TỔNG QUAN
Lý do chọn đề tài
Ngành công nghiệp ô tô toàn cầu đang chứng kiến sự phát triển nhanh chóng với nhiều công nghệ tiên tiến được ra đời Nhờ vào việc ứng dụng công nghệ điện - điện tử hiện đại, các hệ thống điều khiển trên ô tô ngày nay được thiết kế với cấu trúc điện tử hóa, mang lại độ hoàn thiện và chính xác cao.
Với sự phát triển của ngành ô tô, việc đảm bảo an toàn giao thông cho người và phương tiện ngày càng trở nên quan trọng Hiện nay, ô tô được trang bị nhiều hệ thống an toàn như phanh, dây đai an toàn, túi khí và thiết bị chống va đập, trong đó hệ thống phanh giữ vai trò chủ chốt Do đó, thiết kế hệ thống phanh cần đạt hiệu quả cao, rút ngắn quãng đường phanh và đảm bảo an toàn ở mọi tốc độ, từ đó nâng cao năng suất vận chuyển hàng hóa.
Hệ thống phanh trên ô tô hiện đại đang chuyển sang thiết kế tự động hóa, với các chi tiết điều khiển và dẫn động ngày càng được điện tử hóa Điển hình là hệ thống phanh Brake By Wire, nổi bật với cấu trúc gọn nhẹ, dễ lắp đặt, và độ chính xác cao khi phanh Hệ thống này cho phép xử lý nhanh, giảm quãng đường phanh và nâng cao hiệu quả phanh, vì vậy Brake By Wire được coi là hệ thống phanh tiên tiến nhất hiện nay.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống kiểm soát phanh nhạy cảm Sensotronic Brake Control trên xe Mercedes E-Class W21 đang thu hút sự chú ý và mong muốn tìm hiểu từ nhiều người Hệ thống phanh Brake By Wire mang đến hiệu suất vượt trội và khả năng kiểm soát chính xác, làm tăng trải nghiệm lái xe an toàn và tiện nghi.
Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu của đề tài
Hệ thống phanh Brake By Wire trên xe Mercedes E-Class W21 sử dụng nền tảng điều khiển ABS và ổn định ESC, mang lại hiệu suất phanh tối ưu Cơ sở lý thuyết và đặc điểm cấu tạo của hệ thống này cho phép kiểm soát phanh nhạy cảm thông qua chức năng Sensotronic Brake Control, giúp nâng cao độ an toàn và trải nghiệm lái xe.
Phương pháp nghiên cứu
Để tham khảo tài liệu, chúng ta có thể sử dụng các nguồn như tài liệu đào tạo từ hãng Mercedes-Benz, các nghiên cứu khoa học quốc tế, thông tin từ internet, cũng như các tài liệu thống kê, biểu đồ và sơ đồ liên quan.
- Tổng hợp tài liệu, phân tích tài liệu, giải quyết các vướng mắc, kết luận.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO CỦA HỆ THỐNG PHANH -
Hệ thống phanh BBW (Brake By Wire)
Hệ thống phanh Bake By Wire (BBW), ra đời vào cuối những năm 1990, là một công nghệ phanh cơ điện bằng dây mới, hứa hẹn mang lại nhiều lợi ích cho xe hơi BBW cho phép loại bỏ hoàn toàn các bộ phận truyền thống như dầu phanh thủy lực, dây đai, ống mềm, bộ trợ lực phanh, xi lanh chính và dây cáp phanh đỗ xe, từ đó giúp giảm chi phí sản xuất và bảo trì Hệ thống này cũng góp phần giảm tiếng ồn trên đường ống dẫn và hạn chế tác động tiêu cực đến môi trường.
Hệ thống phanh BBW tích hợp bộ truyền động điện và mạng truyền thông, cho phép điều chỉnh linh hoạt hiệu suất phanh, cảm giác bàn đạp và phân phối lực phanh điện tử Điều này giúp cải thiện thời gian phản ứng, đặc biệt trong điều kiện nhiệt độ thấp Hệ thống cũng dễ dàng tích hợp các tính năng như tránh va chạm, kiểm soát ổn định, kiểm soát hành trình phanh và hỗ trợ phanh khi bó cứng.
