Hệ thống kiểm soát lực kéo (TCS), còn được gọi là ASR, thường (nhưng không nhất thiết) là chức năng thứ cấp của hệ thống kiểm soát ổn định điện tử (ESC) trên các phương tiện cơ giới sản xuất, được thiết kế để ngăn chặn tình trạng mất lực kéo (nghĩa là bánh xe bị trượt quay – wheelspin) của bánh xe chạy trên đường. TCS được kích hoạt khi đầu vào bướm ga, công suất động cơ và mô-men xoắn truyền không khớp với điều kiện mặt đường.
TCS là gì?
TCS là tên viết tắt của Hệ thống kiểm soát lực kéo (Traction Control System). Như tên cho thấy, hệ thống này liên quan đến việc kiểm soát lực kéo của các bánh dẫn động của xe. Mục đích chính của việc sử dụng hệ thống này là để kiểm soát hiện tượng trượt bánh xe xảy ra trong quá trình tăng tốc trên đường trơn trượt. TCS luôn được kết hợp với ABS và sử dụng phần cứng của ABS để hoạt động. TCS hoạt động ở chế độ nền để giúp tăng tốc và ngăn bánh xe bị trượt (hoặc “quay quá mức”) khi lái xe trên bề mặt trơn trượt.
Kiểm soát độ bám đường hiệu quả nhất khi tăng tốc từ vị trí dừng hoặc giảm tốc độ, hoặc khi cố gắng tăng tốc lên đồi trơn trượt. Tính năng này mang lại rất nhiều lợi ích cho người lái xe, từ việc giúp lái xe mượt mà hơn đến giúp họ kiểm soát xe trên đường băng giá hoặc trong thời tiết mưa.
Người lái xe nên đảm bảo giảm tốc độ và rẽ chậm hơn khi lái xe trong điều kiện trơn trượt.
Thông thường, các hệ thống kiểm soát lực kéo chia sẻ bộ truyền động phanh điện thủy lực (không sử dụng xi lanh chính và trợ động truyền thống) và cảm biến tốc độ bánh xe với ABS.
Ý tưởng cơ bản đằng sau sự cần thiết của hệ thống kiểm soát lực kéo là việc mất độ bám đường có thể ảnh hưởng đến khả năng kiểm soát lái và độ ổn định của xe. Đây là kết quả của sự khác biệt về lực kéo của các bánh dẫn động. Sự khác biệt về độ trượt có thể xảy ra do chuyển hướng của xe hoặc điều kiện đường xá khác nhau đối với các bánh xe khác nhau. Khi ô tô rẽ, các bánh xe bên ngoài và bên trong của nó quay với tốc độ khác nhau; điều này thường được kiểm soát bằng cách sử dụng một bộ vi sai. Một cải tiến nữa của bộ vi sai là sử dụng một bộ vi sai chủ động có thể thay đổi lượng công suất được phân phối tới các bánh xe bên ngoài và bên trong khi cần thiết. Ví dụ: nếu cảm nhận được hiện tượng trượt ra ngoài trong khi rẽ, bộ vi sai chủ động có thể cung cấp thêm lực cho bánh xe bên ngoài để giảm thiểu hiện tượng lệch hướng (về cơ bản là mức độ mà bánh trước và bánh sau của ô tô lệch khỏi đường thẳng). Đến lượt mình, bộ vi sai chủ động được điều khiển bởi một tổ hợp các cảm biến cơ điện kết hợp với bộ phận kiểm soát lực kéo.
Hệ thống kiểm soát lực kéo điều chỉnh độ quay của các bánh xe bị dẫn động và do đó giúp xe ổn định trong suốt thời gian tăng tốc. TCS và khóa vi sai điện tử liên quan (EDS, XDS) được đưa vào phạm vi của chương trình ổn định điện tử (ESP). TCS nhận đầu vào cần thiết thông qua các cảm biến tốc độ bánh xe của hệ thống phanh chống bó cứng, cảm biến này ghi nhận sự gia tăng đột ngột số vòng quay của bánh xe. Bằng bộ phận điều khiển động cơ, hệ thống kiểm soát lực kéo sẽ tự động giảm công suất đầu ra.
Thông thường, người ta có kinh nghiệm rằng các bánh xe của xe quay trên cùng một vị trí mà không di chuyển về phía trước khi tăng tốc trên đường trơn trượt như đường phủ băng. Điều này xảy ra do ma sát giảm. Trong trường hợp như vậy, nếu tốc độ quay của bánh xe đó giảm xuống, thì bánh xe đó sẽ đạt được lực kéo mong muốn và có thể di chuyển về phía trước trong tầm kiểm soát. Do đó, vai trò của TCS bắt đầu từ đây.
Lịch sử Hệ thống kiểm soát lực kéo
Tiền thân của hệ thống kiểm soát lực kéo điện tử hiện đại có thể được tìm thấy trên những chiếc xe dẫn động cầu sau công suất cao, mô-men xoắn cao dưới dạng vi sai hạn chế trượt. Bộ vi sai hạn chế trượt là một hệ thống cơ học thuần túy truyền một lượng công suất tương đối nhỏ tới bánh xe không trượt, trong khi vẫn cho phép một số bánh xe quay.
