TÌM HIỂU hệ THỐNG PHANH ABS, TCS, VSC TRÊN một số DÒNG XE TOYOTA

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
BỘ MÔN ĐỘNG CƠ
******

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP
TÌM HIỂU HỆ THỐNG PHANH ABS, TCS, VSC
TRÊN MỘT SỐ DÒNG XE TOYOTA

GVHD
SVTH
LỚP
MSSV

: HUỲNH PHƯỚC SƠN
: NGUYỄN VĂN THÁI
: 10505QP2
: TC5. K7 05541

Đà Nẵng, tháng 12/2013


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
TP.HCM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
BỘ MÔN KHUNG GẦM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

HKI / NH 2013-2014
TP. Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 11 năm 2013

NHIỆM VỤ TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
1. Họ tên sinh viên:NGUYỄN VĂN THÁI
MSSV:
TC5.K7 05541
Cán bộ hướng dẫn:

Lớp:10505QP2

GV.ThS. HUỲNH PHƯỚC SƠN

2. Tên đề tài:
TÌM HIỂU HỆ THỐNG PHANH ABS, TCS, VSC
TRÊN MỘT SỐ DÒNG XE TOYOTA
3. Nội dung thực hiện:
1/ Tổng quan vấn đề nghiên cứu;
2/ Nghiên cứu và trình bày cấu tạo, hoạt động của một số hệ thống ABS,
TCS,VSC trên một số dòng xe Toyota;
3/ Kết luận.
4. Sản phẩm đề tài:01 tập thuyết minh và 02 đĩa CD nội dung đề tài.
5. Ngày giao đề tài: 01/11/2013.
Ngày nộp đề tài: 25/12/2013.

TRƯỞNG BỘ MÔN

GV.ThS. HUỲNH PHƯỚC SƠN

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

GV.ThS. HUỲNH PHƯỚC SƠN


Lời cảm ơn!

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Trường Đại học sư
phạm Kỹ thuật TP. HCM, Trường Cao đẳng nghề Quân khu5 - Bộ
quốc phòng, đặc biệt là quý thầy cô Khoa cơ khí động lực Trường
Đại học sư phạm kỹ thuật TP. HCM đã tận tình giảng dạy và
truyền đạt kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu trong
những năm học vừa qua.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô của các
trường đại học liên kiết giảng dạy đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận
lợi để có thể sớm hoàn thành quyển tiểu luận này.
Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn
ThS Huỳnh Phước Sơn đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ trong
suốt quá trình thực hiện tiểu luận này.
Em xin gửi lời cảm ơn tới các giảng viên biện luận đã giúp
đỡ em để hoàn thành cuốn tiểu luận này.
Cuối cùng là lời cảm ơn sâu sắc đến các thầy giáo, cô giáo,
thủ trưởng cơ quan đơn vị và bạn đồng nghiệp đã động viên khích
lệ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để hoàn thành nhiệm vụ được
giao.
Tác giả

Nguyễn Văn Thái

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng 12 năm 2013
Giáo viên hướng dẩn

ThS: Huỳnh Phước Sơn


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN


...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
TP. HCM, Ngày … tháng … năm 2013


MỤC LỤC
DANH MỤC TỪ KÍ HIỆU, VIẾT TẮT.....................................................................8
DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH ẢNH....................................................................8
LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................ 11
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH ABS.................................12
CHƯƠNG II.NGHIÊN CỨU VÀ TRÌNH BÀY VỀ CẤU TẠO, HOẠT ĐỘNG

CỦA MỘT SỐ HỆ THỐNG ABS, TCS, VSC TRÊN MỘT SỐ DÒNG XE
TOYOTA.................................................................................................................... 58
CHƯƠNG III.KẾT LUẬN........................................................................................98
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................99
..................................................................................................................................... 99
..................................................................................................................................... 99



TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP

DANH MỤC TỪ KÍ HIỆU, VIẾT TẮT
STT
1
2
3
4

Kí Hiệu
ABS
TCS
VSC
ECU

Mô Tả
Hệ Thống Chống Bó Cứng
Hệ Thống Điều Khiển Lực Kéo
Hệ Thống Điều Khiển Ổn Định

Hộp tự động điều khiển

DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH ẢNH
STT

Tên hình ảnh, Bảng biểu

Trang

1

Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống phanh ABS trênxe

7

2

Hình 1.2 Sơ đồ đơn giản một mạch điều khiển phanh ABS

8

3

Hình 1.3 diễn biến quá trình kiểm soát đồ trượt theo gia tốc bánh xe

10

4

Hình 1.4 Đồ thị mối quan hệ giữa lực phanh và hệ số trượt

11

5

Hình 1.5 hệ thống bám dọc và vùng tối ưu với độ trượt khi phanh

13

6

14

7

Hình 1.6 Phạm vi điều khiển của ABS theo góc trượt bánh xe.
Hình 1.7 Chu trình điều khiển kín của ABS.

