TỔNG QUAN
Với sự phát triển kinh tế, ô tô ngày càng trở thành phương tiện thiết yếu, nâng cao đời sống và thúc đẩy phát triển kinh tế Hiểu biết về ô tô là cần thiết, đặc biệt khi chọn xe phù hợp với nhu cầu sử dụng Hiện nay, có nhiều hệ thống dẫn động như 2WD (cầu trước, cầu sau), 4WD và AWD, mỗi loại đều có ưu điểm và nhược điểm riêng.
Để hiểu rõ hơn về hàm lượng khoa học - kỹ thuật và ứng dụng công nghệ hiện đại trong ô tô, chúng em đã chọn đề tài "Tìm hiểu hệ thống dẫn động xDrive trên xe BMW" cho đồ án tốt nghiệp, với sự cho phép của bộ môn và thầy hướng dẫn Nội dung nghiên cứu sẽ tập trung vào hệ thống dẫn động xDrive, khám phá cách mà công nghệ này cải thiện hiệu suất và trải nghiệm lái xe.
- 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 về ô tô và thông tin từ các báo cáo, tạp chí khoa học, chúng tôi đã nghiên cứu các hệ thống dẫn động truyền thống như 2WD, 4WD và AWD Qua việc kế thừa kiến thức, chúng tôi tập trung tìm hiểu hệ thống dẫn động xDrive mới trên dòng xe BMW, nhằm khám phá những ưu điểm và công nghệ tiên tiến của nó trong ngành ô tô.
Sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:
Để có hướng nghiên cứu thích hợp, bạn nên tham khảo tài liệu chuyên ngành của hãng, tài liệu trên internet, sách báo nước ngoài, và tài liệu chuyên ngành ô tô từ thư viện cùng nhiều nguồn tài liệu khác.
Nhóm em đã nghiên cứu về hệ thống dẫn động 4 bánh toàn thời gian xDrive của BMW, một phần quan trọng trong thiết kế ô tô và hệ thống khung gầm Nội dung đề tài tập trung vào các thành phần chủ chốt như hệ thống treo, bánh xe, trục truyền động, bán trục cầu xe và vi sai điều chỉnh lực Ngoài ra, động cơ và hộp số cũng là những bộ phận thiết yếu cung cấp sức mạnh cho xe Trong quá trình tìm hiểu, nhóm em đã phân tích các chức năng hoạt động của hệ thống AWD thông qua nhiều cảm biến, bao gồm cảm biến tốc độ bánh xe, cảm biến góc đánh lái và cảm biến đo gia tốc Kết quả cuối cùng là một báo cáo hoàn chỉnh về hệ thống dẫn động 4 bánh xDrive của BMW.
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% xe mới hiện nay sử dụng kiểu dẫn động cầu trước, chủ yếu do động cơ được đặt ở phía trước Việc áp dụng kiểu dẫn động này giúp giảm số lượng chi tiết cấu thành, hạ thấp chi phí sản xuất và giảm trọng lượng xe, từ đó tiết kiệm nhiên liệu Thiết kế gọn gàng của hệ thống truyền động và vi sai cho phép nhà sản xuất dễ dàng bố trí các hệ thống phụ trợ như treo, phanh, dẫn nhiên liệu và khí xả Ngoài ra, việc loại bỏ trục truyền động và trục cầu sau tạo điều kiện cho không gian nội thất rộng rãi hơn và tăng diện tích khoang hành lý.
Mặc dù hệ thống dẫn động cầu trước (FWD) có nhiều ưu điểm, nhưng nó cũng tồn tại một số nhược điểm ảnh hưởng đến tính năng vận hành của xe Đầu tiên, với trọng lượng tập trung nhiều hơn ở phần đầu xe, FWD khó có khả năng tăng tốc nhanh và thường thua kém xe dẫn động cầu sau (RWD) trên các đoạn đường thẳng Sự phân bố trọng lượng này làm cho đuôi xe trở nên nhẹ, dẫn đến hiện tượng mất lái khi vào cua, đặc biệt là trên mặt đường trơn trượt do bánh sau dễ bị trượt do thiếu ma sát Nhược điểm thứ hai là sự phân bố tải trọng không đồng đều giữa cầu trước và cầu sau, khiến bánh trước phải chịu tải nặng hơn trong khi bánh sau chỉ đóng vai trò nâng đỡ và hỗ trợ chuyển động của xe.
1.1.2 Hệ thống dẫn động cầu sau (RWD)
Hệ thống dẫn động cầu trước (FWD) có những nhược điểm mà hệ thống dẫn động cầu sau (RWD) khắc phục hiệu quả Việc chuyển nhiều kết cấu cơ khí từ phía trước ra phía sau giúp cải thiện sự cân bằng trọng lượng, từ đó nâng cao khả năng vận hành ổn định của xe Bên cạnh đó, sự phân bố trọng lượng hợp lý giữa hai cầu còn giúp tăng tuổi thọ và độ bền cho các chi tiết cơ khí, hệ thống phanh và hệ thống treo.
Thiết kế chủ động quay của các bánh sau cung cấp lực đẩy thay vì lực kéo, giúp tăng cường khả năng bám đường khi xe tăng tốc Khi xe tăng tốc quán tính, năng lượng sẽ dồn về phía sau, làm cho các bánh dẫn động hoạt động hiệu quả hơn Điều này đặc biệt có lợi cho các loại xe cần tăng hoặc giảm tốc nhanh chóng, lý do khiến nhiều nhà sản xuất chọn thiết kế RWD cho xe thể thao và xe đua tốc độ.
