Giáo trình Hệ thống điện thân xe và điều khiển gầm ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN 
TÀI LIỆU HỌC TẬP 
HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE 
VÀ ĐIỀU KHIỂN GẦM Ô TÔ 
(Hệ Cao đẳng chính quy) 
Hưng Yên, tháng 08 năm 2012 
BM C«ng nghÖ « t« - CK§L Ch−¬ng 1 
HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t«  1 
Table of Contents 
1.1. Tổng quan về các hệ thống ......................................................................................................................... 2 
1.1.1. Bối dây .................................................................................................................................................. 4 
1.1.2. Các chi tiết bảo vệ ................................................................................................................................ 5 
1.1.3. Công tắc và rơle ................................................................................................................................... 7 
1.2. Body ECU & Central Control Device ............................................................................................................ 9 
1.4. Mạng CAN và mã chìa khóa ...................................................................................................................... 10 
1.4.1. Mạng CAN .......................................................................................................................................... 10 
1.4.2. Mã chìa khóa ...................................................................................................................................... 22 
BM C«ng nghÖ « t« - CK§L Ch−¬ng 1 
HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t«  2 
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE 
1.1. Tổng quan về các hệ thống 
 Hệ thống điện thân xe áp dụng rất nhanh những tiến bộ của khoa học kỹ thuật cho hệ 
thống an toàn hơn và tạo ra nhiều tiện ích cho người sử dụng. 
 Hệ thống điện thân xe bao gồm các hệ thống chia nhỏ sau đây: 
™ Hệ thống thông tin và chẩn đoán: 
 + Các loại đồng hồ chỉ báo 
 + Các đèn cảnh báo 
 + Các cảm biến cho đồng hồ và cảm biến báo nguy 
 + Các giắc chẩn đoán và giắc kết nối dữ liệu 
™ Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu: 
 + Các đèn chiếu sáng 
 + Các công tắc và rơle điều khiển 
 + Các ECU đèn 
 + Các cảm biến 
™ Hệ thống gạt nước rửa kính: 
 + Các môtơ gạt nước 
 + Công tắc và rơle điều khiển 
 + Các ECU điều khiển 
 + Các cảm biến 
™ Hệ thống khóa cửa, chống trộm: 
 + Các môtơ điều khiển khóa cửa 
 + Các bộ phận phát, nhận tín hiệu điều khiển cửa 
 + Các công tắc rơle điều khiển 
 + Các ECU điều khiển 
 + Các cảm biến 
BM C«ng nghÖ « t« - CK§L Ch−¬ng 1 
HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t«  3 
™ Hệ thống nâng hạ kính: 
 + Các môtơ cửa sổ điện 
 + Các công tắc cửa sổ điện 
 + Các IC diều khiển và cảm biến tốc độ 
™ Hệ thống điều khiển gương chiếu hậu: 
 + Cụm gương và các môtơ 
 + Các công tắc điều khiển và ECU 
™ Hệ thống điều hòa không khí: 
 + Các cảm biến 
 + ECU điều khiển 
 + Các công tắc điều khiển 
 + Các bộ phận chấp hành 
™ Hệ thống túi khí, dây đai: 
 + Bộ túi khí 
 + Bộ dây đai 
 + Các cảm biến 
 + Bộ kiểm soát CPU 
™ Hệ thống mạng CAN: 
 + Các IC CAN 
 + Các ECU 
 + Cáp nối 
 ... 
 Các bộ phận cơ bản của hệ thống điện thân xe: 
 Trước khi tìm hiểu các bộ phận cơ bản của hệ thống điện thân xe ta tìm hiểu khái niệm 
mát thân xe. Trên ô tô, các cực âm của tất cả các thiết bị điện và âm ắc quy đều được nối với 
các tấm thép của thân xe nhằm tạo nên một mạch điện. Chỗ nối các cực âm vào thân xe gọi 
là mát thân xe. Mát thân xe làm giảm số lượng dây điện cần sử dụng. 
BM C«ng nghÖ « t« - CK§L Ch−¬ng 1 
HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t«  4 
1.1.1. Bối dây 
 Dây điện có chức năng nối các bộ phận điện của ô tô với nhau. Bối dây được chia 
thành các nhóm như sau: 
- Dây điện được mã màu 
- Các chi tiết nối: Hộp nối, hộp rơle, giắc nối, bulông nối mát 
 a. Dây điện 
 Dây điện và cáp có 3 loại: 
 Dây thấp áp (dây bình thường) loại này được dùng phổ biến trên ô tô bao gồm có lõi 
dẫn điện và vỏ bọc cách điện. 
 Dây cao áp (dây cao áp trong hệ thống đánh lửa) và cáp bao gồm lõi dẫn điện phủ lớp 
cao su cách điện dày nhằm ngăn không cho điện cao áp bị rò rỉ. 
 Dây cáp được thiết kế để bảo vệ nó khỏi những nhiễu điện bên ngoài. Nó sử dụng làm 
cáp ăng ten radio, cáp mạng CAN 
Hình 1.1: Sơ đồ dây điện trên xe 
 b. Các chi tiết nối 
 Để hỗ trợ việc nối các chi tiết, dây điện được tập trung tại một số phần trên xe ôtô. 
