Vehicle Stability Control
VSC
Toyota Motor Italia S.p.A.
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
Toyota Motor Italia S.p.A.
Sovrasterzo
VSC
Funzionamento
Eccessiva velocità su strade
tortuose
Improvvisi ostacoli da evitare
Curve su strade ghiacciate
Toyota Motor Italia S.p.A.
Forze generate in curva
Fc = m v2/R
F1
Toyota Motor Italia S.p.A.
F1
F2 F2
Coefficiente di attrito - laterale
Slittamento tollerato
Forza laterale:
– Massima forza laterale:
•
1
Asfalto asciutto
A 0% dello slittamento
– Fs= s.m.g
Asfalto asciutto
– Slip* = 0%
Asfalto bagnato
s = max.
Fs = max.
– Slip* = 100% s = 0
Fs = 0
Asfalto bagnato
Ghiaccio
Ghiaccio
0
20
40
*Slittamento longitudinale
60
80
100
Rapporto di slittamento (%)
Toyota Motor Italia S.p.A.
Cerchio (ellisse) di Kamm
Toyota Motor Italia S.p.A.
Fmax
FB (forza fenante)
Massima trazione o
massima forza frenante
Limite di
aderenza del
pneumatico
Fd (Forza traente)
Direzione di marcia teorica
FR (forza risultante)
FS (forza laterale)
FR (forza risultante)
Max forza di
aderenza laterale
VSC
Concetto base del VSC: “Ball in Bowl” (palla nella
scodella)
Palla:
Accelerazione
– Condizione a cui è soggetto il veicolo
Scodella:
TRC
– Prestazioni del veicolo
– Condizioni di aderenza
VSC
VSC
Curva
Frenata
Toyota Motor Italia S.p.A.
ABS
VSC
Scodella:
– Prestazioni del veicolo
• La diminuzione del
coefficiente d’attrito
corrisponde ad un
rimpicciolimento della
scodella
(Limite fisico)
Accelerazione
VSC
Curva
Condizione
incontrollabile
Sistemi di sicurezza durante:
– Frenata:
ABS
– Accelerazione: TRC
– Curva:
VSC
TRC
Ball
ABS
Frenata
Curva
Limite fisico del veicolo
in movimento
Diagramma concettuale Ball-in-Bowl
Toyota Motor Italia S.p.A.
VSC
Informazioni per il guidatore:
– Indicatore luminoso
– Cicalino
Funzioni di controllo:
– Controllo della potenza:
• Corpo farfallato
Controllo in
condizioni di
aderenza critica
VSC
Senza VSC
– Controllo della forza frenante:
• VSC, attuatore freni
Informazione
(avanzata)
per il guidatore
*Nota: VSC non estende il limite fisico!
Toyota Motor Italia S.p.A.
Limite fisico*
Fmax = .m.g
Principio 1
Sottosterzo
Toyota Motor Italia S.p.A.
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.
Variazione del momento
d’imbardata M (Nm)
5000
Posteriore in
Interno
curva
Posteriore out
5000
Anteriore in
Forza frenante
Fx (N)
Fx
Fx
M
5000
Esterno curva
Toyota Motor Italia S.p.A.
Anteriore out
M
Fx
M
M
Fx
VSC
Δv= riduzione
di velocità
Controllo del
sottosterzo/sovrasterzo:
• Alte velocità di
percorrenza, una leggera
decelerazione produce una
grossa riduzione della
forza centrifuga.
Δv
Aderenza in curva F
– Miglioramento della
stabilità in curva per
riduzione della velocità
– Forza centrifuga Fc:
Fc = m . v²/r
– Bilanciata dalla forza di
aderenza laterale F
v
Fc
F
Velocità veicolo v
Toyota Motor Italia S.p.A.
Sottosterzo
Determinazione di una situazione di sottosterzo
Traiettoria reale
(imbardata reale)
Traiettoria ideale
(imbardata calcolata obiettivo)
Sottosterzo:
Imbardata attuale < Imbardata calcolata
(misurata dal
sensore d’imbardata)
Toyota Motor Italia S.p.A.
(calcolata da velocità
veicolo e angolo di sterzo)
Sottosterzo
Determinazione del sottosterzo
v = 20 m/sec.
Yaw rate: ….. ?
Toyota Motor Italia S.p.A.
R = 50 m
d = 90°
Sottosterzo
Coppia di controllo
Perdita di
aderenza
Forza
Frenante
Momento di
controllo del
Sottosterzo
Questa forza viene limitata per via
della ridistribuzione del carico in
curva (minor carico sulle ruote
interne alla curva maggior carico su
quelle esterne)
Forza Frenante
Toyota Motor Italia S.p.A.
Sottosterzo
Con intervento del VSC
Toyota Motor Italia S.p.A.
