Hệ dẫn động bốn bánh với khớp nối Haldex trên xe Audi và Volkswagen: Hệ thống điện – điện tử

Trong series bài viết cơ bản về Hệ dẫn động bốn bánh với khớp nối Haldex trên các dòng xe của Audi và Volkswagen đã trình bày tổng quát, hệ cơ khí và thủy lực. Bài viết hôm nay xin giới thiệu về hệ thống điện và điện tử điều khiển.

Sơ đồ tổng quan hệ thống

Bộ điều khiển động cơ ECU

Bộ điều khiển động cơ được lắp khác nhau trên các động cơ khác nhau, nhưng thường được lắp trong buồng thông gió. Chế độ hoạt động của bộ điều khiển động cơ là định hướng mô-men xoắn; chức năng của EPC mới đã thực hiện điều này.

Sử dụng tín hiệu cho thiết bị điện tử dẫn động bốn bánh

Bộ điều khiển động cơ cung cấp các tín hiệu sau dọc theo CAN bus.

• Tốc độ động cơ
• Vị trí bàn đạp ga
• Mômen động cơ

Ảnh hưởng của lỗi tín hiệu: Động cơ không chạy.

Cảm biến tốc độ động cơ G28

Cảm biến tốc độ động cơ là bộ gửi cảm ứng và được lắp đặt gần bộ lọc dầu ở bên trái động cơ. Nó sẽ đọc tốc độ quay của trục khuỷu.

Sử dụng tín hiệu: Cảm biến ghi lại vị trí góc chính xác của trục khuỷu để xác định điểm đánh lửa và phun nhiên liệu, cũng như tốc độ động cơ.

Tốc độ động cơ: Ngay sau khi động cơ quay, bánh răng cảm biến sẽ di chuyển qua G28 và tạo ra điện áp xoay chiều AC với tần số thay đổi như một hàm của tốc độ động cơ. Bộ điều khiển tính toán tốc độ động cơ từ tần số của điện áp xoay chiều.

Điểm đánh lửa: Để nhận biết vị trí trục khuỷu, bánh răng cảm biến có một khe hở răng (bằng hai răng) dùng làm dấu tham chiếu.

Ảnh hưởng của lỗi tín hiệu: Nếu tín hiệu tốc độ động cơ được cung cấp bởi cảm biến tốc độ động cơ bị lỗi, động cơ không thể khởi động hoặc chạy.

Mạch điện:

Cảm biến vị trí bàn đạp ga G79/G185

Cảm biến vị trí chân ga G79/G185 dùng để chuyển đầu vào của người lái đến bộ phận điều khiển động cơ.

Cảm biến vị trí chân ga sẽ gửi một tín hiệu tương tự (analogue) tương ứng với vị trí bàn đạp ga tới Motronic. Để sao lưu dự phòng chức năng EPC, cảm biến vị trí chân ga có hai chiết áp độc lập (G79 và G185).

Bộ điều khiển

Bộ điều khiển giám sát cảm biến G79 và G185 để hoạt động đúng và hợp lý; các đường cong đặc trưng của chúng khác nhau (tham khảo sơ đồ). Nếu một trong hai chiết áp này không thành công, chiết áp còn lại sẽ hoạt động như một cảm biến dự phòng và đèn cảnh báo lỗi K132 để điều khiển bướm ga điện trong cơ cấu sẽ bật sáng.

• EPC: Van tiết lưu kích hoạt bằng điện.
• Dây ga cơ được thay thế bằng bộ điều khiển ga điện tử.

Bộ điều khiển ABS J104

Bộ điều khiển (của ITT Automotiv) được kết hợp với bộ thủy lực như một mô-đun và được gắn trong khoang động cơ ở phía bên tay trái.

Khi khóa đánh lửa được bật, các bộ phận điều khiển sẽ tự kiểm tra. Bộ điều khiển bao gồm hai hệ thống xử lý. Điều này đảm bảo mức độ an toàn thất bại (fail-safety – kiểu dự phòng lỗi) cao. Ngoài việc giám sát các thành phần riêng lẻ, hai hệ thống xử lý còn giám sát lẫn nhau.

Sử dụng tín hiệu cho thiết bị điện tử dẫn động bốn bánh:

Các tín hiệu sau được cung cấp cho bộ điều khiển Haldex dọc theo CAN bus:

• Cảm biến tốc độ bánh xe
• Công tắc đèn phanh
• Công tắc phanh tay
• Cảm biến gia tốc dọc

Nếu xe cũng có ESP, thì điều khiển ESP sẽ được ưu tiên hơn chức năng dẫn động bốn bánh.

Ảnh hưởng của lỗi tín hiệu: Trong trường hợp không có sự cố hoàn toàn của các bộ điều khiển, người lái sẽ chỉ có hệ thống phanh tiêu chuẩn mà không có hệ thống kiểm soát phanh vòng kín và điều khiển xe bốn bánh theo ý của mình.

Cảm biến tốc độ bánh xe G44 – G47

Cảm biến tốc độ bánh xe phát hiện sự thay đổi tốc độ của bánh xe và gửi thông tin này đến bộ phận điều khiển dưới dạng thông tin tốc độ động cơ.