BM C«ng nghÖ « t« - CK§L Ch−¬ng 1 
HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t«  5 
 a. Hộp nối là một chi tiết mà ở đó các giắc nối của mạch điện được nhóm lại với nhau. 
Thông thường nó bao gồm bảng mạch in liên kết các cầu chì, rơle với các bối dây 
 b. Các giắc nối (3) , giắc nối dây (4) và bulông nối mát (5) hình 1.2 
Hình 1.2: Các chi tiết nối 
 - Giắc nối được sử dụng giữa dây điện với dây điện hoặc giữa dây điện với bộ phận 
điện để tạo ra các kết nối. Có 2 loại giắc kết nối là kết nối dây điện với dây điện và dây điện 
với bộ phận điện. Các giắc nối được chia thành giắc đực và giắc cái tùy theo hình dạng các 
cực của chúng. Giắc kết nối có nhiều màu khác nhau. 
 - Giắc nối dây có chức năng là nối các cực của cùng một nhóm. 
 - Bulông nối mát được sử dụng nối mát dây điện hoặc các bộ phận điện với thân xe, 
không giống như bulông thông thường bề mặt của bulông nối mát được sơn chống ô xy hóa 
màu xanh lá cây. 
1.1.2. Các chi tiết bảo vệ 
 Các chi tiết bảo vệ, bảo vệ mạch khỏi dòng điện lớn quá mức cho phép chạy trong dây 
dẫn hay các bộ phận điện, điện tử khi bị ngắn mạch. 
BM C«ng nghÖ « t« - CK§L Ch−¬ng 1 
HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t«  6 
Hình 1.3: Các loại cầu chì 
 Cầu chì được lắp giữa cầu chì dòng cao với các thiết bị điện, khi dòng điện vượt qua 
một cường độ nhất định chạy qua mạch điện của thiết bị nào đó cầu chì sẽ nóng chảy để bảo 
vệ mạch đó. Có 2 loại cầu chì là cầu chì dẹt và cầu chì hộp 
 Cầu chì dòng cao (thanh cầu chì): một cầu chì dòng cao được lắp trong đường dây giữa 
nguồn điện và thiết bị điện, dòng điện có cường độ lớn sẽ chạy qua cầu chì này, nếu dây 
điện bị chập thân xe cầu chì sẽ chảy để bảo vệ dây điện. 
 Bộ ngắt mạch (cầu chì tự nhảy) được sử dụng bảo vệ mạch điện với tải có cường độ 
dòng lớn mà không thể bảo vệ bằng cầu chì như cửa sổ điện, mạch sấy kính, quạt gió Khi 
dòng điện chạy qua vượt quá cường độ hoạt động một thanh lưỡng kim trong bộ ngắt mạch 
sẽ tạo ra nhiệt và giãn nở để ngắt mạch. Thậm chí trong một số mạch nếu dòng điện thấp 
hơn cường độ hoạt động nhưng dòng lại hoạt động trong thời gian dài thì nhiệt độ thanh 
lưỡng kim cũng tăng lên và ngắt mạch. Không giống như cầu chì bộ ngắt mạch được sử 
dụng lại sau khi thanh lưỡng kim khôi phục. Bộ ngắt mạch có 2 loại là tự khôi phục và khôi 
phục bằng tay (Hình 1.4) 
BM C«ng nghÖ « t« - CK§L Ch−¬ng 1 
HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t«  7 
Hình 1.4: Bộ tự ngắt 
1.1.3. Công tắc và rơle 
 Công tắc và rơle mở và đóng mạch điện nhằm tắt bật đèn cũng như vận hành các hệ 
thống điều khiển. 
Hình 1.5: vị trí công tắc và rơle trên ô tô 
BM C«ng nghÖ « t« - CK§L Ch−¬ng 1 
HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t«  8 
Nhóm công tắc và rơle được chia như trong hình 1.6: 
Hình 1.6: Các loại công tắc và rơ le 
1. Công tắc vận hành trực tiếp bằng tay có 
 - Công tắc xoay : khóa điện (a. hình 1.6) 
 - Công tắc ấn : công tắc cảnh báo nguy hiểm (b. hình 1.6) 
 - Công tắc bập bênh : công tắc khóa cửa (c. hình 1.6) 
 - Công tắc cần : công tắc tổ hợp (d. hình 1.6) 
2. Công tắc vận hành bằng cách thay đổi nhiệt độ hay cường độ dòng điện 
 - Công tắc phát hiện nhiệt độ (e. hình 1.6) 
 - Công tắc phát hiện dòng điện (f. hình 1.6) 
3. Công tắc vận hành bằng sự thay đổi mức dầu 
4. Rơle 
 - Rơle điện từ (rơle 4 chân) (g. hình 1.6) 
 - Rơle bản lề (rơle 5 chân) (h. hình 1.6) 
BM C«ng nghÖ « t« - CK§L Ch−¬ng 1 
HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t«  9 
1.2. Body ECU & Central Control Device 
 Hiện nay ECU xuất hiện ngày càng nhiều trên các hệ thống Điện thân xe và hệ thống 
gầm ô tô. Nó có chức năng thu thập các tín hiệu đầu vào (là tín hiệu của các loại cảm biến) 
sau đó tính toán, xử lý và đưa ra các tín hiệu điều khiển đến các cơ cấu chấp hành. 
