CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1. Đặt vấn đề

Trong bối cảnh ngành công nghiệp ô tô ngày càng phát triển, các hệ thống hỗ trợ người lái được ứng dụng rộng rãi nhằm nâng cao độ an toàn, thoải mái và hiệu quả sử dụng nhiên liệu. Trong đó, hệ thống lái trợ lực điện (Electric Power Steering - EPS) dần thay thế hệ thống trợ lực thủy lực truyền thống nhờ vào những ưu điểm vượt trội như: kích thước gọn nhẹ, điều khiển chính xác, tiêu thụ năng lượng thấp và dễ dàng tích hợp với các hệ thống điện tử khác.

Toyota Vios - một trong những mẫu xe phổ biến tại thị trường Việt Nam - đã trang bị hệ thống EPS từ phiên bản 2010 trở đi. Do đó, việc tìm hiểu, phân tích và thiết kế hệ thống lái trợ lực điện EPS trên Toyota Vios là cần thiết, phục vụ cho mục tiêu đào tạo kỹ sư ngành công nghệ kỹ thuật ô tô theo định hướng công nghệ hiện đại.

1.2. Mục tiêu đề tài

Tìm hiểu nguyên lý làm việc và cấu tạo của hệ thống EPS trên Toyota Vios.

Phân tích các thông số làm việc đặc trưng.

Tiến hành tính toán các thông số cơ bản như mô-men xoắn, công suất yêu cầu của mô-tơ trợ lực.

Đề xuất mô hình sơ đồ nguyên lý và bố trí không gian hệ thống EPS

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN

Qua đồ án tìm hiểu và thiết kế hệ thống lái trợ lực điện (EPS) trên xe Toyota Vios, ta rút ra một số kết luận chính như sau:

Hệ thống EPS giúp giảm lực lái, cải thiện độ an toàn, tăng tính linh hoạt khi vận hành và góp phần tiết kiệm nhiên liệu.

Thông qua việc tính toán mô-men lái, mô-men trợ lực và công suất mô-tơ, ta đã đánh giá được các thông số thành phần đáp ứng yêu cầu kỹ thuật.

Mô hình EPS trên xe Vios sử dụng loại Column Assist, với mô-tơ đặt trên trục lái, ECU và các cảm biến mô-men đã tích hợp hợp lý.

Các kết quả tính toán hoàn toàn phù hợp với thông số thực tế của hãng Toyota, có thể làm căn cứ cho thiết kế mô hình giảng dị hoặc mô phỏng trong thực hành.

Hướng phát triển:
Trong tương lai, có thể nghiên cứu bổ sung các giải thuật điều khiển mịnh mẽ hoặc điều khiển theo tình huống cho EPS nhằm tăng cường hiệu quả lái và tính năng an toàn.

Trong **Chương 3: Tính toán và Thiết kế** của đồ án "Hệ thống lái trợ lực điện (EPS) trên Toyota Vios", bạn nên tập trung vào việc **tính toán mô-men cần thiết để quay bánh xe**, **lực trợ lực cần thiết từ mô-tơ điện**, và **chọn hoặc kiểm tra công suất mô-tơ** sao cho phù hợp với điều kiện vận hành của xe.

---

## **I. Mục tiêu của chương 3 là gì?**

* Tính được **mô-men đánh lái tổng cộng cần thiết**.
* Xác định **mức trợ lực cần thiết từ mô-tơ điện**.
* Dựa vào đó để chọn hoặc kiểm tra **mô-tơ và tỉ số truyền của bộ giảm tốc**.
* Trình bày sơ đồ thiết kế mô hình EPS (nếu có).