Cảm biến tốc độ bánh xe được gắn trong vùng lân cận của mặt bích trục. Một bánh răng có răng được định vị trên mặt bích của trục theo cách sao cho nó di chuyển qua đầu trên cùng của cảm biến tốc độ động cơ khi bánh xe quay. Đường sức từ giữa răng và khe hở răng của bánh răng bị biến dạng. Điều này tạo ra một điện áp xoay chiều sóng sin trong cuộn dây của cảm biến tốc độ động cơ. Tần số trong cuộn dây phụ thuộc vào tốc độ bánh xe.

Bộ điều khiển tính toán tốc độ tạm thời của từng bánh xe từ tần số.

Ảnh hưởng của lỗi tín hiệu:

• Không có điều khiển ABS
• Không có điều khiển dẫn động bốn bánh

Sự cố của cảm biến bánh xe không gây ra bất kỳ hạn chế nào đối với việc lái xe dẫn động bốn bánh.

Cảm biến gia tốc dọc G249

Cảm biến gia tốc dọc G249 được gắn vào trụ A bên phải.

Khi khớp nối Haldex được đóng lại, bánh trước và bánh sau được ghép chặt chẽ

Tốc độ thực trên đường của xe được tính toán từ dữ liệu do từng cảm biến tốc độ bánh xe cung cấp. Giá trị này, trong một số trường hợp nhất định, có thể quá không chính xác ở các hệ số ma sát thấp và khi khớp nối Haldex được đóng.

Gia tốc dọc đo được phục vụ cho việc sao lưu dự phòng tốc độ đường xe xác định về mặt lý thuyết.

Mạch điện:

Cảm biến gia tốc dọc được kết nối với bộ điều khiển J104 qua ba đường dây.

Ảnh hưởng của lỗi tín hiệu: Nếu không có phép đo bổ sung gia tốc dọc, không thể xác định chính xác tốc độ thực của xe trên đường trong điều kiện không thuận lợi. Các chức năng ESP và TCS không thành công.

Khi ESP được kích hoạt, khớp nối Haldex sẽ được mở.

Công tắc đèn phanh F

Công tắc đèn phanh F nằm ở đầu trên của bàn đạp phanh và được gắn chặt vào giá đỡ bàn đạp.

Sử dụng tín hiệu:

Công tắc đèn phanh sẽ gửi tín hiệu “phanh đã kích hoạt” đến bộ điều khiển ABS J104.

Bộ điều khiển thông báo cho bộ điều khiển Haldex dọc theo CAN bus. Khi phanh được áp dụng, bộ điều khiển Haldex ngay lập tức mở bộ điều chỉnh áp suất thông qua mô tơ định vị và khớp nối Haldex được giảm áp suất.

Mạch điện:

Ảnh hưởng của lỗi tín hiệu: Thông tin được cung cấp bởi CAN bus được sử dụng thay thế.

Công tắc phanh tay F9

Công tắc phanh tay F9 nằm dưới cần phanh tay.

Sử dụng tín hiệu:

Công tắc phanh tay gửi tín hiệu “phanh tay đã gài” đến bộ điều khiển ABS J104 và đồng thời đến bộ điều khiển Haldex J492. Trong khi bộ điều khiển ABS chuyển thông tin này đến bộ điều khiển Haldex ở dạng “lọc” dọc theo CAN bus, bộ điều khiển Haldex nhận thông tin trực tiếp từ công tắc phanh tay.

Nếu tín hiệu được tạo ra bởi công tắc phanh tay F9 được nhận, khớp nối Haldex sẽ được mở.

Mạch điện:

Ảnh hưởng của lỗi tín hiệu: Không có điều khiển dẫn động bốn bánh và hạn chế điều khiển ABS

Cảm biến nhiệt độ khớp nối Haldex G271

Cảm biến nhiệt độ khớp nối Haldex được lắp đặt gần van điều tiế trong vỏ bộ điều khiển Haldex và được ngâm trong chất lỏng thủy lực.

Sử dụng tín hiệu:

Cảm biến nhiệt độ cảm nhận nhiệt độ dầu thủy lực nhất thời và gửi thông tin này đến bộ điều khiển Haldex. Thông tin này được sử dụng để thích ứng với sự thay đổi độ nhớt của chất lỏng thủy lực.

Nếu nhiệt độ chất lỏng thủy lực vượt quá 100 °C, ly hợp sẽ được nhả ra/giảm áp. Nếu nhiệt độ của chất lỏng thủy lực giảm xuống dưới 100 °C, ly hợp lại được điều áp.

Ảnh hưởng của lỗi tín hiệu: Dẫn động bốn bánh sẽ tắt.

Bộ điều khiển Haldex J492

Bộ điều khiển Haldex được gắn trực tiếp trên vỏ của khớp nối Haldex và kết hợp với motor định vị và van điều tiết để tạo thành một khối.

Thiết kế và chức năng:

Bộ điều khiển khớp nối Haldex được kết nối với động cơ và bộ điều khiển ABS thông qua CAN bus. Từ các tín hiệu được tạo ra bởi các cảm biến của bộ điều khiển, bộ điều khiển Haldex sẽ quyết định áp suất dầu áp dụng cho các đĩa của khớp nối Haldex.