Hình 1.7. Mối quan hệ giữa tín hiệu đầu vào, đầu ra và ECU 
Cấu trúc tổng thể: 
Hình 1.8. Sơ đồ khối điều khiển của hệ thống điện thân xe dòng KIA 
BM C«ng nghÖ « t« - CK§L Ch−¬ng 1 
HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t«  10 
Bố trí ECU thân xe trên một số dòng xe: 
Hình 1.9. ECU trên S- class 
Hình 1.10. ECU trên xe tải MB (Actros) 
1.4. Mạng CAN và mã chìa khóa 
1.4.1. Mạng CAN 
1.4.1.1.Tổng quan 
CAN (Controller Area Network) xuất phát là một phát triển chung cua hai hãng Bosch và 
Intel phục vụ cho việc nối mạng trong các phương tiện giao thông cơ giới để thay thế cách 
nối điểm cổ điển sau đó được chuẩn hóa quốc tế trong ISO 11898. 
BM C«ng nghÖ « t« - CK§L Ch−¬ng 1 
HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t«  11 
1.4.1.2. Kiến trúc giao thức 
 Đối chiếu với mô hình ISO/OSI, CAN định nghĩa lớp liên kết dữ liệu gồm hai lớp 
con (LLC và MAC) cũng như phần chính của lớp vật lý. 
Hình 1.11. Phạm vi định nghĩa của CAN trong mô hình OSI 
- Lớp vật lý đề cập tới việc truyền tín hiệu, vì thế định nghĩa cụ thể phương thức định 
thời, tạo nhịp bít (bit timing), phương pháp mã hóa bít và đồng bộ hóa. Tuy nhiên, 
chuẩn CAN không quy định các đặc tính của các bộ thu phát với mục đích cho phép 
lựa chọn môi trường truyền cũng như mức tín hiệu thích hợp cho từng lĩnh vực ứng 
dụng. 
- Lớp điều khiển truy nhập môi trường (MAC) là phần cốt lõi trong kiến trúc giao thức 
CAN. Lớp MAC có trách nhiệm tạo khung thông báo, điều khiển truy nhập môi 
trường, xác nhận thông báo và kiểm soát lỗi. 
- Lớp điều khiển liên kết logic (LLC) đề cập tới các dịch vụ gửi dữ liệu và yêu cầu dữ 
liệu từ xa, thanh lọc thông báo, báo cáo tình trạng quá tải và hồi phục trạng thái. 
1.4.1.3. Cấu trúc mạng và kỹ thuật truyền dẫn 
 CAN thực chất chỉ là chuẩn giao thức từ phần trên của lớp vật lý cho tới hết lớp liên 
kết dữ liệu, vì vậy không quy định cụ thể về chuẩn truyền dẫn cũng như môi trường truyền 
thông. Thực tế cáp đôi dây xoắn kết hợp với chuẩn RS-485 cũng như cáp quang được sử 
dụng rộng rãi. 
 Đối với cáp đôi dây xoắn, cấu trúc mạng thích hợp nhất là cấu trúc đường thẳng, mắc 
theo kiểu đường trục đường nhánh, trong đó chiều dài đường nhánh hạn chế dưới 0.3m. 
BM C«ng nghÖ « t« - CK§L Ch−¬ng 1 
HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t«  12 
 Tốc độ truyền có thể lựa chọn ở nhiều mức khác nhau, tuy nhiên phải thống nhất và 
cố định trong toàn bộ mạng. Do có sự ràng buộc giữa tốc độ truyền và chiều dài dây dẫn 
trong phương pháp truy nhập bus CSMA/CA. Tốc độ truyền tối đa là 1Mbit/s ở khoảng cách 
40m và 50 kbit/s ở khoảng cách 1000m. Số trạm phụ thuộc nhiều vào cấu trúc mạng, cáp 
truyền và đặc tính điện học của các bộ thu phát thông thường hạn chế ở con số 64 đối với 
cấu trúc đường thẳng và sử dụng cáp đôi dây xoắn. 
 CAN phân biệt hai trạng thái logic của tín hiệu là mức trội (dominant) và mức lặn 
(recessive), tuy nhiên không quy định rõ giá trị bít nào ứng với mức tín hiệu nào. Trong 
trường hợp cả bít trội và bít lặn được phát đồng thời thì bít trội sẽ lấn át tín hiệu trên bus sẽ 
có mức trội. Trong thực tế nếu sử dụng mạch AND thì mức trội tương ứng với bít 0 và mức 
lặn tương ứng với bít 1 
1.4.1.4 Cơ chế giao tiếp 
 Đặc trưng của CAN là phương pháp định địa chỉ và giao tiếp hướng đối tượng, trong 
khi hầu hết các hệ thống bus trường khác đều giao tiếp dựa vào địa chỉ các trạm. Mỗi thông 
tin trao đổi trong mạng được coi như một đối tượng, được gán một số mã căn cước. Thông 
tin được gửi đi trên bus theo kiểu truyền thông báo với độ dài có thể khác nhau. 
