Cruise Control – Kiểm soát hành trình (còn được biết đến là kiểm soát tốc độ, chỉ huy hành trình, autocruise hoặc tempomat) là một hệ thống tự động kiểm soát tốc độ của xe. Hệ thống này là một cơ chế trợ động đảm nhận chân ga của ô tô để duy trì tốc độ ổn định do người lái đặt.
Kiểm soát hành trình là một trong những công nghệ thiết thực và sáng tạo nhất được tìm thấy trên ô tô. Tính năng này giúp ô tô trở nên thoải mái hơn đối với những người thường xuyên lái xe trên đường cao tốc. Chế độ kiểm soát hành trình cho phép người lái dễ dàng duy trì tốc độ phù hợp. Điều này cũng giúp giảm mệt mỏi, đặc biệt có lợi khi lái xe trong thời gian dài.
Cruise Control – Kiểm soát hành trình là gì?
XecoV: Về cơ bản, kiểm soát hành trình là một tính năng duy trì tốc độ của ô tô ở tốc độ do người lái đặt mà không cần sử dụng chân ga hoặc chân phanh. Tính năng này duy trì tốc độ của xe mà không cần bất kỳ sự can thiệp nào của người lái. Thông qua tính năng này, xe tiếp tục di chuyển với tốc độ đã cài đặt mà không cần tăng hoặc giảm tốc độ. Hệ thống này rất hữu ích khi lái xe ở tốc độ không đổi vì nó làm giảm đáng kể sự mệt mỏi của người lái.
Các thành phần của Kiểm soát hành trình
Hệ thống kiểm soát hành trình sử dụng nhiều thành phần để hoạt động, bao gồm:
- Điều khiển vô lăng
- Cảm biến tốc độ xe
- Công tắc bàn đạp ly hợp
- Công tắc bàn đạp phanh
- Cảm biến vị trí bướm ga
- Điều khiển van chân không
- Truyền động chân không
- ECU
Kiểm soát hành trình có tác dụng gì
Hệ thống kiểm soát hành trình thực sự có rất nhiều chức năng khác ngoài việc kiểm soát tốc độ xe của bạn. Chẳng hạn, hệ thống kiểm soát hành trình có thể tăng tốc hoặc giảm tốc ô tô thêm 1 dặm/giờ chỉ bằng một lần nhấn nút. Nhấn nút năm lần để đi nhanh hơn 5 dặm/giờ. Ngoài ra còn có một số tính năng an toàn quan trọng – kiểm soát hành trình sẽ ngắt ngay khi bạn nhấn bàn đạp phanh và nó sẽ không hoạt động ở tốc độ dưới 25 dặm/giờ (40 km/h).
Hệ thống trong hình dưới đây có năm nút: On, Off, Set/Accel, Resume và Coast. Nó cũng có một nút điều khiển thứ sáu — bàn đạp phanh, và nếu ô tô của bạn có hộp số sàn, bàn đạp ly hợp cũng được kết nối với hệ thống kiểm soát hành trình.
- Các nút bật ON và tắt OFF không thực sự làm được gì nhiều. Khi bạn nhấn nút On, đơn giản chỉ là nói với chiếc xe rằng bạn có thể sẽ sớm nhấn một nút khác. Nút Off sẽ tắt kiểm soát hành trình ngay cả khi nó đang được kích hoạt. Một số điều khiển hành trình không có các nút này; thay vào đó, chúng tắt khi người lái nhấn phanh và bật khi người lái nhấn nút Set.
- Nút Set/Accel (thiết lập/gia tốc) báo cho ô tô duy trì tốc độ bạn đang lái. Nếu bạn nhấn nút Set ở tốc độ 45 dặm/giờ (72km/h), chiếc xe sẽ duy trì tốc độ của bạn ở mức 45 dặm/giờ (72km/h). Giữ nút Set/Accel sẽ làm cho xe tăng tốc; và trên chiếc xe này, chạm vào nó một lần sẽ khiến chiếc xe đi nhanh hơn 1 dặm/giờ.
- Nếu trước đó bạn đã ngắt kiểm soát hành trình bằng cách nhấn bàn đạp phanh, thì việc nhấn nút Resume sẽ ra lệnh cho ô tô tăng tốc trở lại cài đặt tốc độ gần đây nhất.