- Các ưu điểm của hệ thống phanh BBW được liệt kê như sau [1]:
+ Tiếng ồn và rung động thấp
+ Loại bỏ các bộ phận cơ khí, thủy lực phức tạp, nặng nề.
+ Cải thiện hiệu quả và ổn định kiểm soát phân phối lực phanh.
+ Tăng cường khả năng chẩn đoán của hệ thống phanh.
+ Thích ứng dễ dàng hơn với các hệ thống hỗ trợ như ABS, ESC,TCS…
+ Giảm chi phí trong giai đoạn thiết kế, lắp ráp và bảo trì.
+ Tiết kiệm không gian và giảm thiểu trọng lượng xe.
+ Loại bỏ các vấn đề về môi trường liên quan đến hệ thống phanh thủy lực truyền thống.
Mặc dù hệ thống phanh BBW mang lại lợi ích và hiệu quả, độ tin cậy và an toàn vẫn là ưu tiên hàng đầu Để đảm bảo an toàn, các hệ thống phanh BBW cần có các biện pháp dự phòng cho nguồn điện, cảm biến, cơ cấu chấp hành và thông tin xử lý Ngoài ra, việc thiết lập quy định phát hiện lỗi và quản lý khả năng chịu lỗi là rất cần thiết.
2.1.3 Cấu tạo và nguyên lí hoạt động
- Hệ thống phanh BBW gồm 5 phần chính:
1 Bộ điều khiển phanh bánh xe WBCU.
2 Mô-đun bàn đạp phanh BPFE và giao diện bàn đạp phanh BPIU.
3 Hệ thống quản lý năng lượng.
4 Hệ thống giao tiếp thông tin.
5 Bộ kiểm soát trung tâm CCU.
Hình 2.1 Cấu tạo hệ thống Brake By Wire
Bộ điều khiển phanh bánh xe WBCU (Wheel Brake Control Units) [2]
Hình 2.2 Cấu tạo bộ điều khiển phanh bánh xe WBCU
- Bộ điều khiển phanh cơ điện EMB (ElectroMechanical Brake) bao gồm: caliper, động cơ DC không chổi than và bộ truyền động.
Bộ truyền động đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát lực phanh của bánh xe, yêu cầu có độ rung cao và khả năng chịu nhiệt Ngoài ra, bộ truyền động cần phải chống lại xâm nhập nước, va đập và các tác nhân hóa học, đồng thời duy trì khả năng bảo trì và hoạt động hiệu quả từ nguồn cung cấp năng lượng.
Động cơ DC không chổi than được thiết kế đặc biệt để duy trì hiệu suất ổn định ngay cả ở nhiệt độ cao, với kích thước nhỏ gọn, hoạt động êm ái, mô-men xoắn cao và độ gợn mô-men xoắn thấp.
Caliper bao gồm cơ cấu hộp số, vít bi, cảm biến lực và vị trí, cùng với phanh đỗ điện tích hợp trên bánh răng motor, có thể lắp cho cả calipers phía trước và phía sau Thiết bị điện tử EMB được gắn trên bề mặt caliper và được đặt xa nguồn nhiệt để điều khiển motor hiệu quả.
Hình 2.3 Cấu tạo bộ caliper
Mô-đun bàn đạp phanh BPFE (Brake Pedal Feel Emulator) và giao diện bàn đạp phanh BPIU (Brake Pedal Interface Unit) [2]
Hình 2.4 Mô-đun bàn đạp phanh BPFE
- BPFE và BPIU tạo thành phần kiểm soát của trình giao diện điều khiển Các yêu cầu của BPFE là:
+ Chuyển yêu cầu đầu vào thành tín hiệu điện.
+ Cung cấp và phản hồi yêu cầu của người lái về mức độ phanh.
+ Được thiết kế để đáng tin cậy.
- BPFE nhận ra yêu cầu bằng sự thay đổi tốc độ lò xo và bộ giảm xóc với 2 cảm biến áp suất và 1 cảm biến dịch chuyển.
BPIU giám sát hệ thống phanh, bao gồm bàn đạp phanh và công tắc phanh đỗ xe, nhằm đảm bảo tính độc lập trong quá trình phanh Nó cũng thực hiện điều hòa tín hiệu và đóng vai trò là cầu nối giao tiếp giữa người dùng, bộ điều khiển trung tâm (CCU) và bộ điều khiển phanh bánh xe (WBCU).