 Các thông báo không được gửi tới một địa chỉ nhất định mà bất cứ trạm nào cũng có 
thể nhận theo nhu cầu. Nội dung mỗi thông báo được các trạm phân biệt qua một mã căn 
cước (IDENTIFIER). Mã căn cước không nói lên địa chỉ đích của thông báo, mà chỉ biểu 
diễn ý nghĩa của dữ liệu trong thông báo. Vì thế, mỗi trạm trên mạng có thể tự quyết định 
tiếp nhận và xử lý thông báo hay không tiếp nhận thông báo qua phương thức lọc thông báo 
(message filtering). Cũng nhờ sử dụng phương thức lọc thông báo, nhiều trạm có thể đồng 
thời cùng nhận một thông báo và có các phản ứng khác nhau. 
 Một trạm có thể yêu cầu một trạm khác gửi dữ liệu bằng cách gửi một khung 
REMOTE FRAME. Trạm có khả năng cung cấp nội dung thông tin đó sẽ gửi trả lại một 
khung dữ liệu DATA FRAME có cùng mã căn cước với khung yêu cầu. 
 Cùng với tính năng đơn giản, cơ chế giao tiếp hướng đối tượng ở CAN còn mang lại 
tính linh hoạt và tính nhất quán dữ liệu của hệ thống. Một trạm CAN không cần biết thông 
tin cấu hình hệ thống (ví dụ địa chỉ trạm). Nên việc bổ xung hay bỏ đi một trạm trong mạng 
không đòi hỏi bất cứ một sự thay đổi nào về phần cứng hay phần mềm ở các trạm khác. 
Trong mạng CAN, có thể chắc chắn rằng một thông báo hoặc được tất cả các trạm quan tâm 
BM C«ng nghÖ « t« - CK§L Ch−¬ng 1 
HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t«  13 
tiếp nhận đồng thời, hoặc không được trạm nào tiếp nhận. Tính nhất quán dữ liệu được đảm 
bảo qua các phương pháp gửi đồng loạt và xử lý lỗi. 
1.4.1.5. Cấu trúc bức điện 
 CAN sử dụng phương thức định địa chỉ theo đối tượng. Các đối tượng được hiểu ở 
đây chính là đại diện cho các thông báo mang dữ liệu quan tâm như giá trị đo, giá trị điều 
khiển, thông tin trạng thái. 
 Mỗi đối tượng thông báo có một tên riêng biệt, hay nói cách khác là là một căn cước 
(IDENTIFIER) được sử dụng để truy cập trên bus. Mỗi bức điện sẽ có một ô chứa căn cước 
của đối tượng với chiều dài 11 bít (dạng khung chuẩn theo CAN2.0A) hoặc 29 bít (khung 
mở rộng CAN2.0B). 
 CAN định nghĩa 4 kiểu bức điện sau: 
- Khung dữ liệu (DATA FRAME) mang dữ liệu từ một trạm truyền tới các trạm nhận. 
- Khung yêu cầu dữ liệu (REMOTE FRAME) được gửi từ một trạm yêu cầu truyền 
khung dữ liệu với cùng mã căn cước. 
- Khung lỗi (ERROR FRAME) được gửi từ bất kỳ trạm nào phát hiện lỗi bus. 
- Khung quá tải (OVERLOAD FRAME) được sử dụng nhằm tạo một khoảng cách thời 
gian bổ sung giữa hai khung dữ liệu hoặc yêu cầu dữ liệu trong trường hợp một trạm 
bị quá tải 
Các khung dữ liệu và yêu cầu dữ liệu có thể sử dụng ở cả dạng khung chuẩn và dạng 
khung mở rộng. Giữa hai khung dữ liệu hoặc yêu cầu dữ liệu cần một khoảng cách ít nhất là 
3 bít lặn để phân biệt được gọi là INTERFRAME SPACE. Trong trường hợp quá tải khoảng 
cách này sẽ lớn hơn bình thường. 
1. Khung dữ liệu/Yêu cầu dữ liệu 
Mỗi khung dữ liệu có thể mang từ 0 đến 8 byte dữ liệu sử dụng. Chuẩn CAN không quy 
định giao thức và các dịch vụ trên lớp 2, do đó việc diễn giải vùng dữ liệu này như thế nào 
thuộc toàn quyền người sử dụng. Các bức điện nhỏ có thể không thích hợp với một số lĩnh 
vực ứng dụng nhất định, nhưng tạo lợi thế về tính năng thời gian thực. Cụ thể, tình trạng 
một thành viên chiếm giữ bus trong một thời gian dài nhờ vậy sẽ không xảy ra. 
Khung yêu cầu dữ liệu cũng có cấu trúc tương tự như khung dữ liệu, nhưng không mang 
dữ liệu và khác với khung dữ liệu ở bít cuối của ô phân xử. 
BM C«ng nghÖ « t« - CK§L Ch−¬ng 1 
HÖ thèng ®iÖn t ... Giöõ hay 
taêng, giaûm 
aùp 
Giaûm 
aùp 
Phanh 
thöôøng 
BM C«ng nghÖ « t« - CK§L Ch−¬ng 6 
HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t«  236 
Hình 6.38. Lưu đồ thuật toán điều khiển hoạt động của ABS. 
