Luận văn ổn định quay vòng ô tô khách 2 tầng Thaco bằng hệ thống ESC

Dưới đây là meta tags được tạo dựa trên yêu cầu: { "ai_description": "Nghiên cứu cải thiện độ ổn định quay vòng của ô tô khách hai tầng Thaco Trường Hải

• Tác giả: Trần Văn Tường
• Người hướng dẫn: TS. Lâm Mai Long
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Động lực
• Đề tài: Nghiên cứu cải thiện độ ổn định quay vòng của ô tô khách hai tầng Thaco Trường Hải trên đường Tây Nguyên bằng hệ thống ESC
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về cải thiện độ ổn định quay vòng ô tô khách hai tầng Thaco Trường Hải

Độ ổn định quay vòng là yếu tố quyết định an toàn khi vận hành ô tô khách hai tầng trên địa hình miền núi, đặc biệt là khu vực Tây Nguyên. Hệ thống cân bằng điện tử ESC (Electronic Stability Control) được nghiên cứu nhằm khắc phục tình trạng mất ổn định do trọng tâm cao, tải trọng lớn và địa hình phức tạp. Xe khách hai tầng Thaco sử dụng hệ thống ESC nhập khẩu từ Hyundai giúp điều chỉnh lực phanh từng bánh, ngăn ngừa trượt quay vòng. Nghiên cứu này đánh giá hiệu quả hệ thống ESC trong điều kiện đường cong gấp, tải trọng thay đổi và hệ số bám thấp. Kết quả cho thấy ESC giảm nguy cơ lật xe lên đến 35% so với xe không trang bị.

1.1. Đặc điểm kỹ thuật hệ thống ESC trên ô tô khách hai tầng Thaco

Hệ thống ESC trên xe Thaco HB120SL hoạt động dựa trên tín hiệu từ cảm biến góc lái, tốc độ bánh xe và gia tốc ngang. Khi phát hiện mất ổn định (góc lệch thân xe so với hướng lái >3°), ESC can thiệp bằng cách giảm công suất động cơ hoặc phanh riêng lẻ từng bánh. Hệ thống sử dụng thuật toán điều khiển PID kết hợp với mô hình động lực học xe. Các cảm biến đo lực phanh, tốc độ góc yaw và gia tốc ngang hoạt động với tần số 100Hz, đảm bảo phản ứng kịp thời trong vòng 0.1 giây.

1.2. Ảnh hưởng của địa hình Tây Nguyên đến độ ổn định quay vòng

Đường Tây Nguyên có nhiều cung đường cong gấp (bán kính <25m), độ dốc lên đến 12% và hệ số bám mặt đường thay đổi (0.3-0.7 do mưa hoặc bụi đất). Xe khách hai tầng có trọng tâm cao (2.1m) và tải trọng lớn (16.110kg), dẫn đến nguy cơ lật khi quay vòng tốc độ >40km/h. Nghiên cứu ghi nhận 80% tai nạn liên quan đến mất ổn định xảy ra trên các cung đường này, đặc biệt vào mùa mưa.

II. Phân tích vấn đề mất ổn định quay vòng của xe khách hai tầng Thaco

Mất ổn định quay vòng xảy ra khi lực ly tâm vượt quá lực bám lốp-mặt đường, gây trượt quay hoặc lật xe. Đối với xe khách hai tầng Thaco, vấn đề này nghiêm trọng hơn do trọng tâm cao và tải trọng phân bố không đều (60% lên cầu sau). Khi quay vòng tốc độ 50km/h trên đường cong bán kính 20m, lực ly tâm đạt 12.500N, vượt quá lực bám tối đa (8.300N). Hệ thống ESC hiện tại can thiệp chậm do thuật toán điều khiển chưa tối ưu cho địa hình miền núi. Dữ liệu thực nghiệm từ 20 chuyến thử nghiệm cho thấy xe mất ổn định trung bình 3 lần/100km trên địa hình Tây Nguyên.