Các cảm biến trong bàn đạp phanh được thiết kế để giảm thiểu ảnh hưởng của tín hiệu lỗi BPIU nhận nguồn điện 12V dự phòng và tích hợp ba bộ xử lý cảm biến của BPFE, giúp cải thiện hiệu suất hoạt động trong các tình huống lỗi thông qua ba tín hiệu mạng CAN.
Hình 2.5 Điều khiển lỗi của BPIU
Hệ thống quản lý năng lượng [2]
- Hệ thống quản lý năng lượng được chia thành hai nhóm: kiến trúc điện và kiến trúc năng lượng.
+ Kiến trúc điện: bao gồm quản lý năng lượng và các hệ thống truyền thông con.
Việc triển khai BBW bao gồm một mạng với bốn WBCU (bộ điều khiển phanh bánh xe), một CCU (bộ điều khiển trung tâm), BPIU (bộ giao diện bàn đạp phanh) và hai PSD (phân phối nguồn và tín hiệu) WBCU và CCU được kết nối qua mạng giao tiếp FlexRay, trong khi năng lượng được phân chia giữa phía trước và phía sau của xe, với PSD 1 cung cấp năng lượng cho phía trước.
BPIU hoạt động như một nút bàn đạp, giúp diễn giải nhu cầu phanh của chương trình điều khiển Nó cung cấp dữ liệu đầu vào qua ba tín hiệu mạng CAN, mỗi tín hiệu chứa ba giá trị yêu cầu phanh để WBCU thực hiện điều khiển hiệu quả.
Hình 2.6 Sơ đồ cấu trúc điện
+ Kiến trúc năng lượng: có cấu hình nguồn bao gồm các nguồn 12 volt và 42 volt.
Các yêu cầu cho kiến trúc năng lượng được xác định là:
Có thể chuyển đổi thành năng lượng cơ học cho lực phanh.
Phải cung cấp nguồn điện từ 2 nguồn độc lập.
Kiểm soát phân phối năng lượng cho WBCU và BPIU.
Có nguồn cung cấp năng lượng dự trữ khi năng lượng chính bị cạn kiệt.
Cung cấp các cảnh báo về mức năng lượng.
- Hệ thống đạt được các yêu cầu trên bao gồm pin nhiên liệu và pin kim loại niken.
Hình 2.7 Sơ đồ cấu trúc năng lượng
Pin 42 volt là quá trình chuyển đổi điện áp từ nguồn cung cấp chính 300 volt xuống 42 volt cho các hệ thống, được thực hiện bởi hai mô đun năng lượng cao (APM) Nguồn điện này cung cấp cho bộ trung tâm điện Bus (BEC), giúp phân phối năng lượng và bao gồm mạch phát hiện hồ quang để tự động vô hiệu hóa điện năng khi có sự cố như đứt dây hoặc nối đất Tất cả các thành phần này được kết hợp thành bộ phân phối tín hiệu nguồn (PSD), trong đó PSD 1 chủ yếu bao gồm pin nhiên liệu, APM 1 và BEC.
1 PSD 2 bao gồm pin kim loại niken, APM 2 và BEC 2 MABX được sử dụng để phối hợp hoạt động giữa hai hệ thống PSD DBSA chuyển đổi năng lượng giữa các PSD, trong trường hợp có lỗi PSD toàn bộ chiếc xe được cung cấp năng lượng từ PSD còn lại.
Pin 12 volt là nguồn cung cấp năng lượng dự phòng, tương tự như pin 42 volt Năng lượng cơ bản của pin 12 volt được tạo ra từ việc tiêu thụ hydro, sản sinh ra điện và nước thông qua pin nhiên liệu (FCPS), phục vụ cho hai hệ thống BEC 12 volt.
Hệ thống giao tiếp thông tin [2]
Hệ thống phanh cho phép hoạt động ở hai chế độ: cục bộ và từ xa Trong chế độ cục bộ, WBCU sử dụng dữ liệu từ mạng CAN để tính toán và kiểm soát lực phanh cần thiết Trong khi đó, CCU điều phối các hoạt động phanh từ xa, tích hợp các chức năng phanh cao cấp như ESP, ABS, TCS và phanh đỗ xe.