Hệ thống RWD có một số hạn chế như chi phí sản xuất và lắp ráp cao, hệ truyền động phức tạp hơn FWD, làm thu hẹp không gian nội thất và tăng trọng lượng xe, dẫn đến tiêu thụ nhiên liệu cao hơn Tuy nhiên, nhờ vào tiến bộ khoa học và kỹ thuật, nhiều nhược điểm này đang được khắc phục Các hệ thống treo độc lập cho phép đặt trục dẫn động và hộp vi sai gần thân xe hơn, tiết kiệm không gian trong cabin Hơn nữa, các hệ thống kiểm soát hành trình và ổn định thân xe giúp xe RWD vận hành tốt trên đường trơn trượt Việc phát triển lốp xe phù hợp và sử dụng vật liệu nhẹ cũng mang lại hiệu quả tích cực.
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 người điều khiển chuyển đổi giữa chế độ 2 bánh và 4 bánh thông qua cơ cấu gài điện Khi hoạt động ở chế độ 2 bánh (2H), mômen xoắn được truyền tới các bánh sau giống như hệ dẫn động cầu sau (RWD) Ngược lại, ở chế độ dẫn động 4 bánh (4H), hệ thống có thể hoạt động ở các cấp độ Low hoặc High tùy thuộc vào nhà sản xuất.
Hệ thống dẫn động 4 bánh bán thời gian 4WD được các nhà sản xuất xe hơi chế tạo để giúp xe vượt qua những địa hình khó khăn mà hệ thống dẫn động 2 bánh không thể xử lý Chẳng hạn, khi một chiếc xe có hệ thống dẫn động cầu trước phải đối mặt với vũng lầy trên mặt đường xấu, nếu không có sự hỗ trợ từ hệ thống 4WD, bánh trước có thể bị trượt và lún sâu vào bùn Tuy nhiên, với cơ cấu chuyển mômen xoắn linh hoạt giữa bánh trước và bánh sau, chiếc xe có thể dễ dàng vượt qua vũng lầy mà không gặp phải trở ngại nào.
Chế độ dẫn động 4 bánh trên xe 4WD có hai cấp độ chính là Low và High Chế độ Low cung cấp momen xoắn cao hơn, lý tưởng cho các địa hình gồ ghề, dốc cao, hoặc sình lầy, nhờ vào việc trang bị khóa vi sai trung tâm để giảm chênh lệch giữa các bánh Hệ thống này còn giúp phân phối momen xoắn linh hoạt giữa trục trước và sau, giúp xe vượt qua địa hình khó khăn Ngược lại, chế độ High được thiết kế để di chuyển trên các bề mặt trơn trượt như đường mưa hoặc 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 công nghệ tiên tiến, cho phép phân phối mômen xoắn linh hoạt đến từng bánh xe, mang lại độ bám đường và khả năng vận hành tối ưu cho xe Khác với hệ thống 4WD, AWD luôn hoạt động ở chế độ 4 bánh, đảm bảo hiệu suất cao trong mọi điều kiện lái xe.
Hiện nay, có nhiều mẫu thiết kế hệ thống dẫn động bốn bánh toàn thời gian (AWD) khác nhau, giúp nâng cao khả năng bám đường và ổn định cho xe trong nhiều tình huống Một số hệ thống AWD sử dụng chất lỏng silicon để điều chỉnh tốc độ giữa các trục, nhưng sẽ khóa lại khi có sự chênh lệch quá lớn Mặc dù hệ thống AWD cũng phức tạp như 4WD, nhưng nó thường có công nghệ và tính tự động hóa cao hơn Các hãng xe như Porsche, Subaru, BMW, Audi, Mercedes-Benz, Jaguar và Volvo đều trang bị hệ thống AWD phù hợp với nhu cầu của từng nhóm khách hàng Đặc biệt, chúng ta sẽ khám phá hệ thống AWD xDrive của BMW, một thương hiệu nổi tiếng đến từ Bavaria, Đức.
TÌM HIỂU CHUNG VỀ HỆ THỐNG XDRIVE
Giới thiệu về hệ thống dẫn động xDrive
Hệ thống dẫn động 4 bánh toàn thời gian thông minh xDrive của BMW mang đến khả năng bám đường chính xác và ổn định ngay cả trong những khúc cua nhanh Công nghệ này đảm bảo tiếp xúc với mặt đường trơn trượt mà không làm giảm cảm giác lái, đặc biệt khi kết hợp với hệ thống dẫn động cầu sau xDrive phân phối lực kéo tối ưu đến từng bánh xe, cung cấp khả năng tăng tốc ổn định khi ra khỏi khúc cua, đồng thời làm việc song song với hệ thống cân bằng điện tử DSC để cải thiện độ bám đường và nhận diện sớm hiện tượng thiếu lái hoặc thừa lái Trong vòng một phần mười giây, hệ thống có thể phân phối 100% sức mạnh động cơ đến trục trước hoặc sau, trước khi trở lại tỷ lệ phân phối 40:60 thông thường Với công nghệ này, BMW đã tích hợp những đặc tính nổi bật của hệ thống dẫn động cầu sau, mang lại khả năng xử lý chính xác và tối ưu khi vào cua.