- Giữ nút Coast (xuống ga) sẽ khiến xe giảm tốc, giống như khi bạn nhấc chân ga hoàn toàn. Trên loại ô tô này, chạm vào nút Coast một lần sẽ khiến ô tô giảm tốc độ 1 dặm/giờ.
- Mỗi bàn đạp phanh và bàn đạp ly hợp đều có một công tắc ngắt kiểm soát hành trình ngay khi nhấn bàn đạp, vì vậy bạn có thể tắt kiểm soát hành trình bằng cách chạm nhẹ vào phanh hoặc ly hợp.
Kiểm soát hành trình Tăng tốc và Giảm tốc
Hệ thống kiểm soát hành trình kiểm soát tốc độ ô tô của bạn giống như cách bạn làm – bằng cách điều chỉnh vị trí bướm ga. Tuy nhiên, kiểm soát hành trình kích hoạt van tiết lưu bằng cáp kết nối với bộ truyền động, thay vì nhấn bàn đạp. Van tiết lưu kiểm soát công suất và tốc độ của động cơ bằng cách giới hạn lượng không khí đưa vào xi lanh.
Trong hình trên, bạn có thể thấy hai dây cáp được kết nối với một trục di chuyển van tiết lưu. Một dây cáp đến từ bàn đạp ga và một dây đến từ bộ truyền động. Khi hệ thống điều khiển hành trình được kích hoạt, bộ truyền động sẽ di chuyển cáp nối với trục quay, trục này sẽ điều chỉnh van tiết lưu; nhưng nó cũng kéo dây cáp được kết nối với bàn đạp ga — đây là lý do tại sao bàn đạp của bạn di chuyển lên và xuống khi điều khiển hành trình được kích hoạt.
Nhiều ô tô sử dụng bộ truyền động chạy bằng chân không động cơ để mở và đóng bướm ga. Các hệ thống này sử dụng một van nhỏ, điều khiển bằng điện tử để điều chỉnh chân không trong màng ngăn. Bộ truyền động chân không này hoạt động theo cách tương tự như bộ trợ lực phanh, cung cấp năng lượng cho hệ thống phanh của bạn.
Điều khiển Cruise Control
Bộ não của hệ thống kiểm soát hành trình là một máy tính nhỏ thường được tìm thấy dưới mui xe hoặc phía sau bảng điều khiển. Nó kết nối với bộ điều khiển bướm ga, cũng như một số cảm biến. Sơ đồ dưới đây cho thấy các đầu vào và đầu ra của một hệ thống kiểm soát hành trình điển hình.
Một hệ thống kiểm soát hành trình tốt sẽ tăng tốc mạnh mẽ đến tốc độ mong muốn mà không vượt quá tốc độ, sau đó duy trì tốc độ đó mà ít sai lệch bất kể trọng lượng trong xe là bao nhiêu hoặc bạn lái xe lên dốc bao nhiêu. Điều khiển tốc độ của ô tô là một ứng dụng cổ điển của lý thuyết hệ thống điều khiển. Hệ thống kiểm soát hành trình kiểm soát tốc độ của ô tô bằng cách điều chỉnh vị trí bướm ga, vì vậy nó cần các cảm biến để báo cho nó biết tốc độ và vị trí bướm ga. Nó cũng cần theo dõi các nút điều khiển để có thể cho biết tốc độ mong muốn là bao nhiêu và khi nào nên ngắt.
Đầu vào quan trọng nhất là tín hiệu tốc độ; hệ thống điều khiển hành trình làm rất nhiều việc với tín hiệu này. Đầu tiên, hãy bắt đầu với một trong những hệ thống điều khiển cơ bản nhất mà bạn có thể có — điều khiển tỷ lệ (Proportional control).
Trong một hệ thống điều khiển tỷ lệ (Proportional control), kiểm soát hành trình điều chỉnh van tiết lưu tỷ lệ thuận với sai số, sai số là sự khác biệt giữa tốc độ mong muốn và tốc độ thực tế. Vì vậy, nếu kiểm soát hành trình được đặt ở tốc độ 100km/h và xe đang chạy với tốc độ 80km/h, vị trí bướm ga sẽ mở khá xa. Khi ô tô đang chạy với tốc độ 90km/h, độ mở của vị trí bướm ga sẽ chỉ bằng một nửa so với trước đó. Kết quả là xe càng tiến gần đến tốc độ mong muốn thì nó càng tăng tốc chậm hơn. Ngoài ra, nếu bạn đang ở trên một ngọn đồi đủ dốc, chiếc xe có thể không tăng tốc được chút nào nữa.