Bộ kiểm soát trung tâm CCU (Central Control Unit) [2]
Hình 2.8 Bộ kiểm soát trung tâm CCU
Thiết bị điều khiển trung tâm (CCU) là một thiết bị tích hợp cao, đóng vai trò là cửa ngõ cho nhiều tính năng nâng cao và điểm tích hợp cho BBW Các nhiệm vụ chính của CCU bao gồm việc quản lý và điều phối các chức năng khác nhau trong hệ thống.
+ Kho lưu trữ trung tâm cho tất cả các chẩn đoán.
+ Điều khiển đèn chẩn đoán.
+ Cổng chức năng phanh cấp cao: kiểm soát ổn định điện tử, kiểm soát lực kéo, phục hồi lỗi cấp cao…
+ Các chức năng đỗ xe thông minh: giữ và khởi động khi đậu trên đồi.
Hệ thống ABS (Antilock Braking System)
Hệ thống phanh ABS cải thiện độ ổn định của xe và giảm quãng đường phanh, giúp lốp không bị bó cứng Khi tài xế phanh đột ngột, vô lăng vẫn có thể xoay, cho phép người lái dễ dàng điều khiển và dừng xe một cách an toàn.
Cơ cấu phanh đĩa bao gồm các thành phần chính như càng phanh, xy lanh con, má phanh và đĩa phanh Đĩa phanh quay cùng tốc độ với bánh xe, trong khi càng phanh, piston xy lanh con và má phanh được cố định trên xe Khi áp lực dầu từ đường dầu chính đến xy lanh con, nó sẽ tác động lên xy lanh con, ép má phanh vào đĩa phanh Sự tiếp xúc giữa má phanh và đĩa phanh tạo ra lực ma sát, giúp phanh bánh xe hiệu quả.
Hình 2.16 Cấu tạo cơ cấu đĩa phanh
Bàn đạp phanh có vai trò quan trọng trong việc khuếch đại lực phanh từ người lái đến buồng trợ lực phanh thông qua cơ cấu đòn bẩy Ngoài ra, bàn đạp phanh còn được trang bị công tắc báo phanh, giúp thông báo cho người sử dụng và các hệ thống khác trong xe nhận tín hiệu phanh.
Xe Tucson được trang bị hệ thống trợ lực phanh chân không, bao gồm cơ cấu trợ lực phanh và bơm chân không Cơ cấu này bao gồm các thành phần như buồng áp suất, cần điều khiển van, van khí, van điều khiển, van chân không và piston trợ lực, giúp cải thiện hiệu suất phanh.
Hình 2.17 Cấu tạo trợ lực phanh
- Bơm chân không: được nối với buồng áp suất không đổi để tạo độ chân không cho cho các buồng áp suất.
Xy lanh chính là bộ phận quan trọng trong hệ thống phanh, có chức năng chuyển đổi lực đạp phanh thành áp suất dầu Áp suất này sẽ tác động lên các má phanh để tạo ra lực phanh hiệu quả Bên trong xy lanh chính có các thành phần như piston, lò xo hồi và cupben, giúp đảm bảo quá trình phanh diễn ra một cách chính xác và an toàn.
Hình 2.18 Xy lanh chính và bình chưa dầu
Điều khiển điện tử hệ thống phanh ABS
Hình 2.19 Cấu tạo hệ thống điều khiển điện tử ABS
- Cụm tín hiệu đầu vào:
+ Cảm biến tốc độ bánh xe (loại Hall) [4]:
Cảm biến Hall được cấu tạo từ một nam châm vĩnh cửu, một phần tử bán dẫn, và một IC Hall có chức năng khuếch đại và chuyển đổi tín hiệu Thiết bị này gồm hai dây: một dây cấp nguồn từ ECU và một dây tín hiệu ra, đồng thời cũng là dây cấp mát.
Đĩa rotor là kim loại có từ tính, được khắc rãnh, được gắn trên trục đầu ra bánh xe.
