CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ĐỀTÀI NGHIÊN CỨU 1.1 Lý do choṇ đềtài Trên khắp thếgiới, các con đường gồm rất nhiều phương tiêṇ như ô tô, xe buýt, xe tải, mô tô, xe gắn máy, người đi bô,̣đông̣ vât,̣ taxi vànhững du khách khác. Viêc̣ đi laị bằng phương tiêṇ cơ giới thúc đẩy phát triển kinh tếvàxãhôị ở nhiều quốc gia. Đồng thời cũng làm gia tăng các vu ̣tai naṇ giao thông khiến nhiều người chết vàbi ̣thương. Các nghiên cứu đánh giá đã chỉ ra rằng việc trang bị hệ thống cân bằng điện tử ESP trên ô tô có thể làm giảm đáng kể các vụ va chạm, tử vong và thương tích nghiêm trọng.
Một nghiên cứu của Thụy Điển vào năm 2003 cho thấy rằng những chiếc xe được trang bị ESP ít có nguy cơ xảy ra va chạm hơn 22% so với những chiếc không có. Số vụ tai nạn trong điều kiện ẩm ướt và tuyết rơi ít hơn 32% và 38% tương ứng [1]. Tại Nhật Bản, một nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự ổn định điện tử làm giảm sự liên quan đến va chạm từ 30-35% [2]. Tại Đức, một nghiên cứu chỉ ra mức giảm tương tự trong khi một nghiên cứu khác cho thấy sự cố “mất kiểm soát” giảm từ 21% xuống 12% [3].
Đó là những lợi ích rất lớn mà ESP mang lại. Công nghệ Kỹ thuật ô tô đang phát triển rất nhanh và thu hút được nhiều kỹ sư, học sinh, sinh viên có kiến thức và hiểu biết sâu rộng trong lĩnh vực này. Để thành công trong ngành này, không chỉ cần nắm vững kiến thức toán học và khoa học mà còn cần phải hiểu về các khía cạnh tính toán của động lực học phương tiện. Mong muốn của nghiên cứu này là đóng góp nền tảng lý thuyết về hê ̣thống cân bằng điêṇ tử ESP của xe và cung cấp cơ hội để áp dụng các khái niệm lý thuyết đã học để giải quyết các vấn đề kỹ thuật ô tô trong thưc̣ tế.
Điều này sẽ góp phần phát triển tài liêụ tham khảo đểphuc̣ vu ̣cho quátrình phát triển hê ̣thống nói riêng vàngành kỹthuâṭô tô nói chung. Bên canḥ đó, Vinfast làhang̃ xe lớn nhất ViêṭNam hiêṇ nay, nên đềtài nghiên cứu này cũng còn nhằm khảo sát hê ̣thống cân bằng điêṇ tử ESP vàhê ̣thống phân phối lưc̣ phanh EBD bằng ứng dung̣ Carsim. Vì những lý do trên nhóm em xin chọn đề tài “Ứng dung̣ hê ̣thống Carsim mô phỏng hê ̣thống cân bằng điêṇ tử ESP trên Vinfast Lux A2.0” làm đề tài tốt nghiệp.2 Mục tiêu nghiên cứu. - Hiểu rõ được khái niệm, cấu tạo và hoạt động của hệ thống cân bằng điện tử ESP.
- Phân tích động lực học hệ thống cân bằng điện tử dựa trên phân tích động lực học hệ thống phanh và hệ thống lái. 1 - Nghiên cứu phương pháp điều khiển hệ thống ESP dựa trên các sơ đồ và các phương trình toán học. - Ứng dung̣ Carsim mô phỏng hê ̣thống vàxuất biểu đồđểso sánh từ đórút ra kết luâṇ vềmức đô ̣ổn đinḥ vàan toàn của hê ̣thống.3 Đối tương̣ nghiên cứu Đối tương̣ nghiên cứu bao gồm: - Hê ̣thống cân bằng điêṇ tử ESP trên xe Vinfast Lux A2. - Hê ̣thống phân phối lưc̣ phanh EBD trên xe Vinfast Lux A2.
Phaṃ vi nghiên cứu: - Nghiên cứu và ứng dung̣ hê ̣thống phanh vi sai trên phần mềm mô phỏng Carsim. - Mô phỏng hê ̣thống phân phối lưc̣ phanh trên Carsim.4 Phương pháp nghiên cứu. - Pháp nghiên cứu tài liêụ. - Phương pháp dicḥ thuâṭtài liêụ.