---

## **II. Nội dung và công thức cần tính**

### **3.1. Tính mô-men cản khi quay bánh xe (mô-men cần để đánh lái)**

#### Công thức cơ bản:

$$
M_{lái} = f \cdot G \cdot \frac{r}{2}
$$

* $M_{lái}$: Mô-men đánh lái (Nm)
* $f$: Hệ số cản lăn (thường 0.015 – 0.03)
* $G$: Trọng lượng phần đầu xe (N)
* $r$: Bán kính lốp xe (m)

#### Ví dụ áp dụng:

* Giả sử trọng lượng đầu xe Toyota Vios ≈ 55% tổng trọng lượng \~ 500 kg → $G = 500 \cdot 9.81 = 4905 \, N$
* Bán kính lốp $r = 0.3 \, m$
* Hệ số cản lăn $f = 0.02$

$$
M_{lái} = 0.02 \cdot 4905 \cdot \frac{0.3}{2} = 14.7 \, Nm
$$

Đây là mô-men người lái cần tạo ra để quay bánh xe mà không có trợ lực.

---

### **3.2. Tính mô-men trợ lực cần thiết từ mô-tơ**

Thông thường, hệ thống EPS sẽ hỗ trợ **60–80% mô-men** cần thiết. Phần còn lại do tài xế tạo ra.

$$
M_{mô-tơ} = \eta \cdot M_{lái}
$$

* $\eta$: Tỷ lệ trợ lực (thường chọn từ 0.6 đến 0.8)

#### Ví dụ:

$$
M_{mô-tơ} = 0.7 \cdot 14.7 = 10.29 \, Nm
$$

Mô-tơ điện phải cung cấp khoảng **10.29 Nm** mô-men xoắn.

---

### **3.3. Tính công suất yêu cầu của mô-tơ điện**

$$
P = \frac{M \cdot \omega}{\eta_t}
$$

* $P$: Công suất mô-tơ (W)
* $M$: Mô-men mô-tơ (Nm)
* $\omega$: Tốc độ góc (rad/s)
* $\eta_t$: Hiệu suất truyền động (khoảng 0.8 \~ 0.9)

#### Ví dụ:

Giả sử tốc độ quay trục lái khi đánh lái là khoảng 100 vòng/phút = $\frac{100 \cdot 2\pi}{60} = 10.47 \, rad/s$

$$
P = \frac{10.29 \cdot 10.47}{0.85} \approx 126.5 \, W
$$

Bạn cần mô-tơ công suất khoảng **130 W**, phù hợp với các mô-tơ EPS thực tế của xe nhỏ.

---

### **3.4. Kiểm tra chọn mô-tơ trợ lực điện**

Dựa trên các tính toán trên, bạn sẽ:

* Kiểm tra mô-tơ đang dùng trên Vios có đáp ứng được không (thường khoảng 12V, 10–15 A, mô-men 10–15 Nm).
* Nếu thiết kế mô hình: chọn mô-tơ phù hợp từ datasheet.

---

### **3.5. Thiết kế sơ đồ nguyên lý hoặc sơ đồ bố trí (nếu có)**

* Trình bày sơ đồ bố trí thực tế của EPS.
* Nếu làm mô hình giả lập: bố trí mô-tơ, cảm biến, ECU và liên kết truyền động.

---

## **Nguồn tham khảo công thức:**

1. **Sách “Kết cấu ô tô – Tập 2” – TS. Nguyễn Văn Trình** (Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM).
2. **Tài liệu đào tạo kỹ thuật hệ thống EPS của Toyota**.
3. **Trang kỹ thuật: howacarworks.com, circuitdigest.com, SAE papers**.
4. **Luận văn mẫu về hệ thống EPS của các trường đại học kỹ thuật** (có thể tìm trong thư viện hoặc Google Scholar).