Việc lựa chọn các tín hiệu điều khiển thích hợp là nhân tố chính trong việc quyết định 
tính hiệu quả của quá trình điều khiển ABS. Tất cả các xe hiện nay đều sử dụng các cảm 
biến tốc độ bánh xe để tạo ra tín hiệu điều khiển cơ bản nhất cho việc điều khiển quá trình 
hoạt động của hệ thống ABS. Sử dụng những tín hiệu này, hộp điều khiển (ECU) sẽ tính ra 
được tốc độ của mỗi bánh xe, sự giảm tốc và tăng tốc của nó, tính được tốc độ chuẩn của 
bánh xe, tốc độ xe và độ trượt khi phanh. 
Sự thay đổi gia tốc của bánh xe là một tín hiệu chính, đóng vai trò quan trọng nhất 
trong quá trình điều khiển của ABS. ECU sẽ tính toán và xác định các giá trị giới hạn của sự 
giảm tốc (- a) và tăng tốc (+a) cho phép có thể có của xe để điều khiển các chế độ hoạt động 
của các van điện (solenoids) trong bộ chấp hành. 
Tốc độ chuẩn của bánh xe khi phanh (vRef) là tốc độ tương ứng với tốc độ bánh xe 
dưới điều kiện phanh tối ưu (có độ trượt tối ưu). Để xác định tốc độ chuẩn này, các cảm 
biến tốc độ bánh xe liên tục gửi về ECU tín hiệu tốc độ của cả 4 bánh xe. ECU chọn những 
giá trị chéo tức bánh trước phải và sau trái chẳng hạn và dựa vào đây tính tốc độ chuẩn. Một 
Kieåm tra boä ñieàu khieån 
vaø heä thoáng 
Phaân tích vaø 
öùng xöû
Baét ñaàu 
taùc ñoäng 
BM C«ng nghÖ « t« - CK§L Ch−¬ng 6 
HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t«  237 
trong hai bánh xe quay nhanh hơn được dùng để xác định tốc độ chuẩn của bánh xe trong 
từng giai đoạn của quá trình phanh. 
Độ trượt khi phanh là giá trị không thể đo được một cách trực tiếp nên sử dụng một tín 
hiệu tương tự được tính toán trong ECU, gọi là ngưỡng trượt λ1 (đây là một giá trị vận tốc). 
Tốc độ chuẩn của bánh xe được sử dụng làm cơ sở cho tín hiệu này. Ngưỡng trượt λ1 là một 
tín hiệu quan trọng thứ hai trong quá trình điều khiển của hệ thống ABS. Vận tốc thực tế 
của bánh xe khi phanh (vR) được so sánh với ngưỡng trượt λ1 để hệ thống ABS quyết định 
các chế độ điều khiển tăng, giữ hay giảm áp suất phanh trong bộ chấp hành. 
Đối với các bánh xe bị động hay các bánh xe chủ động mà khi phanh có cắt ly hợp thì 
chỉ cần tín hiệu gia tốc của bánh xe là đủ để điều khiển cho quá trình hoạt động của ABS. 
Điều này tuân theo quy tắc ứng xử trái ngược nhau của hệ thống phanh trong vùng ổn định 
và không ổn định của đường đặc tính trượt. Trong vùng ổn định, sự giảm tốc của bánh xe rất 
nhỏ, tức là nếu lái xe đạp phanh với lực càng tăng thì xe giảm tốc càng nhiều mà bánh xe 
không bị hãm cứng. Tuy nhiên ở vùng không ổn định, thì chỉ cần tăng áp suất phanh thêm 
một ít cũng đủ làm cho các bánh xe bị hãm cứng tức thời, nghĩa là sự giảm tốc biến thiên rất 
nhanh. Dựa trên sự biến thiên gia tốc này, ECU có thể xác định được mức độ hãm cứng của 
bánh xe và có điều khiển thích hợp để duy trì độ trượt khi phanh nằm trong khoảng tối ưu. 
Đối với các bánh xe chủ động mà khi phanh không cắt ly hợp và cần số đặt ở vị trí số 
1 hay số 2, động cơ sẽ tác động lên các bánh xe chủ động và tăng một cách đáng kể moment 
quán tính khối lượng ở các bánh xe. Nói cách khác, các bánh xe sẽ ứng xử như thể là chúng 
nặng hơn rất nhiều. Điều này dẫn đến gia tốc chậm dần bánh xe thường chưa đủ lớn để có 
thể coi như là một tín hiệu điều khiển đủ cho ECU có thể xác định được mức độ hãm cứng 
của bánh xe. Như vậy, việc điều khiển của ABS sẽ thiếu sự chính xác. Vì vậy, cần thiết phải 
dùng một tín hiệu tương tự với độ trượt phanh để làm tín hiệu điều khiển phụ, và cần kết 
hợp tương thích tín hiệu này với tín hiệu gia tốc của bánh xe. Đó chính là ngưỡng trượt λ1. 
Trên một số xe có gắn thêm cảm biến giảm tốc đo trực tiếp sự giảm tốc của xe và cảm 
biến gia tốc ngang xác định tình trạng quay vòng của xe, các tín hiệu này được xem như các 
tín hiệu bổ sung cho tín hiệu gia tốc của bánh xe. Mạch logic trong ECU tính toán và xử lý 
tổ hợp dữ liệu này để đạt được quá trình điều khiển phanh tối ưu. 
BM C«ng nghÖ « t« - CK§L Ch−¬ng 6 
HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t«  238 
¾ Quá trình điều khiển của ABS: 
Đồ thị hình 6.39 biểu diễn quá trình điều khiển điển hình của hệ thống ABS. 