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
Hệ thống xDrive của BMW phụ thuộc hoàn toàn vào hộp số phụ, được coi là trung tâm của hệ thống này Có hai loại hộp số phụ được sử dụng: hộp số phụ dùng xích (ATC 400 và ATC 500) và hộp số phụ dùng bánh răng (ATC 300) Cụ thể, hộp số phụ ATC 400 được trang bị trên BMW X3 (E83), trong khi ATC 500 được sử dụng cho BMW X5 (E53), đại diện cho hai mẫu xe tiêu biểu trong phân khúc xe SAV (Sport Activity Vehicle) của thương hiệu 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 tương tự, nhưng có một số điểm khác biệt quan trọng Hộp số phụ ATC 500 được kết nối trực tiếp với trục truyền động đến các bán trục cầu trước, trong khi ATC 400 liên kết qua mặt bích Thêm vào đó, ATC 500 có một đĩa ly hợp ma sát trong bộ ly hợp nhiều đĩa ma sát, và khoảng cách giữa trục đầu vào từ hộp số chính đến trục truyền động đầu ra cầu trước là 19mm, ngắn hơn so với ATC 400.
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 tách ra, mômen xoắn không được truyền tới cầu trước mà chỉ được truyền đến cầu sau, do trục đầu vào của hộp số chính kết nối trực tiếp với mặt bích đầu ra của trục truyền động đến cầu sau Lúc này, các ly hợp nhiều đĩa ma sát đóng vai trò trung gian, 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 khi cần thiết.
Hệ thống xDrive có khả năng điều chỉnh mômen xoắn giữa cầu trước và cầu sau bằng cách thay đổi áp suất của các đĩa ly hợp ma sát, tùy thuộc vào điều kiện lái xe và lực kéo ở từng bánh Khi lực kéo ở hai cầu bằng nhau, cầu sau có thể duy trì mômen xoắn tốt hơn do trọng lượng xe dịch chuyển về phía sau Ngược lại, nếu cầu trước có lực kéo cao trong khi cầu sau bị trượt, xDrive sẽ chuyển 100% mômen xoắn tới cầu trước, dẫn đến việc cầu sau không nhận được mômen xoắn Việc này đảm bảo hiệu suất tối ưu cho xe trong các tình huống lái khác nhau.
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 bao gồm một mô tơ điện một chiều và bánh vít dẫn động, đi kèm với cảm biến Hall để xác định vị trí và tốc độ của trục mô tơ Vị trí của trục này ảnh hưởng đến tỷ lệ đóng mở của bộ ly hợp nhiều đĩa ma sát Ngoài ra, cảm biến nhiệt độ trong mô tơ gửi tín hiệu đến bộ điều khiển hộp số phụ (VGSG) để bảo vệ mô tơ khỏi quá tải Do đó, tỷ lệ đóng của các đĩa ly hợp ma sát bị giới hạn trong một số giai đoạn Nếu các giá trị đo không đủ để bảo vệ mô tơ, điều khiển sẽ bị gián đoạn, khiến các đĩa ly hợp mở hoàn toàn để truyền toàn bộ mô men 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
Bộ phận này có nhiệm vụ so sánh giá trị điện trở từ quá trình chạy tham khảo với giá trị tiêu chuẩn đã lập trình để thiết lập sơ đồ làm việc tối ưu cho hộp số phụ Các sơ đồ này thể hiện đường đặc tính mômen xoắn động cơ, ảnh hưởng đến việc khóa các đĩa ly hợp trong bộ ly hợp kiểm soát điện tử nhiều đĩa ma sát Trong quá trình làm việc, có thể xảy ra sai số nhỏ dẫn đến sự thay đổi không đáng kể của các đường đặc tính Chạy tham khảo là quá trình kiểm tra thực tế bộ ly hợp nhiều đĩa ma sát trên băng thử Khi bugi ngắt tia lửa điện để tạo công trong quá trình cháy giãn nở, bộ điều khiển hộp số phụ sẽ đo giá trị điện trở một lần để hình thành sơ đồ làm việc tối ưu cho hộp số phụ.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống xDrive
Bộ điều khiển hộp số phụ (VGSG) điều chỉnh áp suất khóa các đĩa ly hợp ma sát và nhận thông tin từ bộ điều khiển DSC Toàn bộ quá trình xử lý, điều khiển và nguồn điện được VGSG thực hiện, chuyển đổi thành chuyển động quay của mô tơ trợ lực Để xác định vị trí mô tơ và mức độ hao mòn của các đĩa ly hợp, VGSG kiểm tra các yếu tố liên quan qua điện trở hiệu chỉnh sau mỗi lần bugi ngắt đánh lửa Cảm biến Hall trong mô tơ trợ lực xác định vị trí trục mô tơ, trong khi các đĩa ly hợp sẽ hoàn toàn đóng hoặc mở trong quá trình chạy tham khảo Sau đó, hệ thống xác định sơ đồ làm việc tối ưu và dòng điện tiêu thụ sẽ quyết định vị trí mô tơ trợ lực, cho phép VGSG biết khi nào bắt đầu và ngưng dẫn động các đĩa ly hợp ma sát.
VGSG lưu trữ và xử lý thông tin liên quan đến đĩa ly hợp ma sát và dầu bôi trơn để giảm thiểu hao mòn Nếu hệ thống cân bằng điện tử DSC gặp sự cố và không gửi được thông tin cho VGSG, hệ thống AWD vẫn có thể hoạt động nhờ vào chức năng dự phòng tích hợp, cho phép dẫn động các đĩa ly hợp ma sát của hộp số phụ trong tình huống khẩn cấp.