---

## Tóm tắt chương 3 bạn nên viết như sau:

| Mục | Nội dung cần viết |
| --- | -------------------------------------------------- |
| 3.1 | Tính toán mô-men đánh lái cần thiết |
| 3.2 | Tính toán mô-men trợ lực từ mô-tơ |
| 3.3 | Tính công suất mô-tơ cần thiết |
| 3.4 | Kiểm tra mô-tơ thực tế hoặc lựa chọn mô-tơ phù hợp |
| 3.5 | Thiết kế sơ đồ bố trí hoặc nguyên lý hoạt động |

Trong **Chương 2: Cơ sở lý thuyết** của tiểu luận với đề tài **“Hệ thống lái trợ lực điện (EPS) trên xe Toyota Vios 2010 trở lên”**, bạn cần trình bày các kiến thức nền tảng liên quan đến hệ thống lái và đặc biệt là EPS – để người đọc hiểu rõ các nguyên lý vận hành và thành phần của hệ thống.

---

## **Gợi ý nội dung Chương 2: Cơ sở lý thuyết**

### **2.1. Tổng quan về hệ thống lái trên ô tô**

* Mục đích và nhiệm vụ của hệ thống lái.
* Phân loại các loại hệ thống lái: cơ khí, thủy lực, điện – điện tử (EPS).
* So sánh ưu nhược điểm của hệ thống lái cơ khí, thủy lực và trợ lực điện (EPS).

---

### **2.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống EPS**

* **Cấu tạo chung của hệ thống EPS**, gồm các thành phần:

* Mô-tơ điện trợ lực.
* ECU điều khiển hệ thống lái.
* Cảm biến mô-men xoắn.
* Cảm biến góc lái.
* Cảm biến tốc độ xe.
* Cơ cấu bánh răng – trục vít (rack & pinion).

* **Phân loại EPS** theo vị trí mô-tơ:

* EPS cột lái (Column-assist EPS – thường dùng trên Vios).
* EPS trục trung gian.
* EPS thanh răng.

* **Nguyên lý hoạt động**:

* Mô tả quá trình cảm biến nhận biết mô-men xoắn.
* Gửi tín hiệu về ECU.
* ECU điều khiển dòng điện vào mô-tơ để sinh lực hỗ trợ phù hợp.
* Tích hợp cảm biến tốc độ để thay đổi độ trợ lực theo tốc độ xe.

---

### **2.3. Vai trò và lợi ích của hệ thống EPS**

* Tiết kiệm nhiên liệu hơn so với trợ lực thủy lực (vì không dùng bơm thủy lực chạy liên tục).
* Trợ lực thay đổi theo tốc độ (tăng độ chính xác và an toàn).
* Tích hợp các tính năng hỗ trợ lái nâng cao (VD: hỗ trợ giữ làn đường, tự đỗ...).
* Giảm chi phí bảo dưỡng so với hệ thống thủy lực.

---

### **2.4. Một số sự cố thường gặp và cách khắc phục cơ bản**

* Đèn báo lỗi hệ thống lái (EPS Warning Light).
* Lỗi cảm biến mô-men xoắn hoặc mô-tơ không hoạt động.
* ECU lỗi – mất tín hiệu trợ lực.
* Triệu chứng thường gặp: nặng tay lái, mất trợ lực bất thường.

---

### **2.5. Đặc điểm hệ thống EPS trên Toyota Vios**

* Vios thường dùng loại **Column-type EPS**.
* Thể hiện sơ đồ cấu tạo cụ thể trên Vios.
* Trích sơ đồ nguyên lý và mạch điện cơ bản.
* Các cảm biến sử dụng và vị trí lắp đặt thực tế.

---

## **Ghi chú khi viết chương 2:**

* **Luôn đi từ tổng quát đến cụ thể**.
* Có thể dùng **hình vẽ minh họa** để dễ hình dung cấu tạo và nguyên lý.
* Sử dụng tài liệu chính thống như: giáo trình, tài liệu hãng Toyota, các bài báo kỹ thuật.

---

Nếu bạn muốn, mình có thể giúp bạn **viết chi tiết từng mục nhỏ trong chương 2** hoặc cung cấp tài liệu tham khảo phù hợp (PDF, hình ảnh, sơ đồ mạch, sơ đồ nguyên lý,...). Bạn muốn bắt đầu từ mục nào trước?