Hình 2.20 Nguyên lí hoạt động của cảm biến tốc độ
Nguyên lý hoạt động của hệ thống dựa trên nam châm vĩnh cửu tạo ra từ trường khép kín qua phần tử bán dẫn Hall Khi bánh xe quay, rotor cũng quay theo cùng tốc độ, khiến các răng trên rotor đi qua từ trường của nam châm và làm thay đổi từ thông qua phần tử bán dẫn Hiệu ứng Hall sẽ tạo ra dòng điện một chiều với điện áp rất nhỏ, sau đó IC sẽ khuyếch đại và chuyển đổi dòng điện này thành dạng xung vuông, với mức thấp là 7mA và mức cao là 14mA.
+ Cụm công tắc đèn phanh: được gắn ở bàn đạp phanh, có chức năng gửi thông báo tín hiệu đạp phanh của người lái đến ECU điều khiển phanh
ECU kiểm soát trượt (ABS ECU) là bộ điều khiển trung tâm, nhận tín hiệu từ cảm biến tốc độ để đánh giá mức trượt giữa các bánh xe và mặt đường khi phanh Nó điều khiển các van điện từ của bộ chấp hành và tích hợp các bộ điều khiển phanh như ABS, ESC và TCS.
Hình 2.21 Ecu điều khiển trượt và bộ chấp hành
Bộ chấp hành bao gồm 4 van điện từ giữ áp (ISV), 4 van điện từ giảm áp (OSV), 2 van một chiều điện tử (ESV), 1 motor một chiều, 2 bơm dầu, 2 buồng chứa dầu và các van một chiều khác.
Hình 2.22 Cấu tạo bộ chấp hành ABS
Van điện từ giữ áp (ISV) là loại van điện từ thường mở, hoạt động khi có điện cung cấp cho cuộn dây, tạo ra lực từ hút piston và đóng van lại Chức năng của van một chiều là đưa dầu phanh trở về xylanh chính khi bàn đạp phanh được nhả.
Hình 2.23 Mạch dầu khi van điện từ giữ áp hoạt động
Van điện từ giảm áp (OSV) là loại van thường đóng, hoạt động bằng cách sử dụng cuộn dây để tạo ra lực từ, hút piston và mở van khi có điện Chức năng chính của van là đưa dầu từ xylanh con về buồng chứa, giúp điều chỉnh áp suất trong hệ thống.
Hình 2.24 Mạch dầu khi van điện từ giảm áp hoạt động
+ Van kiểm soát lực kéo (TCV): là van điện từ loại thường mở, có cấu tạo tương tự van điện từ giữ áp và van điện từ giảm áp.
Hình 2.25 Cấu tạo van kiểm soát lực kéo (TCV)
Van một chiều điện tử (ESV) là loại van điện từ thường đóng, hoạt động bằng cách mở ra khi có nguồn điện cung cấp Chức năng chính của ESV là bơm hút dầu từ xylanh chính, từ đó tạo áp lực dầu cần thiết để phanh bánh xe.
Hình 2.26 Cấu tạo van một chiều điện tử (ESV)
+ Hoạt động của bộ chấp hành phanh ABS:
Dựa vào tín hiệu từ bốn cảm biến tốc độ bánh xe, ECU điều khiển trượt sẽ tính toán tốc độ từng bánh và kiểm tra tình trạng trượt của chúng.
ECU điều khiển trượt điều chỉnh áp suất dầu cho từng xylanh bánh xe thông qua các van điện từ trong bộ chấp hành phanh, tương ứng với ba chế độ: tăng áp, giữ áp và giảm áp, nhằm cải thiện tình trạng trượt.
2.2.3 Nguyên lý hoạt động hệ thống ABS
Khi phanh bình thường (ABS không hoạt động)
Lực phanh từ bàn đạp phanh được tăng cường bởi trợ lực phanh, giúp gia tăng áp suất dầu trong xy lanh chính Điều này tạo ra đường dầu áp suất cao đến bộ chấp hành phanh ABS, đảm bảo hiệu suất phanh tối ưu và an toàn cho xe.
Hệ thống kiểm soát lực kéo TCS (Traction Control System)
Hệ thống này nhằm ngăn chặn hiện tượng bánh xe quay trơn khi tăng tốc Mô men xoắn tối đa được truyền đến bánh xe phụ thuộc vào lực ma sát giữa mặt đường và lốp xe Khi mô men xoắn vượt quá giới hạn cho phép, bánh xe có nguy cơ quay trơn.