SỰ PHỐI HỢP CỦA HỆ THỐNG XDRIVE VỚI HỆ THỐNG KHÁC
Tìm hiểu về hệ thống DSC (Dynamic Stability Control)
Hệ thống DSC (Dynamic Stability Control) là công nghệ cân bằng điện tử của BMW, được phát triển bởi Bosch Global, một công ty hàng đầu trong lĩnh vực thiết kế cơ khí và điều khiển điện tử của Đức Ra mắt lần đầu vào năm 1995 trên hai mẫu xe BMW 750iL và 850Ci với động cơ 5.4L V12, hệ thống này đã được giới thiệu rộng rãi đến khách hàng qua các mẫu 740i/L và 750i/L vào năm 1997 DSC không chỉ là một bước đột phá trong công nghệ an toàn của BMW mà còn là nền tảng cho nhiều hãng xe khác phát triển và áp dụng các hệ thống tương tự.
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 là trung tâm kiểm soát khung gầm của xe BMW, liên tục ghi nhận các thông số để duy trì ổn định Nó sử dụng thông tin từ cảm biến tốc độ bánh xe, cảm biến góc lái, cảm biến gia tốc ngang và dọc, cùng cảm biến xác định gia tốc xoay để phát hiện tình huống nguy hiểm Hệ thống giám sát cảm biến góc lái để xác định hướng di chuyển, trong khi cảm biến gia tốc ngang đo lực tác động từ lốp lên mặt đường Cảm biến xoay theo dõi góc xoay xe, và cảm biến áp suất phanh xác định lực quán tính khi phanh Nếu DSC phát hiện sự thay đổi bất thường, nó sẽ can thiệp bằng cách giảm mômen xoắn và phanh từng bánh xe, giúp xe lấy lại cân bằng Quá trình này phụ thuộc vào nhiều yếu tố và luôn điều chỉnh để ứng phó với các tình huống nguy hiểm 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 vai trò quan trọng trong việc xác định và thông báo áp suất từ xy lanh phanh chính đến bộ điều khiển thủy lực Nó giúp điều chỉnh áp suất phanh đến các bánh xe, đảm bảo chức năng kiểm soát ổn định phanh Cảm biến này được lắp đặt tại đường dầu phanh dẫn đến cầu trước của xe, góp phần nâng cao hiệu suất phanh và an toàn khi lái xe.
Cảm biến hoạt động nhờ vào nguồn điện từ bộ điều khiển DSC, cung cấp tín hiệu Vol thay đổi tuyến tính từ 0.5V đến 4.5V, tùy thuộc vào mức độ đạp phanh của người lái.
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
Cảm biến gia tốc xoay và gia tốc ngang trong thế hệ DSC III, được sử dụng trên hầu hết các dòng xe BMW hiện nay, đã được kết hợp thành một thiết bị duy nhất, khác với các thế hệ trước như DSC I và DSC II, khi hai cảm biến này hoạt động riêng biệt Cảm biến này được lắp đặt dưới ghế lái, có kích thước nhỏ gọn và nhẹ, được bảo vệ bởi lớp vỏ nhựa để tránh ảnh hưởng từ dao động của khung gầm xe Mặc dù là một bộ phận kết hợp, nguyên tắc hoạt động của cảm biến vẫn không thay đổi và vẫn hoạt động như hai cảm biến riêng lẻ Để hiểu rõ hơn về cách thức vận hành, cần tìm hiểu nguyên lý hoạt động của cả hai loại cảm biến này.
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, không chỉ để hoạt động mà còn để nối đất Cảm biến sẽ sử dụng tín hiệu này để xuất ra.
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
Cảm biến xác định góc xoay của xe qua tín hiệu 2.5V, và khi góc này vượt quá mức an toàn, một tín hiệu tuyến tính từ 0.7V đến 4.3V được sử dụng để điều chỉnh lại góc xoay Đồng thời, bằng cách kết hợp với tín hiệu góc đánh lái, tốc độ bánh xe và gia tốc ngang từ cảm biến, cảm biến đo gia tốc xoay sẽ xác định tình trạng góc xoay của xe, từ đó gửi tín hiệu đến bộ điều khiển DSC8 để đảm bảo an toàn.
Bộ điều khiển DSC8 gửi tín hiệu Vol đến cảm biến qua dây số 5 để xác định tình trạng làm việc của cảm biến Cảm biến sẽ phản hồi lại cho DSC8 qua dây số 2 mỗi 20ms DSC8 so sánh tín hiệu từ cảm biến tốc độ bánh xe, cảm biến góc đánh lái, và cảm biến đo gia tốc lực ngang với tín hiệu cảm biến đo gia tốc xoay Nếu có sự sai lệch hoặc cảm biến không phản hồi, DSC8 sẽ phát hiện vấn đề và cảnh báo người điều khiển qua đèn Check Engine, đồng thời đề xuất phương án xử lý thay thế.
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 hoạt động nhờ nguồn điện từ bộ điều khiển DSC và thực hiện chức năng nối đất Ngoài ra, cảm biến cung cấp tín hiệu Vol dưới dạng thay đổi tuyến tính, cho phép đo giá trị biến đổi của gia tốc lực ngang tác động lên xe từ hai bên khi xe đang di chuyển.
