toyota motor italia s.p.a. vehicle stability control vsc
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Vehicle Stability ControlVSC
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Vehicle Stability Control (VSC)
Il VSC è un sistema attivo di sicurezza, che rileva la tendenza al sovrasterzo o al sottosterzo della vettura e attua le dovute correzioni agendo sui singoli freni e sul motore.
Sottosterzo Sovrasterzo
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VSC
Funzionamento
Improvvisi ostacoli da evitare
Curve su strade ghiacciate
Eccessiva velocità su strade tortuose
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Toyota Motor Italia S.p.A.
Forze generate in curva
Fc = m v2/R
F1 F1 F2 F2
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Coefficiente di attrito - laterale
Forza laterale:
– Massima forza laterale:• A 0% dello slittamento
– Fs= s.m.g
– Slip* = 0% s = max. Fs = max.
– Slip* = 100% s = 0 Fs = 0
*Slittamento longitudinale
Ghiaccio
Asfalto bagnato
Rapporto di slittamento (%)
Slittamento tollerato
0 20 40 60 80 100
1
Asfalto asciutto
Asfalto bagnato
Ghiaccio
Asfalto asciutto
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Cerchio (ellisse) di KammDirezione di marcia teorica
FB (
forz
a fe
nan
te)
Mas
sim
a tr
azio
ne o
m
assi
ma
forz
a fr
enan
te
Fmax
Limite di aderenza del pneumatico
FR (forza risultante)
Max forza di aderenza laterale
Fd (
Fo
rza
trae
nte
)
FS (forza laterale)
FR (forza risultante)
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Accelerazione
Frenata
TRC
ABS
Curva
VSC
Concetto base del VSC: “Ball in Bowl” (palla nella scodella)
Palla: – Condizione a cui è soggetto il veicolo
Scodella: – Prestazioni del veicolo– Condizioni di aderenza
VSC
VSC
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VSC
Scodella:
– Prestazioni del veicolo• La diminuzione del
coefficiente d’attrito corrisponde ad un rimpicciolimento della scodella (Limite fisico)
Sistemi di sicurezza durante:
– Frenata: ABS– Accelerazione:TRC– Curva: VSC
Curva
Frenata
Accelerazione
Curva
Limite fisico del veicolo
in movimento
Diagramma concettuale Ball-in-Bowl
VSC TRC
ABSBall
Condizione incontrollabile
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VSC
Informazioni per il guidatore:
– Indicatore luminoso – Cicalino
Funzioni di controllo:
– Controllo della potenza:• Corpo farfallato
– Controllo della forza frenante:• VSC, attuatore freni
*Nota: VSC non estende il limite fisico!
Informazione (avanzata) per il guidatore
Controllo in condizioni di aderenza critica
Senza VSCVSC
Fmax = .m.g
Limite fisico*
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Principio 1
Sottosterzo Sovrasterzo
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VSC
La ECU controlla la tendenza sovrasterzante/sottosterzante frenando opportunamente le ruote in grado di creare un momento opposto alla imbardata attuale del veicolo in curva.
Forza frenante
Fx (N)
Var
iazi
one
del m
om
ento
d’
imba
rdat
a M
(N
m)
Fx
M
Fx
M MM
Fx
Fx
Posteriore in Posteriore out
Anteriore out
Anteriore in
Esterno curva
Interno curva
5000
5000
5000
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VSC
Controllo del sottosterzo/sovrasterzo:
– Miglioramento della stabilità in curva per riduzione della velocità
– Forza centrifuga Fc:Fc = m . v²/r
– Bilanciata dalla forza di aderenza laterale F
• Alte velocità di percorrenza, una leggera decelerazione produce una grossa riduzione della forza centrifuga.
Δv
Ade
renz
a in
cur
va F
Velocità veicolo v
F
v
Fc
Δv= riduzione di velocità
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Sottosterzo
Determinazione di una situazione di sottosterzo
Traiettoria ideale (imbardata calcolata obiettivo)
Traiettoria reale(imbardata reale)
Sottosterzo:Imbardata attuale < Imbardata calcolata
(calcolata da velocità veicolo e angolo di sterzo)
(misurata dal sensore d’imbardata)
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Sottosterzo
Determinazione del sottosterzo
R = 50 m
v =
20
m/s
ec.
d = 90°
Yaw rate: ….. ?