Hình 6.39. Quá trình điều khiển ABS 
ECU liên tục nhận được các tín hiệu tốc độ của bánh xe từ 4 cảm biến tốc độ, và ước 
tính tốc độ của xe bằng cách tính toán tốc độ và sự giảm tốc của mỗi bánh xe. Quá trình 
điều khiển này được thực hiện theo 3 chế độ: tăng, giữ và giảm. Việc thay đổi áp suất dầu 
theo 3 chế độ trên được thay đổi bằng cách điều khiển dòng điện tới các van dầu. Trong quá 
trình này, mô tơ bơm hồi dầu bơm liên tục cho đến khi kết thúc quá trình phanh. 
Trên hình 6.39 cho ta 4 khoảng thay đổi tốc độ của xe tương ứng với 3 chế độ điều 
khiển của ECU: 
 - Khoảng A: ECU điều khiển trượt đặt các van điện từ vào chế độ giảm áp suất theo 
mức giảm tốc của các bánh xe, như vậy sẽ giảm áp suất thuỷ lực trong xilanh của bánh xe. 
Sau khi áp suất hạ xuống, ECU chuyển các van điện từ sang chế độ “giữ” để theo dõi sự 
thay đổi tốc độ của bánh xe. 
Nếu ECU cho rằng cần tiếp tục giảm áp suất thuỷ lực, nó sẽ lại giảm áp suất này. 
 - Khoảng B: Khi áp suất thuỷ lực bên trong xilanh của bánh xe giảm (khoảng A), áp 
suất thuỷ lực tác động vào bánh xe này giảm xuống. Điều này làm cho bánh xe sắp bị khoá 
chặt sẽ tăng tốc độ. 
BM C«ng nghÖ « t« - CK§L Ch−¬ng 6 
HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t«  239 
Tuy nhiên, nếu áp suất thuỷ lực giảm xuống, lực phanh tác động vào bánh xe này sẽ 
trở nên quá thấp. Để tránh điều này, ECU đặt các van điện từ lần lượt vào chế độ “tăng áp 
suất” và chế độ “giữ” để bánh xe sắp bị khoá sẽ hồi phục tốc độ. 
 - Khoảng C: Khi áp suất thuỷ lực trong xilanh của bánh xe được ECU tăng lên dần 
dần (khoảng B), bánh xe lại có xu hướng bị khoá. Do đó, ECU lại chuyển các van điện từ về 
chế độ “giảm áp suất” để giảm áp suất bên trong xilanh của bánh xe này. 
 - Khoảng D: Vì áp suất thuỷ lực trong xilanh của bánh xe này lại giảm (khoảng C), 
ECU lại bắt đầu tăng áp suất như trong khoảng B. 
6.4.4. Các điều khiển cụ thể 
6.4.4.1. ABS có EBD 
Điều khiển EBD dùng ABS để 
thực hiện việc phân phối lực phanh 
giữa các bánh trước và sau theo điều 
kiện chạy xe. 
a. Trạng thái bình thường 
b. Trạng thái có tải 
Hình 6.40. Phân phối lực phanh giữa bánh trước- sau 
Ngoài ra, trong khi phanh để quay vòng, nó 
cũng điều khiển các lực phanh của bánh bên phải và 
bên trái giúp duy trì sự ổn định của xe. 
Hình 6. 41. Phân phối lực phanh giữa bánh trái-phải 
6.4.4.2. Hệ thống hỗ trợ khi phanh – BA 
Hình 6. 42. Sơ đồ hệ thống BA 
BM C«ng nghÖ « t« - CK§L Ch−¬ng 6 
HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t«  240 
BA cũng đặt thời gian hỗ trợ và mức 
hỗ trợ để làm cho cảm giác về phanh càng tự 
nhiên càng tốt bằng cách điều chỉnh hỗ trợ 
theo yêu cầu như thể hiện trên đồ thị ở hình 
vẽ. 
Hình 6.43 . Lực phanh khi có BA và không 
có BA 
* Điều khiển: 
 Khi ECU điều khiển trượt xác định rằng người lái đang phanh khẩn cấp, van điện từ 
chuyển mạch hỗ trợ phanh được đóng mạch, tạo thành một đường thông giữa xilanh chính 
và bình chứa, và chuyển dầu đến bơm. 
 Bơm hút dầu và đẩy đến xilanh ở bánh xe. Van an toàn 4 mở ra để bảo đảm rằng áp 
suất của xilanh ở bánh xe không vượt áp suất của xilanh chính quá một mức đã đặt trước để 
duy trì độ chênh áp suất này. 