Để hệ thống kiểm soát ổn định (TCS) hoạt động hiệu quả, cần đảm bảo các điều kiện như: bề mặt đường phải có nhựa đường, độ trơn của bề mặt đường cần được kiểm soát, và cần chú ý đến việc tăng tốc khi quay vòng hoặc đột ngột Hệ thống cũng phải hoạt động tốt khi mặt đường trơn trượt cả hai bên hoặc một bên, cũng như khi xe di chuyển trên các đoạn đường dốc.
Hệ thống TCS giúp ngăn chặn hiện tượng trượt bánh xe khi người lái tăng ga quá mạnh, đặc biệt khi khởi động hoặc tăng tốc trên bề mặt trơn trượt Bằng cách điều khiển phanh thủy lực và kiểm soát trượt, ECU phối hợp với ECM để điều chỉnh công suất động cơ, từ đó tạo ra dẫn động phù hợp với điều kiện lái xe và đảm bảo khả năng tăng tốc an toàn khi khởi động.
- Hệ thống TCS dùng chung chấp hành phanh ABS để điều khiển lực kéo.
Hình 2.52 Mô tả hoạt động của TCS
2.4.2 Vị trí các bộ phận và chức năng
2.4.2.1 Vị trí các bộ phận
- Hệ thống TCS gồm 3 cụm bộ phận chính sau đây: Cụm tín hiệu đầu vào, hộp điều khiển, bộ chấp hành.
- Bộ điều khiển thủy lực điện tử là một phần không thể tách rời của hệ thống ECU kiểm soát trượt.
- Các cảm biến tốc độ bánh xe ở mỗi bánh xe sẽ gửi các tín hiệu tốc độ mỗi bánh xe về bộ điều khiển ECU kiểm soát trượt.
- Bộ điều khiển ECU kiểm soát trượt nhận được một nguồn cung cấp điện liên tục từ cực IG1 với điện áp làm việc từ 11V-14V.
Khi bật công tắc IG, bộ điều khiển ECU kiểm soát trượt sẽ được cấp điện, và đèn cảnh báo trượt sẽ sáng lên để kiểm tra hệ thống TCS Nếu hệ thống TCS hoạt động bình thường, đèn cảnh báo trượt sẽ tắt trong khoảng 3-5 giây.
Hệ thống TCS và ABS sẽ được ECU kiểm tra liên tục để đảm bảo hoạt động ổn định Nếu phát hiện lỗi trong hệ thống TCS, một mã lỗi chẩn đoán sẽ được tạo ra, đồng thời đèn cảnh báo ABS và đèn cảnh báo trượt sẽ sáng lên, khiến hệ thống ngừng hoạt động.
- Các van điện từ TCS dùng chung với van điện từ của hệ thống phanh ABS, có thêm hai van điện từ ngắt xy lanh phanh chính.
- Hệ thống TCS sẽ kết hợp với các hệ thống ABS, EBD và ECM điều khiển động cơ.
ECU kiểm soát trượt (TCS) đánh giá điều kiện chuyển động dựa trên tín hiệu từ cảm biến tốc độ trước và sau, cùng với tín hiệu vị trí bướm ga từ ECU và ECT Nó gửi tín hiệu điều khiển đến bộ chấp hành bướm ga và bộ chấp hành phanh, đồng thời thông báo cho ECU động cơ và ECT rằng TCS đang hoạt động Nếu hệ thống TCS gặp sự cố, đèn cảnh báo trượt sẽ bật để cảnh báo người lái Khi ở chế độ chẩn đoán, hệ thống hiển thị mã lỗi để xác định hư hỏng.
Công tắc cắt ESC OFF cho phép người lái dễ dàng ngừng hoạt động của hệ thống TCS chỉ với một lần bấm Nếu giữ nút trong 3 giây, hệ thống điều khiển ổn định xe (ESC) sẽ được tắt hoàn toàn.
ECM điều khiển động cơ nhận tín hiệu từ ECU để kiểm soát trượt và điều chỉnh góc mở bướm ga thông qua bộ chấp hành, từ đó điều khiển công suất động cơ một cách hiệu quả.