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Sottosterzo
Coppia di controllo
Forza Frenante
Forza Frenante
Momento di controllo del SottosterzoPerdita di
aderenza
Questa forza viene limitata per via della ridistribuzione del carico in curva (minor carico sulle ruote
interne alla curva maggior carico su quelle esterne)
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Sottosterzo
Con intervento del VSC
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Sovrasterzo
Determinazione di una situazione di sovrasterzo
Direzione di marcia del centro di gravità del veicolo (calcolata dal sensore di G e dalla velocità del veicolo)
Angolo di slittamento ()
Traiettoria del veicolo(calcolata dal sensore angolo di sterzo e dalla velocità del veicolo)
Sovrasterzo: Grande slittamento e grande velocità angolare
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Sovrasterzo
Coppia di controlloMomento di controllo del sovrasterzo
Perdita di aderenza
Perdita di aderenza
Forza frenante
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Sovrasterzo
Senza intervento VSC
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Sovrasterzo
Con intervento del VSC
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Segnali di Input
Sensore di decelerazione
Sensore a semi-conduttore
Decelerazione(longitudinale)
Decelerazione(laterale)
GL1: G-signal 1 Inclinato in avanti: 0,4 – 2,3 VInclinato in dietro: 2,3 – 4,1 VGL2: G-signal 2 (0,4 - 4 ,1 V)Inclinato in avanti : 2,3 – 4,1 VInclinato in dietro : 0,4 – 2,3 V
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Segnali di Input
Sensore angolo di sterzo
Alla ECU delle sospensioni
Alla ECU ABS TRC & VSC
Disco forato
Foto interruttori
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Segnali di Input
Sensore angolo di sterzo BOSCH
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Segnali di Input
Sensore angolo di sterzo
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Segnali di Input
Sensore angolo d’imbardata
Fc = m x 2v x
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Segnali di Input
Sensore angolo d’imbardata
– Forza di Coriolis
: velocità angolarev : velocità radialem : massa
Apparent deflection of an object on a northerly trajectory (Coriolis effect)
Fc = m x 2v x
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Segnali di Input
Sensore tasso d’imbardata
Svolta a Sx Svolta a DXTasso d’imbardata
Tensione d’uscita
2,4 - 2,6 V
Imbardata (deg/sec.)
GYAW: massaVYS: alimentazione +5VYAW: segnale sensore in voltYSS: linea schermataYD: linea di diagnosi
Sensore di decelerazione:GL1: G-signal 1 (0,4 - 4 ,1 V)GL2: G-signal 2 (0,4 - 4 ,1 V)
GYAW
VYS
YAW
YSS
YD
Sen
s. t
asso
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Sen
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EC
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ello
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GL1
GL2
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Segnali di Input
Informazione da altri sensori
– Sensore di velocità– Interruttore luci stop– Interruttore TRC OFF– Sensore di pressione del cilindro maestro– Interruttore livello liquido freni
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Componenti VSC
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Componenti VSC
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Sistemi Bosch
Nei sistemi Bosch, e ora anche negli attuali sistemi Denso è utilizzata una linea di comunicazione CAN tra i sensori angolo di sterzo, tasso d’imbardata e la ECU di controllo dello slittamento.
Sen
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UART
È stato impiegato come sistema di comunicazione ad alta velocità fino ad essere soppiantato dl sistema CAN
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UART
Dettaglio delle comunicazioni
ENGINEECU
ABS,TRC& VSC ECU
ENG-
ENG+
NEO
TRC-
TRC+
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Attuatore
Posizione (con ECU dello slittamento)
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Attuatore
Costruzione interna
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1
SottosterzoCircuito diagonale
Attuatore NG Avensis
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Attuatore LC Wagon
SottosterzoCircuito per asse
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Attuatore NG Avensis
SovrasterzoCircuito diagonale
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Attuatore LC Wagon
SovrasterzoCircuito per asse
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VSC in azione
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Controllo della potenza
Veicolo con ETCS-i
tempo
Alta
Intensità della sbandata
Angolo di apertura della farfalla
Inizio contollo farfalla Inizio controllo freni Controllo freni completato
Controllo farfalla completato
Pressione alle pinze freni
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Controllo della potenza
Veicolo senza ETCS-i
Intensità della sbandata
Coppia motrice
Inizio taglio carburante Controllo freni completato
Taglio carburante completato
Pressione alle pinze freni
Inizio controllo freni
Alta tempo
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Diagnosi
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Suggerimenti per l’assistenza
LS430, GS, RX, LC 90, 100 & 120– Quando si sostituisce (disconnette) il sensore tasso
d’imbardata, ECU dello slittamento e sensore di G È necessario eseguire l’inizializzazione del sensore
tasso d’imbardata e di decelerazione!– Selezionare la posizione “P” del A/T– Portare il quadro ON– Ponticellare Ts CG (E1) 4 volte o più in 8 sec.– Non muovere il veicolo per 15 sec.– la spia del VSC OFF si spegne, la spia VSC inizia a
lampeggiare
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Grazie