Hình 6.44. Quá trình điều khiển của BA 
BM C«ng nghÖ « t« - CK§L Ch−¬ng 6 
HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t«  241 
6.4.4.3. Hệ thống điều khiển lực kéo- Traction Control 
Đôi khi bàn đạp ga bị nhấn quá nhiều trong khi chuyển hành hoặc tăng tốc trên các 
bề mặt trơn trượt, v.v.., tạo ra monen dư thừa làm cho các bánh dẫn động quay trượt khiến 
xe bị mất khả năng chuyển bánh/ tăng tốc và khả năng điều khiển lái. Việc điều khiển áp 
suất thuỷ lực của phanh bánh dẫn động và điều chỉnh công suất của động cơ bằng cách giảm 
nhiên liệu sẽ hạ thấp lực dẫn động khi nhấn bàn đạp ga. Như vậy TRC có tác dụng bảo đảm 
khả năng chuyển bánh/ tăng tốc và điều khiển lái. 
a. Xe quay vòng b. Xe chuyển bánh 
Hình 6.45 . Thời điểm Tr hoạt động 
* Điều khiển: 
Áp suất thuỷ lực do bơm tạo ra được van điện từ ngắt xilanh chính điều chỉnh đến áp 
suất cần thiết. Do đó xilanh ở các bánh xe dẫn động được điều khiển theo 3 chế độ sau đây: 
giảm áp suất, giữ áp suất và tăng áp suất để hạn chế độ trượt của các bánh xe chủ động. 
Hình 6.46. Sơ đồ điều khiển hệ thống Tr 
BM C«ng nghÖ « t« - CK§L Ch−¬ng 6 
HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t«  242 
Khi tốc độ của bánh xe dẫn động bắt 
đầu vượt tốc độ bắt đầu điều khiển, áp suất 
thuỷ lực của phanh tăng lên và số xilanh cắt 
giảm nhiên liệu tăng lên. Do đó, tốc độ của 
bánh xe dẫn động giảm xuống. 
Hình 6.47. Sự thay đổi của tốc độ bánh xe và áp suất 
thủy lực của phanh khi có sự tác động của TR 
6.4.4.4. Hệ thống điều khiển ổn định xe – VSV 
Trong khi ABS và TRC chủ yếu được sử dụng để làm ổn định hoạt động của phanh 
và hoạt động bàn đạp ga trong khi phanh và tăng tốc, thì hệ thống VSC đảm bảo sự ổn định 
việc lái và hướng lái của xe. 
Hệ thống này phát hiện sự lái đột ngột và sự trượt ngang trên các mặt đường trơn, và 
sau đó tạo ra sự điều khiển tối ưu của phanh ở mỗi bánh xe và công suất của động cơ để 
giảm độ trượt của bánh trước và độ trượt của bánh sau. 
Phương pháp điều khiển phanh (kiểm soát các bánh xe) đối với các bánh khác nhau 
tuỳ thuộc vào kiểu xe (FF, FR). 
Hình 6.48. Quá trình điều khiển lực phanh ở VSV 
BM C«ng nghÖ « t« - CK§L Ch−¬ng 6 
HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t«  243 
* Điều khiển: 
Hệ thống VSC, bằng các van điện từ điều khiển áp suất thuỷ lực do bơm tạo ra và tác 
động vào xilanh ở mỗi bánh xe theo 3 chế độ sau đây: giảm áp suất, giữ áp suất và tăng áp 
suất. Do đó hạn chế được xu hướng quay trượt của bánh xe trước hoặc bánh xe sau. 
Hình 6.49. Sơ đồ khối quá trình điều khiển và sự thay đổi mức trượt, áp suất thủy lực của VSV 
BM C«ng nghÖ « t« - CK§L Ch−¬ng 6 
HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t«  244 
6.5. Điều khiển hệ thống lái điện tử 
6.5.1. Sơ đồ khối 
Hình 6.50. Hệ thống lái điện tử 
 Hệ thống trợ lực lái điều khiển bằng điện tử dùng mô tơ điện hoặc dẫn động bơm trợ 
lực lái hoặc liên kết trực tiếp mô tơ điện với các cơ cấu cơ khí trong hệ thống lái. 
Chức năng trợ lực lái phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ xe và có ý nghĩa quan trọng trong 
việc tiết kiệm năng lượng. 
6.5.1.1. Phân loại hệ thống lái điện tử 
a. Theo trợ lực lái 
 Hệ thống trợ lực lái điện tử hiện nay có 3 loại: 
Hình 6.51. Một số hệ thống lái điện tử 
 * Hệ thống trợ lực lái điện - thủy lực (EHPS): 
BM C«ng nghÖ « t« - CK§L Ch−¬ng 6 
HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t«  245 
Hệ thống trợ lực lái điện – thủy lực dùng một mô tơ điện dẫn động bơm thủy lực với 
hiệu suất cao. Tốc độ của bơm được điều khiển bởi bộ vi xử lý nhằm thay đổi áp suất và lưu 
lượng cung cấp cho các cơ cấu chấp hành phù hợp với những điều kiện làm việc khác nhau 
của hệ thống lái. Bơm có thể làm việc ở tốc độ thấp hoặc dừng hẳn nhằm tiết kiệm năng 
lượng cung cấp khi xe chuyển động thẳng hoặc quay vòng mà không có lực cản. 
 * Hệ thống trợ lực lái điện (EPS): 
Hệ thống trợ lực lái điện dùng một mô tơ điện dẫn động thanh răng cơ cấu lái thông 
qua bộ truyền cơ khí. Chủng lọai mô tơ và kiểu liên kết với bộ truyền cơ cấu lái rất đa dạng. 
Tác động của lái xe và động lực học của hệ thống lái được điều khiển bằng một bộ vi xử lý. 
Tín hiệu tác động vào bao gồm: Tốc độ xe, tốc độ và mômen xoắn trên vô lăng, góc nghiêng 
và tốc độ quay của bánh xe. 
