (ECU) có độtinh vi cao làm nền tảng cho việc tích hợp phần mềm chức năng Audi đã chọn pháttriển một đơn vị điều khiển trung tâm cho phần mềm chức năng của xe trong bộ phận

khung gầm Nó được đặt tên là EFP, viết tắt của chữ “Elektronische Fahrwerkplattform” hoặc Electronic Suspension platform (Tạm dịch: Nền tảng khung

• 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 riêng từng 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

• Có thể được tùy chỉnh với các biến thể thiết bị khác nhau cho các

hệ thống kiểm soát khung gầm đã cài đặt; nó có thể mở rộng chỉ từ một thiết bị điều khiển vi mô đến 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 gầm bằng cách kích hoạt hoặc hủy kích hoạt các thành phần phần mềm liên quan (khái niệm mã hóa).

• Xử lý toàn bộ phạm vi mô hình và các biến thể khung gầm bằng một phần mềm đơn 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 và tập dữ liệu có chữ ký dữ liệu cũng như bảo vệ thành phần để ngăn chặn việc trao đổi đơn vị điều khiển.

• Có thể được cập nhật với các thành phần phần mềm đơn lẻ mà không ảnh hưởng đến các thành phần phần mềm khác.

• Được kích hoạt để kích hoạt các thành phần phần mềm tiếp theo thông qua SWAP.

Nền tảng khung gầm điện tử của Audi (EFP) tích hợp một số đơn vị điều khiển và cảmbiến được trang bị riêng trong các mẫu Audi trước đó EFP kết hợp phần cứng để vậnhành bộ giảm chấn và hệ thống treo khí nén Nó có đầu vào cho cảm biến kiểm soátmức (PWM) cũng như bốn đầu vào PSI5 và được kết nối với hệ thống liên lạc của xequa 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) ba trục đotốc độ lăn và cao độ cũng như gia tốc thẳng đứng của xe gần với trọng tâm của nó.Các cảm biến khung gầm thiết yếu khác đã được tích hợp vào trình điều 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 trítrung tâm ở cả bốn góc trong vòng 0,5 giây là nhờ các bộ chấp hành hệ thống treochủ động Active Suspension Actuators

Bên trong bộ chấp hành hệ thống treo chủ động, có Động cơ điện (motor) nhỏ gọn đặtgần mỗi bánh xe của Audi A8 chạy từ hệ thống điện chính 48V của xe và được điềuchỉnh bởi ECU Bộ truyền động dây đai và bộ truyền động điều hòa nhỏ gọn nằm bêntrong giúp nâng mô-men xoắn của motor điện lên gần gấp 200 lần, 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 thanh khớpnối (Steel Torque Tube), đầu còn lại của thanh nâng sẽ liên kết với thanh chống giảmchấn (Lever) ở phần cầu trước và thanh liên kết ngang ở phần cầu sau

c Four Ride Height Sensors:

Cảm biến độ cao của hệ thống treo là một thiết bị điện tử đo khoảng cách giữa đường

và một điểm cụ thể trên hệ thống treo, khung hoặc thân của xe Cảm biến độ cao sẽcung 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, cảm biến độcao xe cũng được sử dụng làm đầu vào cho hệ thống cân bằng đèn pha tự động.Bản thân thân cảm biến độ cao đi xe được gắn vào khung xe, thanh truyền liên kết vớixương 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, một tínhiệu đầu ra (điện áp) được tạo ra tỷ lệ với góc quay của nó Tín hiệu này sau đó đượctruyền đến ECU để xử lý tiếp

Ngoài ra, khi có tín hiệu truyền về ECU từ cảm biến độ cao, máy nén khí treo đượckích hoạt và áp suất bổ sung được cung cấp (thông qua khối van) cho các lò xo khôngkhí 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 sẽđánh giá thông tin chúng thu thập cho một chức năng xác định Nhưng đây là lần đầutiên, bộ điều khiển hỗ trợ lái xe trung tâm (zFAS) tạo ra hình ảnh toàn diện về môitrường xung quanh, từ các dữ liệu cảm biến – cho một loạt các chức năng hỗ trợ

Các tính năng liên quan đến chức năng hỗ trợ lái xe thường liên quan đến nhiều đơn

vị điều khiển, mỗi đơn vị có nhiệm vụ đánh giá thông tin mà chúng phát hiện cho chứcnăng cụ thể của chúng Nhà sản xuất ô tô Audi cung cấp bộ điều khiển hỗ trợ lái xetrung tâm (zFAS) trên mẫu A8 của mình Bộ điều khiển sử dụng dữ liệu cảm biến đểtạo hình ảnh của môi trường xung quanh cho một loạt các chức năng hỗ trợ, chẳnghạn như hỗ trợ lái xe thích ứng, hệ thống treo chủ động, hỗ trợ đỗ xe và hỗ trợ tắcnghẽn giao thông

•

•

•

•

Điều này được tạo ra bởi các hệ thống cảm biến bổ sung, cộng với sự kết hợp dữ liệu

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 cóchứa dữ liệu từ các biển báo giao thông được kết hợp với dữ liệu từ bản đồ số; hỗ trợqua đường dựa trên lĩnh vực hoạt động toàn diện, cũng như chức năng phanh khẩncấp, đã được tối ưu hóa về chất lượng và hiệu quả bằng thiết kế dự phòng,…

•

•

Thành phần chính

• SoC FPGA, Cyclone V SX, Dual-Core 925MHz ARM Cortex-A9 CPU, 110000 Logic Elements, 41509 ALMs, 288I/Os, 28 nm — Nhà sản xuất: Intel Corp.