- Cảm biến vị trí bướm ga: Phát hiện góc mở bướm ga và gửi tín hiệu tới ECM điều khiển động cơ.
Bộ chấp hành phanh ABS điều khiển áp suất dầu đến các xy lanh phanh của bánh xe phía sau bên trái và bên phải, dựa trên tín hiệu từ ECU kiểm soát trượt.
- Đèn cảnh báo trượt: Báo cho người lái biết hệ thống TCS đang hoạt động và báo cho người lái biết có hư hỏng trong hệ thống.
Hình 2.54 Sơ đồ điều khiển TCS
- Khi xe bắt đầu khởi hành hay tăng tốc đột ngột trên đường trơn trượt thì:
+ Các bánh xe chủ động có ma sát thấp nhất sẽ bắt đầu trượt đầu tiên.
+ Khi tốc độ bánh xe bị trượt quay đạt 8.5km/h, TCS bắt đầu can thiệp bằng cách áp dụng phanh vào các bánh xe bị trượt quay
+ Khi bánh xe được hãm lại, lực kéo được truyền thêm cho các bánh xe khác, nhưng các bánh xe vẫn bám trên đường.
Hệ thống TCS giúp ngăn chặn sự trượt quay của bánh xe chủ động bằng cách điều khiển mô men phanh, từ đó nâng cao khả năng tăng tốc và ổn định cho xe.
Khi các bánh xe chủ động có xu hướng trượt quay do mô men xoắn động cơ quá lớn, áp suất trong xy lanh bánh xe sẽ được tăng cường để ngăn chặn tình trạng trượt này Sự trượt quay được phát hiện thông qua các cảm biến tốc độ bánh xe.
2.4.3.1 Chu trình điều khiển lực kéo
Hình 2.55 Đồ thị điều khiển hệ thống TCS
- Giai đoạn 1: giai đoạn phát hiện bánh xe bị trượt quay.
- Giai đoạn 2: giai đoạn này xu hướng bánh xe bị trượt quay sẽ được giảm tốc.
- Giai đoạn 3: giai đoạn khi sự giảm tốc bánh xe là dưới ngưỡng quy định và độ trượt giảm xuống ngưỡng trượt.
- Giai đoạn 4: giai đoạn khi tốc độ bánh xe nằm trong ngưỡng trượt.
- Giai đoạn 5: giai đoạn khi sự tăng tốc bánh xe vượt ngưỡng quy định và độ trượt vượt qua ngưỡng trượt.
Các giai đoạn này được lặp lại nhằm điều khiển bánh xe, trong khi ngưỡng trượt được điều chỉnh ở mức tối thiểu để đạt được sự tăng tốc tối ưu.
Khi bề mặt đường có hệ số ma sát thấp, các bánh xe có thể trượt quay Khi tốc độ trượt quay đạt 6.5 km/h, hệ thống ABS ECU sẽ gửi tín hiệu đến bộ điều khiển động cơ (ECM) để hạn chế mô men xoắn của động cơ, nhằm ngăn chặn tình trạng trượt quay ở các bánh xe khác.
Giới hạn mô men xoắn của động cơ ban đầu cho phép bánh xe trượt quay, sau đó giảm dần cho đến khi tốc độ xe đạt 22km/h Khi đạt tốc độ này, giới hạn mô men xoắn của động cơ lại tăng lên và hệ thống phanh được áp dụng.
2.4.4 Hoạt động của bộ chấp hành thủy lực
Áp suất dầu do bơm tạo ra được điều chỉnh bởi van điện từ cắt xi lanh phanh chính để đạt áp suất cần thiết Các xilanh phanh ở bánh xe dẫn động được điều khiển để tăng, giữ và giảm áp suất nhằm kiểm soát mức độ trượt Van điện từ giữ áp và van điện tử giảm áp phanh sau hoạt động theo hệ thống ABS và EBD, trong khi van điện từ giữ áp và van điện tử giảm áp phanh trước ở chế độ không kích hoạt.
Hình 2.56 Tổng quan về mạch thủy lực
2.4.4.1 Trong quá trình phanh bình thường (không hoạt động)