- 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 có giá trị khoảng 1.7V, được coi là giá trị danh định do gia tốc lực ngang bằng 0 (0.0g) Cảm biến hoạt động theo nguyên lý điện dung; khi xe di chuyển, lực ngang tác động khiến một tấm điện dung chuyển động, tạo ra tín hiệu điện tỷ lệ với gia tốc Dựa vào tín hiệu này cùng với các cảm biến khác, bộ điều khiển DSC8 sẽ phân tích và đưa ra phương án xử lý tối ưu cho xe.
Cảm biến gia tốc xoay kết hợp gia tốc ngang hoạt động dựa trên hai nền tảng của hai cảm biến riêng lẻ mà không có sự thay đổi nguyên lý hoạt động Khi cảm biến hoạt động, nó xác định góc xoay qua giá trị 2.5V và tính toán từ giá trị Vol thay đổi tuyến tính từ 0.7V đến 4.3V Đồng thời, cảm biến cũng đo giá trị gia tốc lực ngang tác động lên xe thông qua tín hiệu giá trị Vol thay đổi từ 0.5V đến 4.5V.
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 áp dụng công nghệ cảm biến Hall Loại cảm biến này mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với các loại cảm biến khác.
- 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 bao gồm ba bộ phận chính: vòng bao cảm biến, mạch đánh giá tích hợp và bộ truyền tín hiệu hiệu ứng Hall cùng với nam châm vĩnh cửu Nguyên lý hoạt động của cảm biến dựa vào bộ điều khiển DSC8 cung cấp nguồn điện ổn định 8V Các cảm biến ở bánh trước và sau có hai dây: một dây nhận nguồn điện 8V và một dây nối đất để gửi tín hiệu tốc độ bánh xe về bộ điều khiển DSC8 Tín hiệu tốc độ này dao động từ 0.35V đến 1.3V khi cảm biến đối diện với khe hở trên vòng đo xung, và từ 1.9V đến 3.9V khi cảm biến đối diện với một răng của vòng đo xung.
Hình 3.10 Mạch điện cảm biến Hall
3.3.8 Cảm biến góc đánh lái
Cảm biến được lắp đặt ở dưới cùng của trục lái, giữa khớp nối với hệ thống treo, bao gồm bộ tạo xung điện áp và bộ xử lý Bộ tạo xung điện áp sản xuất hai tín hiệu để xác định góc lái và góc xoay của trục lái, hoạt động xen kẽ Sau khi phát hiện sự thay đổi từ các tín hiệu này, bộ xử lý phân tích và chuyển đổi tín hiệu từ dạng xung sang dạng số, sau đó gửi đến bộ điều khiển DSC8 qua mạng CAN.
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 thông tin từ cảm biến góc lái với các giá trị của cảm biến khác để xác minh tính hợp lý Sau khi xử lý thông tin, cảm biến góc đánh lái sẽ hiệu chỉnh lại giá trị điện áp của mình bằng cách gửi mã xác minh ID đến bộ điều khiển DSC8 Nếu các giá trị mà cảm biến truyền đi là hợp lý, bộ điều khiển DSC8 sẽ phản hồi và điều chỉnh giá trị điện áp về mức yêu cầu.
3.3.9 Công tắc cảnh báo mức dầu phanh:
Công tắc bên trong nắp thùng chứa dầu phanh có nhiệm vụ giám sát mức dầu phanh Khi lượng dầu đủ, công tắc sẽ đóng lại; ngược lại, nếu dầu xuống dưới mức cho phép, công tắc sẽ mở và gửi tín hiệu cảnh báo đến bảng hiển thị qua mạng I Bus Tín hiệu này sau đó được truyền đến mô đun điều khiển DSC8 qua mạng CAN để thực hiện các biện pháp xử lý cần thiết.
Hình 3.12 Sơ đồ hoạt động của công tắc cảnh báo mức dầu phanh (LCM)
Công tắc đèn phanh là bộ phận đầu vào quan trọng của hệ thống DSC, có chức năng thông báo khi phanh đang hoạt động.
Hình 3.13 Công tắc đèn phanh
A new fluid level switch is incorporated into the reservoir cap.
With sufficient fluid level the reed contact is closed.
When level drops below allowable limits, switch opens.
Since the normal position is closed, this circuit is monitored for shorts to + and ground.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống xDrive / DSC8
Hệ thống xDrive hoạt động kết hợp với bộ điều khiển DSC8, tương tự như các phiên bản trước Bộ điều khiển này được trang bị hai bộ vi xử lý để thu thập và xử lý thông tin liên quan đến vận hành hệ thống Thêm vào đó, nó còn tích hợp hai relay bán dẫn nhằm kiểm tra bơm dầu phanh và các van điện từ trong quá trình hoạt động.
- 1 relay cho mô tơ bơm
- 1 relay cho các van điện từ
Hệ thống xDrive / DSC8 hoạt động chủ yếu bằng cách điều khiển lực kéo và lực phanh tại các bánh xe, phù hợp với điều kiện bề mặt đường Ưu điểm nổi bật của xDrive / DSC8 là khả năng linh hoạt trong việc sử dụng lực kéo từ động cơ để nhanh chóng đưa xe ra khỏi các tình huống khó khăn Để đạt được điều này, hệ thống thực hiện nhiều thao tác, trong đó phanh bánh bị trượt và truyền momen xoắn đến các bánh khác là hai thao tác chính.