Hầu hết các hệ thống điều khiển hành trình đều sử dụng một sơ đồ điều khiển gọi là điều khiển Tỷ lệ-Tích phân-Đạo hàm (proportional-integral-derivative control hay còn gọi là điều khiển PID). Tuy nhiên, theo XecoV thì bạn không cần phải lo sợ về các phép tính này, chỉ cần ghi nhớ:
- Tích phân của vận tốc là quãng đường.
- Đạo hàm của vận tốc là gia tốc.
Hệ thống điều khiển PID sử dụng ba yếu tố này — tỷ lệ, tích phân và đạo hàm, tính toán từng yếu tố riêng lẻ và cộng chúng lại để có được vị trí bướm ga.
Chúng ta đã thảo luận về yếu tố tỷ lệ. Hệ số tích phân dựa trên tích phân thời gian của sai số tốc độ xe. Sự chuyển đổi: sự khác biệt giữa quãng đường mà ô tô của bạn đã thực sự đi được và quãng đường mà nó sẽ đi được nếu nó đang đi với tốc độ mong muốn, được tính toán trong một khoảng thời gian nhất định. Yếu tố này giúp chiếc xe đối phó với những ngọn đồi dốc, đồng thời giúp nó ổn định ở tốc độ chính xác và giữ nguyên tốc độ đó. Giả sử ô tô của bạn bắt đầu lên dốc và giảm tốc độ. Điều khiển tỷ lệ tăng ga một chút, nhưng bạn vẫn có thể giảm tốc độ. Sau một thời gian, bộ điều khiển tích phân sẽ bắt đầu tăng ga, mở ga ngày càng nhiều, vì xe duy trì tốc độ chậm hơn tốc độ mong muốn càng lâu thì sai số khoảng cách càng lớn.
Bây giờ hãy thêm vào thừa số cuối cùng, đạo hàm. Hãy nhớ rằng đạo hàm của tốc độ là gia tốc. Yếu tố này giúp kiểm soát hành trình phản ứng nhanh chóng với những thay đổi, chẳng hạn như đồi núi. Nếu xe bắt đầu giảm tốc độ, hệ thống kiểm soát hành trình có thể nhận thấy gia tốc này (giảm tốc độ và tăng tốc đều là gia tốc) trước khi tốc độ thực sự có thể thay đổi nhiều và phản hồi bằng cách tăng vị trí bướm ga.
Kiểm soát hành trình thích ứng
Một hệ thống kiểm soát hành trình tiên tiến hơn, có thể tự động điều chỉnh tốc độ của ô tô để duy trì khoảng cách an toàn với các ô tô khác phía trước. Công nghệ mới này, được gọi là kiểm soát hành trình thích ứng (Adaptive cruise control), sử dụng radar nhìn về phía trước, được lắp phía lưới tản nhiệt của phương tiện, để phát hiện tốc độ và khoảng cách của phương tiện phía trước.
Kiểm soát hành trình thích ứng tương tự như kiểm soát hành trình thông thường ở chỗ nó duy trì tốc độ cài đặt trước của xe. Tuy nhiên, khác với kiểm soát hành trình thông thường, hệ thống mới này có thể tự động điều chỉnh tốc độ nhằm duy trì khoảng cách phù hợp giữa các phương tiện trong cùng một làn đường. Điều này đạt được thông qua cảm biến hành trình radar, bộ xử lý tín hiệu kỹ thuật số và bộ điều khiển theo chiều dọc. Nếu phương tiện phía trước giảm tốc độ hoặc nếu phát hiện thấy vật thể khác, hệ thống sẽ gửi tín hiệu đến động cơ hoặc hệ thống phanh để giảm tốc. Sau đó, khi đường thông thoáng, hệ thống sẽ tăng tốc lại cho xe trở lại tốc độ đã đặt.
Hệ thống radar Autocruise 77 GHz do TRW sản xuất có phạm vi nhìn về phía trước lên tới 492 feet (150 mét) và hoạt động ở tốc độ xe từ 18,6 dặm một giờ (30 km/h) đến 111 dặm một giờ (180 km/h). Hệ thống 76 GHz của Delphi cũng có thể phát hiện các vật thể ở khoảng cách xa tới 492 feet và hoạt động ở tốc độ thấp tới 20 dặm/giờ (32 km/h).