Áp suất dầu tác động lên các đĩa của khớp nối Haldex xác định mô-men xoắn cần được truyền tới trục sau.

Ảnh hưởng của lỗi tín hiệu: Không có dẫn động bốn bánh.

• Trong xe có hộp số tự động, tín hiệu được trao đổi giữa bộ điều khiển động cơ và bộ điều khiển hộp số tự động thông qua CAN bus.

Motor định vị V184

Mô tơ định vị được tích hợp trong hộp điều khiển Haldex.

Thiết kế và chức năng:

Motor định vị được cung cấp điện áp bởi bộ điều khiển Haldex và hoạt động như một động cơ bước.

Theo lệnh của bộ điều khiển Haldex, motor định vị thay đổi mức của pin (chốt) điều tiết trong bộ điều áp thông qua một bánh răng trụ nhỏ. Mức của pin điều tiết thay đổi tiết diện của một lỗ hồi lưu trong bộ điều áp. Áp suất tác động lên piston công tác của các đĩa ly hợp được tính theo cách này.

Bơm khớp nối Haldex V181

Máy bơm cho khớp nối Haldex được gắn vào vỏ khớp nối Haldex.

Thiết kế: Sau khi động cơ đã được khởi động, máy bơm cho khớp nối Haldex được cung cấp điện áp bởi bộ điều khiển Haldex ngay khi tốc độ động cơ vượt quá 400 vòng/phút.

Chức năng: Bơm cho khớp nối Haldex truyền dầu đến piston nâng và đưa piston nâng tiếp xúc với đĩa nâng thông qua con lăn. Đồng thời, dầu đến piston công tác. Điều này giúp loại bỏ bất kỳ khe hở nào từ bộ đĩa ly hợp và đảm bảo phản ứng ly hợp nhanh chóng.

Mạch điện: Máy bơm cho khớp nối Haldex được cung cấp trực tiếp điện áp bởi bộ điều khiển Haldex.

Ảnh hưởng của lỗi tín hiệu: Không có dẫn động bốn bánh.

Tình huống lái xe

Sơ đồ chức năng

• D Công tắc đánh lửa
• F Công tắc đèn phanh
• F9 Công tắc cảnh báo phanh tay
• G271 Cảm biến nhiệt độ thủy lực
• J … Bộ điều khiển động cơ
• J104 Bộ điều khiển ABS với EDL / TCS / ESP trong khoang động cơ bên trái
• J217 Bộ điều khiển cho hộp số tự động trong buồng thông gió ở trung tâm. Chỉ áp dụng cho xe có hộp số tự động
• J285 Bộ điều khiển với bộ hiển thị trong bảng điều khiển chèn
• J492 Bộ điều khiển cho dẫn động bốn bánh (nằm gần bộ vi sai cầu sau)
• K Kết nối (K-wire (chẩn đoán))
• K14 Đèn cảnh báo phanh tay
• M21 Bóng đèn cho phanh sau bên trái
• S51 Cầu chì
• V181 Bơm cho khớp nối Haldex
• V184 Định vị động cơ áp suất dầu
• A80 Kết nối -1- (x) trong dây nịt bảng điều khiển
• A121 Kết nối (bus Cao)
• A122 Kết nối (bus thấp)

Tự chẩn đoán

Giám sát điện tự chẩn đoán:

• Các tín hiệu được tạo ra bởi các cảm biến
• Kích hoạt các motor định vị
• Bộ phận kiểm soát bằng cách tự kiểm tra

Nếu thiết bị điều khiển phát hiện ra lỗi, nó sẽ tính toán giá trị thay thế từ các tín hiệu khác và cung cấp chương trình chạy khẩn cấp.

Trong cơ sở truyền dữ liệu, các chức năng sau có thể được đọc ra dưới địa chỉ 22 “4-wheel-drive electronics” với Hệ thống thông tin và kiểm tra VAS 5051:

• 01 Phiên bản bộ điều khiển thẩm vấn
• 02 Kiểm tra bộ nhớ lỗi
• 03 Chẩn đoán motor định vị
• 04 Điều chỉnh cơ bản
• 05 Xóa bộ nhớ lỗi
• 06 Kết thúc đầu ra
• 07 Bộ điều khiển mã hóa
• 08 Đọc khối giá trị đo

Khi lưu trữ các lỗi, thiết bị điều khiển sẽ phân biệt giữa lỗi liên tục và lỗi lẻ tẻ. Nếu một lỗi chỉ xảy ra một lần trong nhiều chu kỳ lái xe, nó được lưu trữ như một lỗi lẻ tẻ. Nếu lỗi sau đó vẫn không được phát hiện trong khoảng cách xấp xỉ. 1000 km, nó sẽ tự động bị xóa khỏi bộ nhớ.

Nếu lỗi vẫn tồn tại trong suốt các chu kỳ lái xe được lưu trữ trong thiết bị điều khiển, lỗi này sẽ được lưu vào bộ nhớ của thiết bị điều khiển như một lỗi liên tục.