Hệ thống xDrive / DSC8 tích hợp nhiều chức năng liên quan đến phanh, mỗi chức năng có nhiệm vụ riêng Tuy nhiên, hiệu suất của các chức năng này phụ thuộc vào tình trạng của các bộ phận phanh như mô tơ bơm và van điện từ Để đảm bảo hoạt động ổn định, xDrive / DSC8 có chức năng kiểm tra tình trạng của các bộ phận này.
Khi bắt đầu khởi hành, người điều khiển tác động vào bàn đạp ga và nhả bàn đạp phanh để xe di chuyển từ 0 km/h lên 6 km/h Tại thời điểm này, hệ thống tự động kiểm tra bằng dòng điện, kích hoạt mô tơ bơm dầu phanh và các van điện từ để xác định khả năng hoạt động của chúng Nếu xe giảm tốc khi phanh ở tốc độ 6 km/h, quá trình kiểm tra sẽ tiếp tục ở tốc độ 15 km/h và tăng dần theo tốc độ xe Nếu không có dấu hiệu dừng lại, có thể một hoặc cả hai bộ phận gặp vấn đề, hệ thống sẽ phát tín hiệu cảnh báo qua đèn hiển thị và đưa ra phương án điều khiển thay thế Trước đó, kiểm tra tốc độ bánh xe cũng được thực hiện tại 2.75 km/h.
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 Áp suất khóa này cần phải được tạo ra và điều chỉnh tối ưu để phù hợp với các tình trạng lái xe khác nhau, vì sự phân bố mômen xoắn từ động cơ đến cầu trước và cầu sau phụ thuộc nhiều vào giá trị của áp suất khóa này.
Bộ điều khiển DSC8 sử dụng mạng PT-CAN để truyền tải thông tin liên quan đến áp suất khóa các đĩa ly hợp ma sát tới bộ điều khiển hộp số phụ (VGSG) VGSG nhận tín hiệu này để điều khiển các bộ phận của hộp số phụ như mô tơ trợ lực, đĩa ly hợp ma sát, và cần điều chỉnh, đồng thời điều chỉnh dầu bôi trơn nhằm giảm ma sát Dữ liệu phản hồi từ VGSG sẽ được gửi lại cho bộ điều khiển DSC8 để điều chỉnh các chức năng hoạt động của nó.
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) giúp người lái tăng tốc an toàn khi ra khỏi các khúc cua, đảm bảo lực kéo tối đa được truyền đến các bánh xe chủ động.
ASC là một chức năng quan trọng trong hệ thống cân bằng điện tử DSC (Dynamic Stability Control), giúp ngăn ngừa mất lực kéo ở các bánh xe chủ động khi xe giảm tốc hoặc tăng tốc trong các tình huống nguy hiểm Chức năng này hoạt động bằng cách phát hiện dấu hiệu trượt ở bánh xe và ngay lập tức phanh bánh đó để khôi phục độ bám đường Nếu cả hai bánh ở cầu chủ động đều có nguy cơ trượt, hệ thống DSC sẽ điều chỉnh mômen xoắn từ động cơ, chuyển hướng lực kéo đến cầu trước để giúp xe thoát khỏi tình trạng trượt.
Hình 3.16 Mô phỏng hoạt động chức năng kiểm soát ổn định chuyển động ASC
Chức năng ASC (Automatic Stability Control) hoạt động bằng cách phanh bánh xe có nguy cơ trượt cho đến khi bánh xe này phục hồi lực bám với mặt đường Để thực hiện điều này, ASC kết hợp với chức năng phanh bán trục ADB (Automatic Differential Brake), có khả năng phanh từng bánh trên cầu chủ động khi phát hiện nguy cơ trượt ADB ngắt mômen xoắn truyền đến bánh đối diện, tập trung lực kéo vào bánh bị trượt, giúp bánh này lấy lại lực bám và thoát khỏi tình trạng 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)
Hệ thống phanh chống bó cứng (ABS) hiện nay đã trở thành tiêu chuẩn an toàn thiết yếu trên ô tô Chức năng chính của ABS là ngăn chặn hiện tượng khóa cứng bánh xe khi người lái phanh mạnh, từ đó tránh tình trạng trượt lết Khi xảy ra tình huống này, ABS sẽ tự động điều chỉnh áp suất phanh liên tục tới từng bánh xe, giúp bánh xe không bị khóa và vẫn có thể xoay theo hướng lái, đồng thời đảm bảo dừng lại an toàn Hệ thống này hoạt động hiệu quả trên nhiều loại mặt đường, kể cả những nơi có hệ số ma sát thấp như đường tuyết hoặc đường ướt.
Ngoài các yếu tố chủ quan liên quan đến điều kiện mặt đường, những nguyên nhân khách quan như chướng ngại vật bất ngờ, người đi bộ hoặc động vật băng qua đường đột ngột, cũng như các tình huống nguy hiểm khi tham gia giao thông, có thể khiến tài xế phải phanh gấp Trong những trường hợp này, hệ thống ABS đóng vai trò quan trọng, đảm bảo rằng các bánh xe không bị khóa cứng, giúp tài xế duy trì khả năng điều khiển xe an toàn.
Hì nh 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 nhưng cũng có hạn chế lớn là không giám sát sự thay đổi tải trọng ở các cầu xe khi phanh Khi xe phanh, gia tốc và lực quán tính tác động lên xe làm thay đổi tải trọng giữa cầu trước và cầu sau, trong đó cầu trước chịu nhiều tải trọng hơn Tuy nhiên, ABS không thể phân phối lực phanh hợp lý trong tình huống này Để khắc phục điều này, chức năng phân phối lực phanh điện tử EBD (Electronic Brake-Force Distribution) đã ra đời, hoạt động song song với ABS nhằm tối ưu hóa hiệu quả phanh ngay cả khi tải trọng thay đổi EBD có thể được xem là chức năng mở rộng của ABS.
