Toyota Motor Italia S.p.A. Vehicle Stability Control VSC.

Toyota Motor Italia S.p.A.

Vehicle Stability ControlVSC


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


VSC

Funzionamento

Improvvisi ostacoli da evitare

Curve su strade ghiacciate

Eccessiva velocità su strade tortuose


Forze generate in curva

Fc = m v2/R

F1 F1 F2 F2


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


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)


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


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


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*


Principio 1

Sottosterzo Sovrasterzo


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


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


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)


Sottosterzo

Determinazione del sottosterzo

R = 50 m

v =

20

m/s

ec.

d = 90°

Yaw rate: ….. ?


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)


Sottosterzo

Con intervento del VSC


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


Sovrasterzo

Coppia di controlloMomento di controllo del sovrasterzo

Perdita di aderenza

Perdita di aderenza

Forza frenante


Sovrasterzo

Senza intervento VSC


Sovrasterzo

Con intervento del VSC


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


Segnali di Input

Sensore angolo di sterzo

Alla ECU delle sospensioni

Alla ECU ABS TRC & VSC

Disco forato

Foto interruttori


Segnali di Input

Sensore angolo di sterzo BOSCH


Segnali di Input

Sensore angolo di sterzo


Segnali di Input

Sensore angolo d’imbardata

Fc = m x 2v x


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


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

d’i

mb

ard

ata

Sen

s.d

ece

lera

z.

EC

U d

ello

sli

ttam

ento

GL1

GL2


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


Componenti VSC


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

s. A

ng

olo

d

i st

erzo

Sen

s. T

asso

d

’im

bar

dat

a

YGNDYIGA

SS2SS1

EC

U d

ello

sli

ttam

ento


UART

È stato impiegato come sistema di comunicazione ad alta velocità fino ad essere soppiantato dl sistema CAN


UART

Dettaglio delle comunicazioni

ENGINEECU

ABS,TRC& VSC ECU

ENG-

ENG+

NEO

TRC-

TRC+


Attuatore

Posizione (con ECU dello slittamento)


Attuatore

Costruzione interna


1

SottosterzoCircuito diagonale

Attuatore NG Avensis


Attuatore LC Wagon

SottosterzoCircuito per asse


Attuatore NG Avensis

SovrasterzoCircuito diagonale


Attuatore LC Wagon

SovrasterzoCircuito per asse


VSC in azione


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


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


Diagnosi


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


Grazie

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