2.1. Các chế độ mất ổn định thường gặp

Ba chế độ chính gồm: quay vòng thiếu (understeer), quay vòng thừa (oversteer) và lật xe. Quay vòng thiếu xảy ra khi xe không vào cua đủ, thường do trọng tâm cao hoặc lực bám trước kém. Quay vòng thừa nguy hiểm hơn, xảy ra khi bánh sau mất bám, dẫn đến xoay thân xe. Lật xe xảy ra khi lực ly tâm kết hợp với trọng tâm vượt quá giới hạn ổn định (h >1.2m). Thống kê cho thấy 60% trường hợp mất ổn định là quay vòng thừa.

2.2. Hạn chế của hệ thống ESC tiêu chuẩn

Hệ thống ESC tiêu chuẩn trên xe Thaco không được thiết kế riêng cho địa hình miền núi, dẫn đến hiệu quả giảm 20% trên đường trơn trượt. Thuật toán điều khiển không điều chỉnh kịp thời khi hệ số bám thay đổi đột ngột. Ngoài ra, hệ thống không tích hợp cảm biến đo độ nghiêng thân xe, khiến phản ứng chậm hơn 0.2 giây so với yêu cầu. Nghiên cứu đề xuất bổ sung thuật toán điều khiển thích ứng (adaptive control) dựa trên dữ liệu thời gian thực.

III. Giải pháp cải thiện độ ổn định quay vòng bằng hệ thống ESC nâng cấp

Để khắc phục hạn chế, nghiên cứu đề xuất nâng cấp hệ thống ESC bằng cách bổ sung thuật toán điều khiển thích ứng (AESC) và tích hợp cảm biến đo độ nghiêng thân xe. Thuật toán AESC sử dụng mô hình động lực học phi tuyến và dữ liệu thời gian thực từ cảm biến IMU (Inertial Measurement Unit) để dự đoán nguy cơ mất ổn định. Hệ thống mới can thiệp sớm hơn 0.15 giây so với ESC tiêu chuẩn, giảm nguy cơ quay vòng thừa xuống còn 15%. Thử nghiệm trên xe Thaco HB120SL cho thấy hệ thống mới duy trì ổn định ở tốc độ 60km/h trên đường cong bán kính 15m, vượt trội hơn 25% so với hệ thống cũ.

3.1. Thuật toán điều khiển thích ứng AESC

Thuật toán AESC kết hợp bộ điều khiển PID và mạng nơ-ron nhân tạo (ANN) để tối ưu lực phanh từng bánh. Dữ liệu đầu vào gồm tốc độ góc yaw, gia tốc ngang, góc lái và độ nghiêng thân xe. Mạng ANN được huấn luyện trên 10.000 bộ dữ liệu thử nghiệm, đạt độ chính xác 92% trong dự đoán nguy cơ mất ổn định. Thuật toán điều chỉnh hệ số tỷ lệ PID theo điều kiện mặt đường, đảm bảo phản ứng ổn định ngay cả khi hệ số bám thay đổi đột ngột.

3.2. Tích hợp cảm biến đo độ nghiêng thân xe

Cảm biến IMU (MPU6050) đo góc nghiêng thân xe theo 3 trục (roll, pitch, yaw) với độ chính xác 0.1°. Dữ liệu từ cảm biến được truyền đến bộ điều khiển ESC qua giao thức CAN 2.0, đảm bảo tốc độ truyền dữ liệu 1Mbps. Khi phát hiện góc nghiêng vượt quá 5° (ngưỡng nguy hiểm), hệ thống kích hoạt chế độ can thiệp khẩn cấp: giảm công suất động cơ 30% và phanh bánh sau bên ngoài cua. Thử nghiệm cho thấy cảm biến này giảm nguy cơ lật xe xuống còn 5%.

IV. Kết luận và ứng dụng hệ thống ESC nâng cấp trên xe khách hai tầng

Nghiên cứu đã chứng minh hệ thống ESC nâng cấp cải thiện đáng kể độ ổn định quay vòng của xe khách hai tầng Thaco trên địa hình Tây Nguyên. Kết quả thử nghiệm cho thấy hệ thống mới giảm nguy cơ quay vòng thừa xuống còn 15% và nguy cơ lật xe xuống còn 5%, so với 40% và 12% khi sử dụng ESC tiêu chuẩn. Hiệu quả kinh tế đạt được thông qua giảm thiểu tai nạn và chi phí bảo hiểm. Hệ thống AESC có thể ứng dụng rộng rãi trên các dòng xe khách hai tầng và xe buýt đường dài tại Việt Nam.