Kiểm soát hành trình thích ứng chỉ là bản xem trước của công nghệ đang được phát triển bởi cả hai công ty này. Các hệ thống này đang được cải tiến để bao gồm các khả năng cảnh báo va chạm sẽ cảnh báo người lái xe thông qua các tín hiệu hình ảnh và/hoặc âm thanh rằng một vụ va chạm sắp xảy ra và cần phải phanh hoặc tránh đánh lái.
Ưu điểm của Cruise Control trên ô tô
- Giảm mệt mỏi – Vai trò cơ bản của kiểm soát hành trình trong ô tô là duy trì tốc độ mà người lái không cần phải điều chỉnh nó thông qua bàn đạp ga. Vì vậy, người lái xe có thể chỉ cần đặt chân phải của mình và thư giãn. Điều này làm giảm sự mệt mỏi của người lái trên những hành trình dài.
- Tăng cường tiết kiệm nhiên liệu – Sau khi duy trì tốc độ không đổi, động cơ sẽ không bị căng thẳng vì RPM của nó không cần phải thay đổi. Nói một cách đơn giản, một khi động cơ chạy ở tốc độ RPM không đổi, nó sẽ sử dụng ít nhiên liệu hơn. Bằng cách này, tiết kiệm nhiên liệu được cải thiện.
- Giúp Lái Xe Trong Giới Hạn Tốc Độ – Khi bật kiểm soát hành trình ở tốc độ cho phép, nó sẽ duy trì tốc độ đó trong mọi trường hợp.
- Tăng/Giảm Tốc Độ Thông Qua Các Nút Bấm- Thay vì sử dụng chân ga hoặc chân phanh để tăng hoặc giảm tốc độ của xe, bạn chỉ cần sử dụng các nút bấm. Bằng cách này, bạn sẽ không cần phải kích hoạt lại hệ thống kiểm soát hành trình ở tốc độ mới. Nó cũng giúp bạn hoàn toàn không sử dụng chân phải.
- Một lựa chọn tuyệt vời cho ô tô số tự động- Kiểm soát hành trình trong ô tô số tự động không đảm bảo việc sử dụng chân trái do không có thao tác thủ công của bộ ly hợp. Với kiểm soát hành trình, bạn thậm chí có thể thả lỏng chân phải một chút. Điều này giúp bạn điều khiển xe số tự động một cách đơn giản bằng vô lăng.
Nhược điểm của Cruise Control trên ô tô
- Không hữu ích trên những con đường ngắn, đô thị, giao thông phức tạp. Kiểm soát hành trình chỉ hữu ích trên đường cao tốc, giao thông kỷ luật.
- Tăng thời gian phản ứng – Vì chân phải của bạn sẽ không ở trên bàn đạp ga nên bạn có thể mất nhiều thời gian hơn để nhấn nhanh bàn đạp phanh trong tình huống khẩn cấp. Ngoài ra, vì bạn sẽ ở trong trạng thái thoải mái hơn bình thường, thậm chí thời gian phản ứng của bạn có thể lâu hơn.
- Có thể khiến bạn buồn ngủ – Sử dụng kiểm soát hành trình trong thời gian dài hơn có thể khiến bạn thư giãn đến mức có thể gây buồn ngủ. Vì vậy, tốt nhất là bạn nên ngắt điều khiển hành trình cứ sau 10 phút và điều khiển xe theo cách thủ công trong một lúc trước khi bật lại.
- Không thể sử dụng vào ban đêm – Hệ thống kiểm soát hành trình vô dụng khi lái xe ban đêm do tầm nhìn kém. Điều này đơn giản là vì thời gian phản ứng của bạn sẽ lâu hơn trong trường hợp tầm nhìn thấp. Do đó, việc sử dụng tính năng này trong bóng tối đơn giản là quá rủi ro.
- Không phải là một lựa chọn tốt cho ô tô số tay – Kiểm soát hành trình có hoạt động với hộp số tay không? Mặc dù ô tô số tay thường cung cấp chế độ kiểm soát hành trình, nhưng không nên sử dụng tính năng này. Điều này đơn giản là vì người ta cần sang số bằng tay. Do đó, để duy trì tốc độ, việc sang số thủ công để duy trì RPM tối ưu có thể gây khó chịu. Điều này làm giảm sự tiện lợi mong đợi từ việc sử dụng tính năng này.