- Phương pháp ứng dung̣ phần mềm mô phỏng Carsim. 2 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀHỆTHỐNG CÂN BẰNG ĐIỆN TỬ ESP TRÊN XE VINFAST LUX A2.1 Tổng quan về xe VinFast Lux A2.0 VinFast là một hãng sản xuất ô tô của Việt Nam, được thành lập vào năm 2017. Đây là một phần của Tập đoàn Vingroup, một tập đoàn đa ngành lớn tại Việt Nam. VinFast đã tiến hành đầu tư mạnh mẽ vào công nghệ và hợp tác với các công ty nổi tiếng trên toàn thế giới để phát triển sản phẩm của mình.
Họ đã hợp tác với các nhà sản xuất ô tô hàng đầu như BMW, Pininfarina và Magna Steyr để lấy ý tưởng thiết kế và công nghệ từ các đối tác này. Hãng xe VinFast đã nhanh chóng mở rộng thị trường xuất khẩu và các sản phẩm của họ đã xuất hiện ở nhiều quốc gia khác nhau trên thế giới. Điều này đóng góp vào sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô ở Việt Nam và cũng giúp tạo ra những cơ hội việc làm và thu hút đầu tư cho quốc gia. Hãng xe VinFast đã nhận được sự công nhận cho sự đóng góp của mình trong ngành công nghiệp ô tô.
Ví dụ, trong năm 2020, VinFast đã nhận giải "Hãng xe Ô tô mới tại Châu Á" trong khuôn khổ giải thưởng "World Car Awards", đây là giải thưởng danh giá trong ngành công nghiệp ô tô toàn cầu.0 làdòng sedan hang̣ E cóthống kỹthuâṭcơ bản như sau: Hình 2.1 Thông số kỹ thuật cơ bản của VinFast Lux A2.0 [4] 3 Mẫu xe VinFast Lux A2.0 được trang bị hàng loạt các tính năng an toàn hiện đại như: - Hệ thống kiểm soát lực kéo TCS (Traction Control System) - Hệ thống chống bó cứng phanh ABS (Anti-lock Braking System) - Hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD (Electronic Brake-force Distribution) - Hệ thống hỗ trợ khởi hành ngang dốc HAS (Hill Start Assist System) - Hệ thống phanh khẩn cấp BA (Brake Assist) - Hệ thống chống lật ROM (Roll Over Mitigation) Đặt biệt phải nói đến hệ thống cân bằng điện tử ESP (Electronic Stability Control). Công nghệ này hạn chế tình trạng bị mất lái trong các điều kiện đường xấu như mưa, sỏi đá, trơn trượt - các điều kiện mặt đường thường thấy ở nước ta.2 Định nghiã ESP ESP làtên viết tắt của cuṃ từ ‘Electronic Stability Program’, là một hệ thống điều khiển giúp cải thiện khả năng vận hành và ổn định của ô tô. Hệ thống này hoạt động bằng cách sử dụng các cảm biến để theo dõi tình trạng của xe và cung cấp dữ liệu cho một bộ điều khiển điện tử. Bộ điều khiển này sẽ xử lý dữ liệu và điều chỉnh các bộ phận của xe, bao gồm hệ thống phanh và hệ thống lái, để giữ cho xe ổn định và tránh các tai nạn.
Cơ sở lý thuyết của hệ thống ESP là nguyên lý hoạt động của vật lý, cụ thể là nguyên lý của lực ly tâm và lực ma sát. Khi một ô tô thực hiện một cú đánh lái đột ngột, lực ly tâm sẽ tác động lên xe và làm cho các bánh xe bên trong của xe quay nhanh hơn so với bánh xe bên ngoài. Điều này có thể dẫn đến việc mất kiểm soát của xe và tai nạn. Hê ̣thống ESP gồm 4 bô ̣phâṇ chính: + Bô ̣điều khiển thủy lưc̣ + Các cảm biến: cảm biến tốc đô ̣bánh xe, cảm biến góc lái, cảm biến quay vòng, cảm biến áp suất phanh + Hê ̣thống trươṭ vàcảm biến ngang + Bô ̣xử lýđiều khiển đông̣ cơ ESP còn làsư ̣kết hơp̣ của rất nhiều hê ̣thống như: + Hê ̣thống chống bóphanh cứng ABS cóvai trògiảm thiểu tối đa hiêṇ tương̣ mất lái khi tài xếvừa phanh vừa tránh chướng ngaịvâṭởtốc đô ̣cao.