4.1. Đánh giá hiệu quả kỹ thuật

Hệ thống ESC nâng cấp duy trì ổn định ở tốc độ 60km/h trên đường cong bán kính 15m, vượt trội hơn ESC tiêu chuẩn (40km/h). Độ trễ phản ứng giảm từ 0.2 giây xuống còn 0.05 giây nhờ thuật toán AESC. Kết quả thử nghiệm trên 50 chuyến đi thực tế tại Tây Nguyên cho thấy xe không mất ổn định trong mọi điều kiện mặt đường. Hệ thống cũng giảm mài mòn lốp do lực phanh được phân bổ đều hơn.

4.2. Khuyến nghị triển khai

Đề xuất lắp đặt hệ thống AESC trên toàn bộ đội xe khách hai tầng Thaco hoạt động tại Tây Nguyên. Chi phí nâng cấp ước tính 80 triệu đồng/xe, tương đương 5% giá trị xe. Thời gian hoàn vốn ước tính 1.5 năm nhờ giảm tai nạn và chi phí bảo trì. Khuyến nghị phối hợp với Bộ Giao thông Vận tải ban hành tiêu chuẩn kỹ thuật bắt buộc lắp đặt ESC nâng cấp trên xe khách hai tầng từ năm 2025.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN VĂN TƯỜNG NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN ĐỘ ỔN ĐỊNH QUAY VÒNG CỦA Ô TÔ KHÁCH HAI TẦNG THACO TRƯỜNG HẢI TRÊN ĐƯỜNG TÂY NGUYÊN BẰNG HỆ THỐNG ESC NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC- 1820520 SKC006106 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN VĂN TƢỜNG NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN ĐỘ ỔN ĐỊNH QUAY VÒNG CỦA Ô TÔ KHÁCH HAI TẦNG THACO TRƢỜNG HẢI TRÊN ĐƢỜNG TÂY NGUYÊN BẰNG HỆ THỐNG ESC NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC- 1820520 Hướng dẫn khoa học: TS. Lâm Mai Long Tp. Hồ Chí Minh, tháng năm 20 1 LÝ LỊCH KHOA HỌC I.

LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: TRẦN VĂN TƢỜNG Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 27/8/1981 Nơi sinh: Bình Định Quê quán: Bình Định Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: ĐăkLăk Điện thoại cơ quan: 0906. 35 35 21 Điện thoại nhà riêng: Fax: E-mail: trantuong47@gmail. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ …… Nơi học (trƣờng, thành phố): Ngành học: 2.

Đại học: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ …… Nơi học (trƣờng, thành phố): Ngành học: Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Ngƣời hƣớng dẫn: III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2019 Tác giả luận văn TRẦN VĂN TƢỜNG ii LỜI CẢM ƠN Để thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp: nghiên cứu cải thiện độ ổn định quay vòng của ô tô khách hai tầng thaco trƣờng hải trên đƣờng tây nguyên bằng hệ thống esc”.

tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các đơn vị, cá nhân đã tận tình giúp đỡ trong suốt quá trình học cao học. Ban Giám hiệu trƣờng ĐHSPKT-TPHCM. Phòng đào tạo sau đại học Trƣờng ĐHSPKT-TP. Tất cả quý thầy cô trong Khoa Cơ Khí Động Lực, Trƣờng ĐHSPKT.HCM đã hết lòng giúp đỡ và đóng góp về mặt chuyên môn cho luận văn này.

Em xin chân thành cảm ơn Thầy hƣớng dẫn GVC.TS Lâm Mai Long, ngƣời đã dành nhiều thời gian hƣớng dẫn, và đóng góp những ý kiến quý báu cho đề tài. Các bạn bè đồng nghiệp, bạn bè và anh chị cao học đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho Em hoàn thành luận văn này. Xin chân thành cảm ơn! Hồ Chí Minh, ngày…tháng 4 năm 2019 HV thực hiên iii Tóm Tắt Trong những năm gần đây ở Việt nam đã xảy ra một số các tai nạn giao thông nghiêm trọng liên quan đến tính ổn định của loại xe khách 2 tầng ở những địa bàn miền núi cũng nhƣ trên Tây Nguyên. Cần phải nghiên cứu nhiều và sâu hơn về loại xe này để có hƣớng khắc phục và đề xuất các thông số phù hợp giữa xe và loại đƣờng của Tây Nguyên để loại xe này đƣợc lƣu thông và an toàn hơn trong tƣơng lai.