EBD (Electronic Brakeforce Distribution) là công nghệ phanh điện tử tiên tiến, hiện đang trở thành tiêu chuẩn trên nhiều dòng xe hiện đại, bao gồm cả BMW Công nghệ này giúp phân phối lực phanh lý tưởng tới các bánh xe dựa trên tải trọng và tình huống vận hành của xe Khi xe phanh, tải trọng trên các bánh xe trước tăng lên do quán tính, trong khi tải trọng trên bánh sau giảm Ngoài ra, khi xe vào cua, tải trọng cũng thay đổi giữa các bánh xe bên trong và bên ngoài EBD giải quyết hiệu quả những vấn đề này bằng cách tính toán tốc độ giữa các bánh xe và điều chỉnh lực phanh để đảm bảo hiệu quả phanh tối ưu, mang lại sự an toàn và ổn định cho người lái.
Chức năng hỗ trợ tự động phanh EBD hoạt động dựa trên hệ thống chống bó cứng phanh ABS, nhưng có thêm cảm biến G (G-Sensor) để xác định thay đổi tải trọng Khi phanh, cảm biến G sẽ gửi tín hiệu G+ cho bánh xe đang chịu tải nặng hơn và G- cho bánh xe đối diện Điều này cho phép EBD điều chỉnh lực phanh, tăng cường cho bánh xe bên trái khi xe vào cua bên phải quá nhanh, giúp ngăn chặn tình trạng mất lái Nếu không có EBD, tất cả bốn bánh sẽ nhận lực phanh như nhau, dẫn đến nguy cơ mất cân bằng và trượt xe.
Hình 3.19 Sơ đồ phân phối lực phanh của EBD khi xe vào cua
Khi xe phanh gấp để tránh chướng ngại vật, trọng lượng sẽ dồn về hai bánh trước và khối động cơ Lúc này, hệ thống phân bổ lực phanh điện tử (EBD) tự động điều chỉnh để bánh sau nhận nhiều lực phanh hơn, giúp tăng 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)
Khi gặp tình huống nguy hiểm, người lái xe thường phản ứng bằng cách đạp phanh mạnh, nhưng lực phanh có thể không đủ để dừng xe an toàn Chức năng kiểm soát lực phanh DBC sẽ tự động can thiệp, tăng áp suất phanh ở các bánh xe lên mức tối đa, giúp xe dừng lại nhanh chóng trong khoảng cách ngắn nhất.
DBC hoạt động bằng cách thu thập thông tin về tốc độ và lực phanh mà người lái áp dụng, giúp nhận diện tình huống nguy hiểm Hệ thống cũng theo dõi tốc độ của các bánh xe và độ mài mòn của má phanh để điều chỉnh lực phanh tối đa khi cần thiết Đồng thời, DBC phối hợp với chức năng chống bó cứng phanh ABS, đảm bảo xe không bị trượt khi phanh mạnh.
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, cho phép người điều khiển bật hoặc tắt qua nút DTC Tuy nhiên, nhà sản xuất không khuyến khích việc này do những lợi ích tuyệt vời mà DTC mang lại Chức năng này thu nhận thông tin từ các cảm biến tốc độ bánh xe, gia tốc và góc đánh lái, đồng thời điều chỉnh công suất máy và hệ thống phanh ABS để hạn chế trượt và khóa cứng bánh xe, giúp xe duy trì sự ổn định trên mọi loại đường.
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 hạn chế của hệ thống truyền lực trên BMW 5 Series, hộp số phụ ATC 400 của BMW X3 không thể được sử dụng để phân phối mômen tương tự Thay vào đó, hộp số phụ ATC 300 với thiết kế đã được sửa đổi được áp dụng Mặc dù ATC 300 không dẫn dòng công suất theo hướng đường chéo như ATC 400 và ATC 500 khi sử dụng xích, nhưng nó có khả năng chuyển dòng mômen theo hình chữ L nhờ vào các bánh răng trụ tròn.
Hộp số phụ ATC 300 đã được sửa đổi để cải thiện cơ cấu dẫn động và quá trình hoạt động của cần điều chỉnh Sự khác biệt giữa ATC 300 và các hộp số phụ ATC 400, ATC 500 là ATC 300 sử dụng cơ cấu bánh răng, trong khi ATC 400 và ATC 500 hoạt động bằng xích.
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 tách ra, mômen xoắn không được truyền tới cầu trước, mà hoàn toàn chuyển sang cầu sau Lúc này, trục đầu vào từ hộp số chính được kết nối trực tiếp với mặt bích đầu ra của trục truyền động đến cầu sau Các ly hợp nhiều đĩa ma sát hoạt động như một bộ phận trung gian, có nhiệm vụ kết nối hoặc ngắt kết nối giữa đầu ra của trục truyền động đến cầu sau và đầu ra của trục truyền động tới cầu trước khi cần thiết.