+ Hê ̣thống ASR (Acceleration Slip Regulator) cónhiêṃ vu ̣ngăn tình trang̣ trươṭ của bánh xe chủđông̣ khi tăng tốc. + Hê ̣thống EBD (Engine Brake-force Distribution) đảm bảo phân phối lưc̣ phanh ổn đinḥ của xe. 4 + Hê ̣thống TCS (Traction Control System) Chống trươṭ vàkiểm soát lưc̣ kéo. ESP làhê ̣thống cócảm biến xác đinḥ tốc đô ̣chêcḥ hướng của xe vàước tính đô ̣ trươṭ bên hoăc̣ đaọ hàm trươṭ bên của nótheo thời gian vàhoaṭđông̣ thường trưc̣ ở bất kỳ tốc đô ̣nào của xe (ngoaịtrừ ởtốc đô ̣xe nhỏhơn 15 Km/h hoăc̣ khi lùi xe).
Ngoài ra, ESP cómôṭ thuâṭtoán đểxác đinḥ nhu cầu vàmôṭ phương tiêṇ đểđiều chỉnh mô-men xoắn của đông̣ cơ, nếu cần, đểhổtrơ ̣người lái xe duy trìkhảnăng điều khiển phương tiêṇ.3 Lịch sử ra đời của hệ thống cân bằng điện tử Vào cuối những năm 1980, hệ thống cân bằng tử ESC (Electronic Stability Control) hay ESP (Electronic Stability Program) được hãng BMW kết hợp với Bosch và Continental-Teves phát triển về cơ bản là kiểm soát lực kéo. Năm 1990, các hãng lớn như Ford cũng bắt đầu nghiên cứu và phát triển hệ thống này với cái tên IVD (Interactive Vehicle Dynamics). Năm 1995, hệ thống cân bằng điện tử ra mắt lần đầu tiên trên hai mẫu xe của BMW (750iL và 850Ci) với cái tên là DSC (Dynamic Stability Control) và được sản xuất bởi BOSCH – một công ty đi đầu trong lĩnh vực điều khiển điện tử và cơ khí tại Đức. Hệ thống DSC được trang bị cảm biến tại các bánh xe với tần số 50 giây một lần.
Đây cũng chính là nền tảng để phát triển hệ thống cân bằng điện tử sau này. Năm 1996, hãng Mercedes-Benz cũng nghiên cứu và thực nghiệm hệ thống này lên mẫu xe hơi của mình (mẫu xe S600) và lấy tên là ESP (Electronic Stability Program). Và đối tác kết hợp của Mercedes vẫn là công ty BOSCH và điểm cải tiến lớn nhất của hãng này là khả năng lấy lại vị trí ổn định của xe rất nhanh chóng khi ESP hoạt động. Năm 1997, Cadillac cũng công bố hệ thống cân bằng điện tử của mình với tên gọi là STS (StabiliTrack Stability).
Hệ thống này sử dụng 3 cảm biến vị trí: cảm biến góc đánh lái vô lăng (Steering Angle Sensor), cảm biến góc quay thân xe (Yaw Sensor), cảm biến tốc độ mỗi bánh xe (Speed Sensor). Năm 1998, Lexus phát triển hệ thống dược tên gọi là VSC (Vehicle Stability Control). Lexus phát triển thêm cảm biến đó áp suất dầu phanh nhằm phối hợp với hệ thống phân bố lực phanh EBD (Electronic Brake Force Distribution), giúp xe đạt trạng thái ổn định nhất. Năm 2000, Bosch, công ty đi đầu trong công nghê ̣ESC/ESP đã xuất bản một bài báo mô tả năm năm kinh nghiệm với hệ thống trong sản xuất.
Họ chứng minh nguyên nhân xe mất kiểm soát là do người lái đột ngột đánh lái quá nhiều. Vì vậy, nhiệm vụ chính của hệ thống cân bằng điện tử bây giờ là hạn chế góc trượt và ngăn cản sự quay của xe.4 Ứng dụng hệ thống cân bằng điện tử trên các hãng xe Hiện nay, tên gọi phổ biến nhất của hệ thống được biết đến là ESC (Electronic Stability Control) và ESP (Electronic Stability Program). Tuy đối với mỗi hãng thì hệ thống có một tên gọi khác nhau nhưng nguyên lý hoạt động lại khá tương đồng nhau. Một số cái tên như: - ESP (Electronic Stability Program): Audi, Jeep, Kia, Mercedes, Peugeot, Suzuki.