• Apps Processor, Tegra K1, Quad-Core ARM Cortex-A15 2.3GHz CPU, 1 Low-Power Companion Cortex-A15 Core, 192 Nvidia CUDA Cores GPU, 28 nm — Nhà sản xuất: Nvidia Corp.

• 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, Quad Custom Vector Microcode Processors, 40 nm – Nhà sản xuất: ST Microelectronics

• Flash, eMMC NAND, 8 GB, MLC – MFR: SAMSUNG SEMICONDUCTOR INC

• Deserializer, Quad, GMSL, 1.5 Gbps – Nhà sản xuất: Maxim Integrated Products

• SDRAM, LPDDR2-1066, 2 Gb – Nhà sản xuất: Micron Technology Inc.

• Flash, NOR, 512 Mb, 133 MHz, SPI – Nhà sản xuất: Cypress Semiconductor Corp.

• 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 vachạm nào ở trên bề mặt đường, dù là ổ gà, hay gờ giảm tốc Vậy máy ảnh ở đây đểlàm 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 Nhờ cameranày sẽ xác định các bề mặt không bằng phẳng trước khi các bánh xe tiếp cận với nó

và điều chỉnh phù hợp theo từng chế độ Quá trình phức tạp này chỉ diễn ra trong vàimili giây: máy ảnh tạo ra thông tin về các đặc tính của bề mặt đường và quét nó 18lần 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 bằng phẳng) Việctăng chiều cao của xe cho phép mỗi buồng treo khí nén nén lại trong khi giảm thiểutác 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 hỗtrợ việc điều khiển hệ thống treo

Các bộ phận trên hệ thống treo Predictive Active Suspension Ảnh: Hoàng

Anh

Các mô tơ điện này hoạt động dưới một mạng điện 48V Momen xoắn từ mô tơ điệnđược khuếch đại lên gấp nhiều lần (khoảng 200 lần) bằng một bộ bánh răng truyềnđộng 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), đầucòn lại của thanh nâng sẽ liên kết với thanh chống giảm chấn (Lever) ở phần cầutrước 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 bằng cách điềukhiển 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

Anh

Các 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 điều khiểnhoạt 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 trục dọccủa thân xe

Ví dụ như ở trường hợp xe tăng tốc, ECU sẽ điều khiển 2 mô tơ điện ở cầu sau hạ

bánh xe xuống, 2 mô tơ điện ở cầu trước sẽ nâng bánh xe lên Qua đó loại bỏ hiện tượng 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 bên

ngoài góc cua Khi này các mô tơ điện sẽ điều chỉnh nâng 2 bánh xe phía trong lên cao để gần với thân xe và đẩy 2 bánh xe phía bên ngoài ra xa thân xe, giúp cân bằng lại thân xe trong lúc vào cua (thân xe có thể được điều chỉnh nghiêng theo 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 giảm tốc,

…: ECU sẽ dựa vào thông tin đưa về từ camera phía trước và các cảm biến vận tốc,

gia tốc,… để tính toán khoảng cách và thời gian xe đi đến vị trí các bề mặt mấp mô đấy Các mô tơ sẽ được điều khiển chủ động nâng hạ các bánh xe sao cho phù hợp với bề mặt đường khi xe di chuyển qua khu vực đấy, giúp cho xe vượt 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 chủ động Ảnh: Hoàng Anh

Thân xe sẽ được nâng cao 50mm khi vượt chướng ngại vật hoặc có hành khách vào 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 xe tăng lên giúp cho xe có thể vượt qua các bề mặt đường có độ mấp mô cao một cách êm dịu hơn.

•

Ngoài ra, mỗi khi cửa xe được mở: Thân xe cũng được các mô tơ điều chỉnh nâng lên

cao 50mm để người lái và hành khách có thể bước vào xe một cách dễ dàng hơn 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 người ngồitrong 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 trong 0,5 giây Điều này sẽ làm thay đổi vị trí điểm va chạm đến những nơi có kết cấu cứng hơn trên thân xe như khung gầm,… và giúp giảm lực tác động đến những người ngồi trong

xe Qua đó tăng thêm độ an toàn trong những trường hợp xảy ra va chạm không đáng có.