Tài liệu hệ thống phanh

4.3.3. HƯ thèng phanh t¸i sinh
Phanh tái sinh là một cơ chế phục hồi năng lượng làm chậm phương tiện hoặc vật
thể bằng cách chuyển đổi động năng của nó thành dạng có thể được sử dụng ngay
lập tức hoặc được lưu trữ cho đến khi cần. Hệ thống phanh tái sinh (Regenerative
Braking System – BRS) là một trong những công nghệ hiện đại trong ngành công
nghiệp ô tô.
Hệ thống phanh truyền thống
Bạn phải tiêu hao nhiều nhiên liệu để tạo ra động năng giúp cho xe chuyển động.
Khi phanh những động năng đó chuyển đổi thành nhiệt lượng do ma sát giữa các
chi tiết của hệ thống phanh và biến mất.
Cuối cùng chúng ta phải tái tạo lại động năng đó và tiêu hao thêm nhiên liệu. Hệ
thống phanh tái sinh được cho là giải pháp cho vấn đề này.
Regenerative Braking System (BRS) – Hệ thống phanh tái sinh tiên tiến được sử
dụng cùng với hệ thống phanh truyền thống thơng thường trong xe
điện/hybrid hiện đại. Nó biến đổi động – nhiệt năng của quá trình phanh sinh ra
thành điện để sử dụng lại.

Hệ thống phanh tái sinh
Hệ thống phanh tái sinh (Regenerative Braking System – BRS) được sử dụng trong
các dòng xe điện và hybrid, cũng như trong một vài dòng xe chạy xăng hiện nay.
Phanh tái sinh chuyển đổi động năng thành năng lượng điện cho xe ô tô, giúp tăng
hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu.


Ngay sau khi nhấn chân phanh, máy phát sẽ tạo ra điện để gia tăng lực cản và giảm
tốc độ của xe. Dịng điện được tạo ra sẽ tích tụ trong gói pin, giúp gia tăng vận tốc
xe và phục vụ cho các hệ thống khác.

Sơ đồ nguyên lý làm việc
Khi phanh ở xe hybrid hoặc xe điện, động cơ điện sẽ chuyển sang chế độ máy phát.
Các bánh xe truyền động năng thông qua hệ thống truyền động đến ”máy phát”.

Bất kỳ sự thiếu hụt về lực phanh sẽ được bổ sung bởi hệ thống phanh thủy lực, dựa
trên giá trị lực phanh tái sinh thơng qua ECU kiểm sốt nguồn (HV CPU)
Lực phanh tổng = Lực phanh thủy lực + Lực phanh tái sinh
•

ECU kiểm sốt nguồn (HV CPU) tính tốn giá trị phanh phục hồi dựa trên
trạng thái nạp (SOC) của ắc quy HV

•

Lực phanh phục hồi giảm xuống khi SOC cao vì nó khơng cần phát điện

•

ECU kiểm sốt nguồn (HV CPU) phản hồi kết quả tính tốn của nó tới ECU
điều khiển trượt như giá trị điều khiển phanh phục hồi

Máy phát điện biến một phần lớn của động năng thành năng lượng điện, sau đó
được lưu trữ trong một pin điện áp cao của xe. Đồng thời, điện trở máy phát trong
quá trình tạo ra điện sẽ làm chậm chiếc xe.
Tất nhiên quá trình phanh này diễn ra rất lâu đến khi xe dừng lại. Vì vậy, khi cần
nhiều mơ-men phanh hơn so với máy phát điện có thể cung cấp, hệ thống phanh bổ
sung được thực hiện bằng phanh ma sát.
Ưu điểm
1/ Bảo toàn năng lượng
Bánh đà hấp thụ năng lượng khi phanh thông qua một hệ thống ly hợp làm giảm
tốc độ xe và gia tăng vòng quay bánh xe. Để tăng tốc, một hệ thống ly hợp khác
liên kết bánh đà với hệ thống truyền động, giúp gia tăng vận tốc xe và làm giảm

bánh đà.
2/ Giảm hao mòn
Một hệ thống truyền động điện cũng cho phép phanh tái sinh tăng hiệu quả tiêu thụ
nhiên liệu và giảm mức độ hao mòn cho phanh. Trong phanh tái sinh, khi mô tơ
không nhận điện từ gói pin nữa, nó sẽ đẩy lại vịng quay bánh xe, tận dụng cơ năng
và phục hồi năng lượng tới pin lưu trữ.
3/ Tăng hiệu quả sử dụng nhiên liệu