Hệ thống xDrive điều chỉnh mômen xoắn giữa cầu trước và cầu sau bằng cách thay đổi áp suất của các đĩa ly hợp ma sát, dựa vào nhiều yếu tố như tình trạng lái xe, điều kiện mặt đường và lực kéo của từng bánh Chẳng hạn, khi lực kéo ở cả hai cầu là như nhau và người lái đạp hết ga ở số 1, cầu sau sẽ duy trì mômen xoắn tốt hơn do trọng lượng xe chuyển động từ trước ra sau, tăng tải trọng cho cầu sau Do đó, xDrive sẽ điều chỉnh để cầu sau nhận được nhiều mômen xoắn hơn, giúp cải thiện độ bám đường.
Khi cầu trước gặp phải bề mặt có lực kéo cao trong khi cầu sau bị trượt, hệ thống xDrive sẽ điều khiển các đĩa ly hợp ma sát để truyền 100% mômen xoắn đến cầu trước Điều này dẫn đến việc mômen xoắn truyền tới cầu sau gần như không có, và khi mômen xoắn tăng ở cầu trước, mômen xoắn ở cầu sau sẽ giảm 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
Bộ phận dẫn động quay bánh răng nhỏ, kết hợp với bánh răng trên cam điều khiển, giúp cam điều khiển quay và cần điều chỉnh ép vào đĩa ly hợp Cần điều chỉnh này chuyển động quay thành lực dọc trục, nén hoặc kéo các đĩa ly hợp ma sát trong bộ ly hợp điện tử nhiều đĩa, đảm bảo tỷ lệ thuận với mômen xoắn từ động cơ.
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 DSC được lắp đặt dưới ghế hành khách phía trước, gần hệ thống truyền lực Ngoài các cảm biến đo gia tốc ngang và gia tốc xoay xe, cảm biến này còn tích hợp thêm cảm biến đo gia tốc theo chiều dọc, hỗ trợ chức năng khởi hành ngang dốc.
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 điều chỉnh áp suất khóa các đĩa ly hợp ma sát trong bộ ly hợp nhiều đĩa, từ đó phân chia lực kéo giữa cầu trước và cầu sau một cách hợp lý, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật.
Bộ điều khiển hộp số phụ nhận yêu cầu áp suất khóa từ bộ điều khiển DSC8+ và điều chỉnh mômen khóa cho các đĩa ly hợp ma sát một cách phù hợp.
Chức năng yêu cầu cho nhiệm vụ này là điều khiển hộp số phụ (TCC), bao gồm việc điều khiển và cung cấp điện cho mạch điện cần thiết cho cơ cấu dẫn động, được tích hợp trong bộ điều khiển hộp số phụ VGSG.
Yêu cầu tạo áp suất khóa cho các đĩa ly hợp ma sát được chuyển thành chuyển động quay của mô tơ dẫn động Sau mỗi lần bugi ngắt đánh lửa, một quá trình chạy tham khảo của điện trở hiệu chỉnh được thực hiện để xác định đường đặc tính mômen động cơ Điều này ảnh hưởng đến áp suất khóa của ly hợp ma sát tương ứng với góc quay của mô tơ, đồng thời xem xét tác động của sự hao mòn do ma sát.
Trong quá trình chạy tham khảo, ly hợp ma sát có thể hoàn toàn đóng hoặc mở Công suất đầu vào được đo theo góc thiết lập của mô tơ dẫn động, giúp quyết định thời điểm bắt đầu hoặc ngưng quá trình ngắt ly hợp Cảm biến Hall tích hợp trong mô tơ dẫn động đóng vai trò xác định góc thiết lập này.
Bộ điều khiển hộp số phụ tối ưu hóa hiệu suất bằng cách tính toán các yếu tố liên quan đến từng đĩa ly hợp và dầu bôi trơn, giúp giảm ma sát cho các đĩa ly hợp ma sát Khi cần thiết, bộ phận này cũng giới hạn áp suất khóa để giảm lực ma sát, từ đó nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống xDrive / DSC8+
Bộ điều khiển DSC8+ của hệ thống xDrive/DSC8+ được trang bị 2 bộ vi xử lý, tương tự như bộ điều khiển DSC8 trước đó Để đảm bảo việc kiểm tra bơm dầu phanh và các van điện từ diễn ra chính xác, bộ điều khiển DSC8+ còn tích hợp thêm 2 relay bán dẫn, một dành cho mô tơ bơm dầu phanh và một cho các van điện từ.
Nguyên tắc hoạt động của hệ thống xDrive / DSC8+ tương tự như xDrive / DSC, bắt đầu từ việc kiểm tra khả năng làm việc của mô tơ bơm dầu phanh và các van điện từ khi xe di chuyển từ 0 km/h đến 6 km/h Nếu có dấu hiệu giảm tốc khi đạp phanh ở tốc độ này, hệ thống sẽ tiếp tục kiểm tra ở tốc độ 15 km/h và tăng dần để xác định tình trạng hoạt động của các bộ phận Nếu phát hiện vấn đề, hệ thống sẽ cảnh báo qua đèn hiển thị và đưa ra phương án điều khiển thay thế DSC cũng thực hiện kiểm tra tốc độ bánh xe tại 2.75 km/h, đồng thời bộ điều khiển DSC8+ tính toán áp suất khóa các đĩa ly hợp ma sát trong hộp số phụ, điều chỉnh áp suất này để phù hợp với các điều kiện lái xe Thông tin về áp suất khóa được gửi qua mạng PT-CAN đến bộ điều khiển hộp số phụ (VGSG), giúp điều khiển các bộ phận như mô tơ trợ lực và đĩa ly hợp, đồng thời gửi dữ liệu ngược lại cho DSC8+ để điều chỉnh các chức năng hoạt động.
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)