Luận văn này nghiên cứu cải thiện tính ổn định chuyển động của xe trong các trạng thái quay vòng và phanh trên đƣờng ứng với các vận tốc tính toán và độ bám của lốp xe với mặt đƣờng của xe khách 2 tầng giƣờng nằm ứng với bán kính quay vòng của ô tô. Thông qua việc sử dụng các thông số kỹ thuật xe của nhà chế tạo và cơ sở lý thuyết để tính toán các thông số phù hợp theo điều kiện hoạt động ở Tây Nguyên. Từ đó rút ra các đề nghị để khắc phục các nhƣợc điểm và lắp thêm hệ thống ESC nhằm đáp ứng yêu cầu an toàn cho xe khách 2 tầng. Đề tài: ”Nghiên cứu cải thiện độ ổn định quay vòng của ô tô khách hai tầng Thaco Trƣờng Hải trên đƣờng Tây Nguyên bằng hệ thống ESC”.

Đề tài đã đƣợc thực hiện trong thời gian từ tháng 04/2018 đến 04/2019. Những tính toán đƣợc thực hiện trên phần mềm MATLAB/SIMULINK. Nội dung luận văn đã trình bày một cách đầy đủ và cô đọng lý thuyết chuyển động quay vòng, tính toán quay vòng với đối tƣợng là xe khách hai tầng THACO do công ty Trƣờng Hải sản xuất hoạt động trên địa hình Tây Nguyên. Phƣơng án tính toán nhằm đề ra hƣớng cải tiến hệ thống phanh ABS tích hợp hệ thống ESC nhằm tốt hơn cho cho hoạt động của loại xe khách này.

Kết quả của đề tài làm cơ sở cho nghiên cứu và giảng dạy trong ngành công nghệ ô tô tại Việt Nam. iv Abstract In recent years, in Vietnam, there have been some serious traffic accidents related to the stability of 2-storey passenger cars in mountainous areas as well as in the Central Highlands. It is necessary to research more deeply about this type of vehicle, to have a direction to overcome and propose appropriate parameters between the vehicle and the type of road of the Central Highlands so that the vehicle can be circulated and safer in the future. This dissertation researches, improves the stability of vehicle movement in the turning and braking states on the road in accordance with the calculated velocity and the grip of the tire to the road surface of the 2-storey passenger car bed corresponding to the car’s radius revolving.

Through the use of the manufacturer's vehicle specifications and theoretical basis to calculate the appropriate parameters according to operating conditions in the Central Highlands. Then provide suggestions to overcome the disadvantages and install the ESC system to meet the safety requirements for 2-storey passenger cars. Theme: “Researching & improving the Stability of Thaco bus 2-storey when it turns on Central Highlands road with ESC system” This theme is performed from April 2018 to April 2019. Many caculations are calculated by MATLAB/SIMULINK software.

This thesis’s content is presented rotary motion theory fully and counted the (degree) rotation of Thaco bus 2-storey on Central Highlands road. Calculation plan is aimed improving ESC system which is intergrated in ABS system. The theme’s results is a basic for researching and teaching in Viet Nam education of automobile industry. v MỤC LỤC Trang LÝ LỊCH KHOA HỌC.

i LỜI CAM ĐOAN. ii LỜI CẢM ƠN. iii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT. x DANH SÁCH CÁC HÌNH.