Mức độ tiêu thụ nhiên liệu của xe thông thường và xe có hệ thống phanh tái sinh
được đánh giá thơng qua một khóa thử nghiệm lái xe phức tạp trong thành phố. Sự
khác biệt được thể hiện khá rõ ràng.
4/ Khơng bị lãng phí nhiệt nhiều
Hệ thống phanh thơng thường áp dụng chế độ ma sát để chuyển đổi cơ năng thành
nhiệt năng. Do đó, xét về góc độ năng lượng, phanh sẽ tạo ra một lượng nhiệt năng
không thể tái sử dụng. Tuy nhiên, hệ thống phanh tái tạo làm chậm tốc độ xe theo
một cách rất khác.
•

Giảm tốc từ hệ thống phanh tái sinh đủ trong hầu hết các trường hợp để làm
chậm xe như mong muốn.

•

Giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và lượng khí thải CO2 – đặc biệt trong các tình
huống giao thơng đơ thị liên quan đến phanh và tăng tốc thường xuyên (xe
hybrid)

•

Tăng đáng kể trong phạm vi hoạt động của xe cho mỗi lần sạc đầy (xe điện)

•

Hạn chế bào mịn các chi tiết phanh cơ khí truyền thống

•

Giảm phát thải bụi phanh

Nhược điểm
•

Chỉ phát huy hiệu quả trong trường hợp giảm tốc ở tốc độ rất thấp. Vì
momen phanh sinh ra từ máy phát điện không đủ để dừng xe lại
trong thời gian ngắn.

•

Hệ thống phanh tái tạo năng lượng có ưu điểm riêng khi xe di chuyển
trong thành phố. Tuy nhiên, mức độ tiêu thụ nhiên liệu của xe lúc này
vẫn cao hơn khi di chuyển trên đường cao tốc.

4.3.4. Hệ thống lái.
Hệ thống lái trên xe hybrid thường dùng hệ thống lái trợ điện giống như hệ
thống lái trên xe dùng động cơ đốt trong truyền thống.


Hệ thống lái trợ lực điện trên xe Kia Optima HEV
Hệ thống lái điện được trang bị trên hầu hết những dòng xe hiện đại nhất, hệ thống

lái trợ lực EPS (MDPS) đóng vai trị quan trọng hỗ trợ người lái điều khiển xe đơn
giản và nhẹ nhàng hơn.
Chức năng và cấu tạo của hệ thống lái trợ lực điện
EPS - Electric Power Steering là một hệ thống có nhiệm vụ tạo ra lực bổ trợ tác
dụng lên cơ cấu dẫn động lái, nhằm duy trì hoặc thay đổi hướng chuyển động của
xe. Hệ thống lái trợ lực điện EPS giúp việc điều khiến tay lái nhẹ nhàng, đơn
giản và mượt mà hơn khi đánh lái, di chuyển ở tốc độ thấp hay rẽ góc 90 độ.
Cấu tạo của hệ thống lái trợ lực điện EPS
Cấu tạo hệ thống lái trợ lực điện EPS
Cấu tạo hệ thống lái trợ lực điện EPS đơn giản hơn so với các loại trợ lực khác.
EPS gồm 6 bộ phận: cảm biến momen, mô tơ điện DC, EPS ECU, ECU động cơ,
cụm động cơ và đèn báo P/S. Mỗi bộ phận thực hiện một nhiệm vụ riêng biệt, đồng
thời liên kết chặt chẽ với nhau để hoạt động như một thể thống nhất.
- Cảm biến momen có tác dụng đo mơ men đánh lái để gửi tín hiệu về hộp điều
khiển. Khi hoạt động, cảm biến phát hiện sự xoắn, tính tốn tác dụng lên thanh
xoắn nhờ vào sự thay đổi điện áp trên đó và đưa tín hiệu điện áp đó về EPS ECU.