Sovrasterzo
Determinazione di una situazione di sovrasterzo
Angolo di slittamento ()
Direzione di marcia
del centro di gravità
del veicolo
(calcolata dal
sensore di G e dalla
velocità del veicolo)
Traiettoria del veicolo
(calcolata dal sensore angolo di
sterzo e dalla velocità del
veicolo)
Sovrasterzo:
Grande slittamento e
grande velocità angolare
Toyota Motor Italia S.p.A.
Sovrasterzo
Coppia di controllo
Momento di
controllo del
sovrasterzo
Forza frenante
Perdita di
aderenza
Perdita di
aderenza
Toyota Motor Italia S.p.A.
Sovrasterzo
Senza intervento VSC
Toyota Motor Italia S.p.A.
Sovrasterzo
Con intervento del VSC
Toyota Motor Italia S.p.A.
Segnali di Input
Sensore di decelerazione
GL1: G-signal 1
Inclinato in avanti: 0,4 – 2,3 V
Inclinato in dietro: 2,3 – 4,1 V
GL2: G-signal 2 (0,4 - 4 ,1 V)
Inclinato in avanti : 2,3 – 4,1 V
Inclinato in dietro : 0,4 – 2,3 V
Decelerazione
(longitudinale)
Sensore a semiconduttore
Decelerazione
(laterale)
Toyota Motor Italia S.p.A.
Segnali di Input
Sensore angolo di sterzo
Alla ECU ABS TRC & VSC
Alla ECU delle sospensioni
Foto interruttori
Disco forato
Toyota Motor Italia S.p.A.
Segnali di Input
Sensore angolo di sterzo BOSCH
Toyota Motor Italia S.p.A.
Segnali di Input
Sensore angolo di sterzo
Toyota Motor Italia S.p.A.
Segnali di Input
Sensore angolo d’imbardata
Fc = m x 2v x
Toyota Motor Italia S.p.A.
Segnali di Input
Sensore angolo d’imbardata
– Forza di Coriolis
Fc = m x 2v x
: velocità angolare
v : velocità radiale
m : massa
Apparent deflection of an object
on a northerly trajectory (Coriolis effect)
Toyota Motor Italia S.p.A.
Segnali di Input
Imbardata (deg/sec.)
Tensione
d’uscita
Sensore tasso d’imbardata
GYAW:
VYS:
YAW:
YSS:
YD:
massa
alimentazione +5V
segnale sensore in volt
linea schermata
linea di diagnosi
VYS
YAW
YSS
YD
GL1
GL2
Toyota Motor Italia S.p.A.
ECU dello slittamento
Sens. tasso d’imbardata
Sens.deceleraz.
GYAW
2,4 - 2,6 V
Svolta a DX
Svolta a Sx
Tasso d’imbardata
Sensore di decelerazione:
GL1: G-signal 1 (0,4 - 4 ,1 V)
GL2: G-signal 2 (0,4 - 4 ,1 V)
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
Toyota Motor Italia S.p.A.
Componenti VSC
Toyota Motor Italia S.p.A.
Sistemi Bosch
Toyota Motor Italia S.p.A.
YGND
YIGA
SS2
SS1
ECU dello slittamento
Sens. Angolo
di sterzo
Sens. Tasso
d’imbardata
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.
UART
È stato impiegato come sistema di comunicazione ad alta
velocità fino ad essere soppiantato dl sistema CAN
Toyota Motor Italia S.p.A.
UART
Dettaglio delle comunicazioni
ENG-
ABS,TRC
& VSC ECU
ENG+
NEO
TRCTRC+
Toyota Motor Italia S.p.A.
ENGINE
ECU
Attuatore
Posizione (con ECU dello slittamento)
Toyota Motor Italia S.p.A.
Attuatore
Costruzione interna
Toyota Motor Italia S.p.A.
Attuatore NG Avensis
Sottosterzo
Circuito diagonale
1
Toyota Motor Italia S.p.A.
Attuatore LC Wagon
Sottosterzo
Circuito per asse
Toyota Motor Italia S.p.A.
Attuatore NG Avensis
Sovrasterzo
Circuito diagonale
Toyota Motor Italia S.p.A.
Attuatore LC Wagon
Sovrasterzo
Circuito per asse
Toyota Motor Italia S.p.A.
VSC in azione
Toyota Motor Italia S.p.A.
Controllo della potenza
Veicolo con ETCS-i
Inizio contollo farfalla
Intensità della
sbandata
Inizio controllo freni
Controllo freni completato
Controllo farfalla completato
Angolo di
apertura della
farfalla
Alta
Pressione alle
pinze freni
Toyota Motor Italia S.p.A.
tempo
Controllo della potenza
Veicolo senza ETCS-i
Inizio taglio carburante
Inizio controllo freni
Controllo freni completato
Taglio carburante completato
Intensità della
sbandata
Coppia motrice
Alta
Pressione alle
pinze freni
Toyota Motor Italia S.p.A.
tempo
Diagnosi
Toyota Motor Italia S.p.A.
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
Toyota Motor Italia S.p.A.
Grazie
Toyota Motor Italia S.p.A.