Năm 1971, Buick giới thiệu MaxTrac, sử dụng một hệ thống máy tính ban đầu để phát hiện độ quay của bánh sau và điều chỉnh công suất động cơ tới các bánh đó để cung cấp lực kéo nhiều nhất. Một mặt hàng độc quyền của Buick vào thời điểm đó, nó là một tùy chọn trên tất cả các mẫu xe cỡ lớn, bao gồm Riviera, Estate Wagon, Electra 225, Centurion và LeSabre.
Cadillac đã giới thiệu Hệ thống giám sát lực kéo (TMS) vào năm 1979 trên chiếc Eldorado được thiết kế lại.
TCS hoạt động như thế nào?
Mô-đun điều khiển lực kéo (thường được tích hợp vào một thiết bị điều khiển khác, chẳng hạn như mô-đun ABS) phát hiện một hoặc nhiều bánh xe dẫn động bị quay nhanh hơn đáng kể so với bánh xe khác (nhờ vào cảm biến tốc độ bánh xe), nó sẽ gọi thiết bị điều khiển điện tử ABS để áp dụng ma sát phanh cho các bánh xe đang quay với lực kéo giảm đi. Hành động phanh trên (các) bánh xe bị trượt sẽ truyền lực tới (các) trục bánh xe cùng với lực kéo do tác động cơ học bên trong bộ vi sai. Xe dẫn động tất cả các bánh (AWD) thường có hệ thống khớp nối điều khiển điện tử trong hộp chuyển số hoặc khớp nối với hộp số (AWD bán thời gian chủ động), hoặc khóa chặt hơn (trong một thiết lập toàn thời gian thực sự dẫn động tất cả các bánh xe với một số công suất mọi lúc) để cung cấp mô-men xoắn cho các bánh xe không trượt.
TCS cũng hoạt động với việc kết hợp máy tính của hệ thống truyền động làm giảm mô-men xoắn có sẵn của động cơ bằng cách hạn chế điện tử ứng dụng bướm ga và/hoặc phân phối nhiên liệu, làm chậm tia lửa đánh lửa, tắt hoàn toàn xi lanh động cơ và một số phương pháp khác, tùy thuộc vào loại xe và mức độ công nghệ được sử dụng để điều khiển động cơ và hệ truyền động.
Có những trường hợp hệ thống kiểm soát lực kéo là điều không mong muốn, chẳng hạn như cố gắng đưa xe ra khỏi tuyết hoặc bùn. Việc cho phép một bánh xe quay có thể đẩy một chiếc xe về phía trước đủ để nó không bị kẹt, nhưng TCS khiến cho cả hai bánh xe sử dụng một lượng lực hạn chế sẽ không tạo ra hiệu quả tương tự. Do vậy, nhiều phương tiện có công tắc tắt kiểm soát lực kéo cho những trường hợp như vậy.
Sự can thiệp bao gồm một hoặc nhiều hành động sau:
- Lực phanh tác dụng lên một hoặc nhiều bánh xe
- Giảm hoặc triệt tiêu trình tự đánh lửa cho một hoặc nhiều xi lanh
- Giảm lượng nhiên liệu cung cấp cho một hoặc nhiều xi lanh
- Đóng bướm ga, nếu xe được trang bị bướm ga truyền động bằng điện – điện tử
- Trong các loại xe tăng áp, một cuộn điện từ điều khiển tăng áp được kích hoạt để giảm tăng áp và do đó giảm công suất động cơ.
Một quan niệm sai lầm phổ biến về hệ thống kiểm soát lực kéo là nó ngăn không cho bánh xe bị dính trên tuyết, đường trơn trượt. Nhưng điều này không đúng vì hệ thống không có khả năng tăng lực kéo của bánh xe trên mức bình thường. Tuy nhiên, việc sử dụng TCS đặc biệt hữu ích với những người thường xuyên lái xe trên những con đường có tuyết phủ, trơn trượt.
Các thành phần của Hệ thống kiểm soát lực kéo
Nói chung, phần cứng chính để kiểm soát lực kéo và ABS hầu hết giống nhau. Ở nhiều loại xe, kiểm soát lực kéo được cung cấp như một tùy chọn bổ sung cho ABS.
- Mỗi bánh xe được trang bị một cảm biến cảm nhận những thay đổi về tốc độ do mất lực kéo.
- Tốc độ cảm nhận được từ các bánh xe riêng lẻ được chuyển đến bộ điều khiển điện tử (ECU).
- ECU xử lý thông tin từ các bánh xe và bắt đầu phanh đến các bánh xe bị ảnh hưởng thông qua cáp kết nối với van điều khiển lực kéo tự động (ATC).
Ở tất cả các phương tiện, hệ thống kiểm soát lực kéo sẽ tự động bắt đầu khi các cảm biến phát hiện mất lực kéo ở bất kỳ bánh xe nào.