Cảm biến mô men
- Mô tơ điện DC hoạt động tạo ra trợ lực tuỳ vào tín hiệu phát ra từ EPS ECU.

Mô tơ trợ lực lái
- EPS ECU vận hành mô tơ DC gắn trên trục lái để tạo ra lực trợ lực căn cứ vào tín
hiệu từ các cảm biến, tốc độ xe và tốc độ động cơ. Tuỳ vào tín hiệu mạnh hay yếu
và EPS ECU sẽ vận hành mô tơ DC với trợ lực phù hợp.


- ECU động cơ hoạt động giúp đưa tín hiệu tốc độ cơ tới EPS ECU.
- Cụm đồng hồ bảng táp lơ sẽ đưa tín hiệu tốc độ xe đến EPS ECU.
- Đèn cảnh báo P/S (trên bảng đồng hồ táp lơ) có nhiệm vụ bật đèn cảnh báo khi hệ

thống hư hỏng.
Do cấu tạo đơn giản và không sử dụng sức mạnh động cơ để hoạt động mà chỉ
dùng lực điện nên những xe được trang bị EPS khi vận hành có thể tiết kiệm từ 2%
- 3% nhiên liệu so với xe cùng loại. Đồng thời, thiết bị này cũng giúp trọng lượng
của xe nhẹ hơn và kiểm soát tay lái tốt hơn, đem đến cảm giác lái tốt hơn khi điều
khiển xe ở tốc độ cao, tạo cho xe sự ổn định và an toàn hơn.
Nguyên lý hoạt động của EPS
Hệ thống EPS hoạt động dựa trên tín hiệu của cảm biến mơ-men nằm trong cụm
trợ lực lái, khi người điều khiển ô tô tác động lên vô lăng thực hiện việc điều
chuyển hướng, dưới tác động của mặt đường thông qua bánh xe, thước lái sẽ tác
dụng lên thanh xoắn nằm trong cụm trợ lực điện.

Sơ đồ khối


Cảm biến mô-men lúc này sẽ bắt đầu hoạt động và tiến hành đo mơ men đánh lái
sau đó gửi về hộp điều khiển. Căn cứ vào tín hiệu được gửi, hộp điều khiển sẽ phát
ra dòng điện điều khiển hoạt động của mô tơ trợ lực với một lực đủ lớn để hỗ trợ
người lái xoay trục lái theo hướng mong muốn.

Sơ đồ hoạt động điều khiển
Nguyên lý hoạt động của hệ thống EPS như sau:
- Nhiệm vụ điều khiển chính là định mức dịng điện: tuỳ giá trị độ xoắn của thanh
lái và vận tốc của xe mà phát ra dòng điện với định lượng phù hợp để cấp tới mô tơ
trợ lực lái.
- Tại điểm bù quán tính, mơ tơ trợ lực lái sẽ hoạt động khi người lái quay vô lăng.
- Điều khiển trả lái giúp kiểm soát lượng trợ lực hồi về của bánh xe sau khi tài xế
đánh hết vô lăng sang một bên.
- Điều khiển giảm rung giúp điều khiển trợ lực khi lái xe quay vô lăng ở tốc độ
cao. Việc này giúp giảm rung trong độ lệch của thân xe.

- Điều khiển bảo vệ quá nhiệt làm nhiệm vụ dự tính nhiệt của mơ tơ dựa trên
cường độ dịng điện và áp lực điện đầu vào. Nếu nhiệt độ của mô tơ và ECU trợ
lực lái (ECU EPS) cao, nó sẽ giảm bớt cường độ dịng điện vào để tránh tình trạng
mơ tơ hoặc ECU bị q nhiệt.