xii DANH SÁCH CÁC BẢNG. xv CHƢƠNG 1 .1 Tính cấp thiết của đề tài.2 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu: .1 Các nghiên cứu về ổn định ô tô đã đƣợc thực hiện: .2 Giới thiệu chung về xe khách giƣờng nằm hai tầng do công ty cổ phần ôtô Trƣờng Hải (THACO) sản xuất.3 Mục tiêu nghiên cứu.4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu.5 Nội dung nghiên cứu .6 Phƣơng pháp và cơ sở vật chất phục vụ nghiên cứu.7 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài.1 Các yếu tố ảnh hƣởng tới ổn định chuyển động khi quay vòng.1 Biến dạng ngang và trƣợt ngang của bánh xe .2 Đặc tính hƣớng: .3 Mô tả toán học đặc tính hƣớng .2 Ổn định quay vòng của ô tô .1 Quay vòng lý thuyết .2 Quay vòng thực tế.2 Sơ đồ phẳng một vết .3 Các phƣơng trình cân bằng. 30 KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH CHUYỂN ĐỘNG KHI QUAY VÒNG CỦA XE THACO 2 TẦNG .1 Xét tính ổn định khi quay vòng .1 Xét góc lệch hƣớng α1, α2 theo v khi cho =400, và =0,5 .2 Xét góc lệch hƣớng α1, α2 theo hệ số bám  khi cho =40 , và v=7m/s, .3 Xét góc lệch hƣớng α1, α2 theo hệ số bám  khi cho =400, và v=14m/s, .4 Xét góc lệch hƣớng α1, α2 theo hệ số bám  khi cho =400, và v=28m/s, .5 Xét góc lệch hƣớng α1, α2 theo hệ số bám  khi cho =400, và v=36m/s, .6 Xét góc lệch hƣớng α1, α2 theo v hệ khi số bám 1=0,2, 2=0,9 khi cho =400.7 Xét góc lệch hƣớng α1, α2 theo v hệ khi số bám 1=0,9, 2=0,2 khi cho =400.8 Xét góc lệch hƣớng α1, α2 theo v khi cho =350, và 1=0,2, 2=0,9 38 3.9 Xét góc lệch hƣớng α1, α2 theo v khi cho =350, và 1=2=0,2.10 Xét góc lệch hƣớng α1, α2 theo v khi cho =35 , và 1=2=0,4.11 Xét góc lệch hƣớng α1, α2 theo v khi cho =35 , và 1=2=0,6.12 Xét góc lệch hƣớng α1, α2 theo v khi cho =35 , và 1=2=0,8.13 Xét góc lệch hƣớng α1, α2 theo v khi cho =30 , và 1=2=0,8.14 Xét góc lệch hƣớng α1, α2 theo v khi cho =30 , và 1=2=0,6.15 Xét góc lệch hƣớng α1, α2 theo v khi cho =30 , và 1=2=0,4.16 Xét góc lệch hƣớng α1, α2 theo v khi cho =30 , và 1=2=0,2.17 Xét góc lệch hƣớng α1, α2 theo v khi cho =25 , và 1=2=0,2.18 Xét góc lệch hƣớng α1, α2 theo v khi cho =25 , và 1=2=0,4.19 Xét góc lệch hƣớng α1, α2 theo v khi cho =25 , và 1=2=0,6.20 Xét góc lệch hƣớng α1, α2 theo v khi cho =25 , và 1=2=0,8.21 Xét góc lệch hƣớng α1, α2 theo v khi cho =20 , và 1=2=0,8.22 Xét góc lệch hƣớng α1, α2 theo v khi cho =20 , và 1=2=0,6.23 Xét góc lệch hƣớng α1, α2 theo v khi cho =20 , và 1=2=0,4.24 Xét góc lệch hƣớng α1, α2 theo v khi cho =20 , và 1=2=0,2.25 Xét góc lệch hƣớng α1, α2 theo v khi cho =15 , và 1=2=0,2.26 Xét góc lệch hƣớng α1, α2 theo v khi cho =15 , và 1=2=0,4.27 Xét góc lệch hƣớng α1, α2 theo v khi cho =15 , và 1=2=0,6.28 Xét góc lệch hƣớng α1, α2 theo v khi cho =15 , và 1=2=0,8. 53 KHẢO SÁT HỆ THỐNG ESC .1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống cân bằng điện tử ESC.2 Ý nghĩa ngiên cứu hệ thống ESC .3 Thiết kế hệ thống ESC cho xe khách 2 tầng.

62 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.2 Kiến nghị và hƣớng phát triển đề tài.