CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀ I NGHIÊN CỨU 1.1 Lý do cho ̣n đề tài Trên khắ p thế giới, các con đường gồ m rấ t nhiề u phương tiê ̣n như ô tô, xe buýt, xe tải, mô tô, xe gắ n máy, người đi bô ̣, đô ̣ng vâ ̣t, taxi và những du khách khác. Viê ̣c đi la ̣i bằ ng phương tiê ̣n cơ giới thúc đẩ y phát triể n kinh tế và xã hô ̣i ở nhiề u quố c gia. Đồ ng thời cũng làm gia tăng các vu ̣ tai na ̣n giao thông khiế n nhiề u người chế t và bi ̣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 muố n của nghiên cứu này là đóng góp nền tảng lý thuyết về hê ̣ thố ng cân bằ ng điê ̣n 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 thực tế.
Điều này sẽ góp phần phát triể n tài liê ̣u tham khảo để phu ̣c vu ̣ cho quá trình phát triể n hê ̣ thố ng nói riêng và ngành kỹ thuâ ̣t ô tô nói chung. Bên ca ̣nh đó, Vinfast là hãng xe lớn nhấ t Viê ̣t Nam hiê ̣n nay, nên đề tài nghiên cứu này cũng còn nhằ m khảo sát hê ̣ thố ng cân bằ ng điê ̣n tử ESP và hê ̣ thố ng phân phố i lực phanh EBD bằ ng ứng du ̣ng Carsim. Vì những lý do trên nhóm em xin chọn đề tài “Ứng du ̣ng hê ̣ thố ng Carsim mô phỏng hê ̣ thố ng cân bằ ng 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 du ̣ng Carsim mô phỏng hê ̣ thố ng và xuấ t biể u đồ để so sánh từ đó rút ra kế t luâ ̣n về mức đô ̣ ổ n đinh ̣ và an toàn của hê ̣ thố ng.3 Đối tươṇ g nghiên cứu Đố i tươṇ g nghiên cứu bao gồ m: - Hê ̣ thố ng cân bằ ng điê ̣n tử ESP trên xe Vinfast Lux A2. - Hê ̣ thố ng phân phố i lực phanh EBD trên xe Vinfast Lux A2.
Pha ̣m vi nghiên cứu: - Nghiên cứu và ứng du ̣ng hê ̣ thố ng phanh vi sai trên phầ n mề m mô phỏng Carsim. - Mô phỏng hê ̣ thố ng phân phố i lực phanh trên Carsim.4 Phương pháp nghiên cứu. - Pháp nghiên cứu tài liê ̣u. - Phương pháp dicḥ thuâ ̣t tài liê ̣u.
- Phương pháp ứng du ̣ng phầ n mề m mô phỏng Carsim. 2 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 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 là dòng sedan ha ̣ng E có thố ng kỹ thuâ ̣t cơ 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 là tên viế t tắ t của cu ̣m 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 ̣ thố ng ESP gồ m 4 bô ̣ phâ ̣n chính: + Bô ̣ điề u khiể n thủy lực + Các cảm biế n: cảm biế n tố c đô ̣ bánh xe, cảm biế n góc lái, cảm biế n quay vòng, cảm biế n áp suấ t phanh + Hê ̣ thố ng trươṭ và cảm biế n ngang + Bô ̣ xử lý điề u khiể n đô ̣ng cơ ESP còn là sự kế t hơp̣ của rấ t nhiề u hê ̣ thố ng như: + Hê ̣ thố ng chố ng bó phanh cứng ABS có vai trò giảm thiể u tố i đa hiê ̣n tươṇ g mấ t lái khi tài xế vừa phanh vừa tránh chướng nga ̣i vâ ̣t ở tố c đô ̣ cao.
+ Hê ̣ thố ng ASR (Acceleration Slip Regulator) có nhiê ̣m vu ̣ ngăn tình tra ̣ng trươṭ của bánh xe chủ đô ̣ng khi tăng tố c. + Hê ̣ thố ng EBD (Engine Brake-force Distribution) đảm bảo phân phố i lực phanh ổ n đinh ̣ của xe. 4 + Hê ̣ thố ng TCS (Traction Control System) Chố ng trươṭ và kiể m soát lực kéo. ESP là hê ̣ thố ng có cảm biế n xác đinh ̣ tố c đô ̣ chê ̣ch hướng của xe và ước tính đô ̣ trươṭ bên hoă ̣c đa ̣o hàm trươṭ bên của nó theo thời gian và hoa ̣t đô ̣ng thường trực ở bấ t kỳ tố c đô ̣ nào của xe (ngoa ̣i trừ ở tố c đô ̣ xe nhỏ hơn 15 Km/h hoă ̣c khi lùi xe).
Ngoài ra, ESP có mô ̣t thuâ ̣t toán để xác đinh ̣ nhu cầ u và mô ̣t phương tiê ̣n để điề u chỉnh mô-men xoắ n của đô ̣ng cơ, nế u cầ n, để hổ trơ ̣ người lái xe duy trì khả năng điề u khiể n phương tiê ̣n.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).