 * Hệ thống lái điện thuần túy (toàn phần): 
Hình 6.52. Hệ thống lái điện 
 Trong hệ thống lái điện tòan phần vô lăng không còn liên kết cơ học với hệ thống lái, 
nó chỉ đóng vai trò là cảm biến góc điều khiển các mô tơ lái. Hệ thống trợ lực lái điện tòan 
phần được ứng dụng trên xe điện, xe sử dụng pin nhiên liệu (fuel cell) với bánh xe dẫn 
hướng được dẫn động trực tiếp bằng mô tơ điện. 
b. Phân lọai theo số cầu dẫn hướng: 
Phân lọai theo số cầu dẫn hường hệ thống trợ lực lái điện tử có hai lọai: 
 a. Hệ thống trợ lực lái điện tử với xe dẫn động cầu trước. 
 b. Hệ thống trợ lực lái điện tử với xe dẫn động cả cầu trước và cầu sau. 
Với hệ thống trợ lực lái này thì bán kính quay vòng của xe nhỏ hơn so với xe có hệ thống 
trợ lực lái điện tử dẫn động cầu trước nên tính cơ động của xe cao hơn. 
BM C«ng nghÖ « t« - CK§L Ch−¬ng 6 
HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t«  246 
a. Hệ thống lái điện với cầu trước chủ động b. Hệ thống lái điện với hai cầu chủ động 
6.5.1.2. Ưu điểm của hệ thống lái trợ lực điện tử 
 - Hệ thống trợ lực lái điện tử khắc phục được hầu hết các nhược điểm của hệ thống lái 
truyền thống như giảm tiêu hao công suất, kết cấu đơn giản, ít chiếm chỗ, vận hành thuận 
lợi hơn 
 - Nó chỉ tiêu hao công suất khi hoạt động lái xảy ra. Mức tiết kiệm nhiên liệu khoảng 
0.2L/100km. 
 - Độ tin cậy cao, bảo dưỡng đơn giản, giá thành rẻ. 
6.5.2. Cảm biến và thông tin đầu vào 
 EPS (Trợ lái bằng điện) tạo mômen trợ lực nhờ mô tơ vận hành lái và giảm lực đánh 
lái. Trợ lái thuỷ lực sử dụng công suất động cơ để tạo áp suất thuỷ lực và tạo mômen trợ lực. 
Do EPS dùng mô tơ nên không cần công suất động cơ và làm cho việc tiết kiệm nhiên liệu 
tốt hơn. 
BM C«ng nghÖ « t« - CK§L Ch−¬ng 6 
HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t«  247 
Hình 6.53. Cấu tạo hệ thống EPS 
a. ECU EPS 
ECU EPS nhận tín hiệu từ các cảm biến, đánh giá tình trạng xe và quyết định dòng 
điện cần đưa vào động cơ điện một chiều để trợ lực. 
b. Cảm biến mô men 
Khi người lái xe điều khiển vô lăng, mô men lái tác động lên trục sơ cấp của cảm biến 
mô men thông qua trục lái chính. Người ta bố trí các vòng phát hiện 1 và 2 trên trục sơ cấp 
(phía vô lăng) và vòng 3 trên trục thứ cấp (phía cơ cấu lái). Trục sơ cấp và trục thứ cấp được 
nối bằng một thanh xoắn. Các vòng phát hiện có cuộn dây phát hiện kiểu không tiếp xúc 
trên vòng ngoài để hình thành một mạch kích thích. Khi tạo ra mô-men lái thanh xoắn bị 
xoắn tạo độ lệch pha giữavòng phát hiện 2 và 3. Dựa trên độ lệch pha này, một tín hiệu tỷ lệ 
với mô men vào được đưa tới ECU. Dựa trên tín hiệu này, ECU tính toán mô men trợ lực 
cho tốc độ xe và dẫn động mô tơ. 
Hình 6. 54. Cảm biến mô men lái 
c. Mô tơ điện một chiều và cơ cấu giảm tốc 
BM C«ng nghÖ « t« - CK§L Ch−¬ng 6 
HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t«  248 
Mô tơ DC bao gồm rô to, stato và trục chính. Cơ cấu giảm tốc bao gồm trục vít và 
bánh vít. 
Mô-men do rô to tạo ra truyền tới cơ cấu giảm tốc. Sau đó, mô men này được truyền 
tới trục lái. 
Trục vít được đỡ trên các ổ đỡ để giảm độ ồn. 
Ngay dù mô tơ DC bị hỏng không chạy chuyển động quay của trục lái chính và cơ cấu giảm 
tốc vẫn không bị cố định nên vô lăng vẫn có thể điều khiển. 
Hình 6. 55. Mô tơ điện một chiều 
d. ECU EPS 
 Tín hiệu tốc độ xe được đưa tới ECU ESP 
e. ECU động cơ 
Tín hiệu tốc độ động cơ được truyền tới ECU ESP 
f. Đồng hồ táp lô 
Trong trường hợp có sự cố trong hệ thống, đèn báo sẽ bật sáng. 
g. Rơle 
Cung cấp năng lượng cho mô tơ DC và ECU ESP. 
6.6.3. Các điều khiển cụ thể 
 Tham khảo thêm