8

Hình 1.8 Sơ đồ trạng thái không gian biểu diễn hoạt động của ABS.

16

9

Hình 1.9 Lưu đồ thuật toán hoạt động của ABS.
Hình 1.10 Quá trình điều khiển của ABS.

16

11

Hình 1.11 Moment xoay xe quanh trục đứng do sự chênh lệchlực
phanh ở hai bánh xe trước.

19

12

Hình 1.12 Sơ đồ cấu tạo một hệ thống ABS trên xe.

20

13

Hình 1.13 Sơ đồ khối các cụm chức năng của ABS.

21

14

Hình 1.14 Sơ đồ điều khiển của hệ thống ABS.

21

15

Hình 1.15 Cảm biến tốc độ bánh xe

22

16

Hình 1.16 Cấu tạo cảm biến tốc độ

23

17

Hình 1.17 Hoạt động của cảm biến tốc độ bánh xe

23

18

Hình 1.18 Vị trí và cấu tạo cảm biến giảm tốc.

24

19

Hình 1.19 Các chế độ hoạt động của cảm biến giảm tốc.

24

10

Hệ Thống Phanh ABS, TCS, VSC Trên Một Số Dòng Xe Toyota

15

19

Trang 8


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP

20

Hình 1.20 Hộp Điều Khiển Điện Tử

25

21

Hình 1.21 Các chức năng điều khiển của ECU.

26

22

Hình 1.22 Sơ đồ mạch điện ABS

27

23

Hình 1.23 Điều khiển chống hãm cứng bánh xe khi phanh.

28

24

Hình 1.24 Cấu tạo bộ chấp hành

29

25

Hình 1.25 Sơ đồ bộ chấp hành thủy lực.

30

26

Hình 1.26 Chế độ phanh bình thường (ABS không hoạt động).

30

27

Hình 1.27 Pha giảm áp.

31

28

Hình 1.28 Pha giữ áp.

31

29

Hình 1.29 Pha tăng áp.

32

30

Hình 1.30 Sơ đồ bộ chấp hành thủy lực loại 8 van điện 2 vị trí.

32

31

Hình 1.31 Hoạt động mạch thủy lực trong của một hệ thốn

34

32

34

33

Hình 1.32 Hoạt động mạch thủy lực trong của một hệ thống

Hình 1.33 Hoạt động mạch thủy lực trong của một hệ thống

34

Hình 1.34 Hoạt động mạch thủy lực trong của một hệ thốn

36

35

Hình 1.35 Sơ đồ điều khiển các relay
Hình 1.36 Tổ Hợp Hệ Thống TCS Trên ÔTô
Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350.
Hình 2.2 Sơ đồ bố trí hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350.
Hình 2.3 Sơ đồ dẫn động hệ thống phanh ABS.
Hình 2.4 Giai đọan tăng áp suất.
Hình 2.5 Giai đoạn giảm áp suất.
Hình 2.6 Giai đoạn giữ áp suất.
Hình 2.7 Giai đoạn tăng áp suất tiếp theo.
Hình 2.8 Biểu đồ mô tả quá trình điều khiển tốc độ bánh xe khi

36

36
37
38
39
40
41
42

43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53

phanh.
Hình 2.9 Sơ đồ điện của hệ thống ABS.
Hình 2.10 Sơ đồ rơle điều khiển ABS.
Hình 2.11 Cấu tạo hệ thống phanh ABS trên xe Camry
Hình 2.12 Cảm biến tốc độ bánh xe
Hình 2.13 Cảm biến gia tốc phanh
Hình 2.14 Cảm biến gia tốc phanh
Hình 2.15 Bộ chấp hành phanh ABS
Hình 2.16 Bộ chấp hành phanh ABS
Hình 2.17 Chế độ "giảm áp"

Hệ Thống Phanh ABS, TCS, VSC Trên Một Số Dòng Xe Toyota

35

38
51
52

53
54
55
56
57
58
60
62
63
64
64
65
65
66
67

Trang 9


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP

54
55

Hình 2.18 Chế độ " giữ"
Hình 2.19 Chế độ " tăng áp"

68

68

56

Hình 2.20 Hệ thống điều khiển lực kéo TCS
Hình 2.21 Chế độ “tăng áp” của TCS
Hình 2.22 Chế độ “giữ” áp của TCS
Hình 2.23 Chế độ “giảm” áp của TSC
Hình2.24 Hệ Thống Điều Khiển Ổn Định VSC
Hình 2.25 Mô tả hoạt độngcủa hệ Thống Điều Khiển Ổn Định VSC

69

57
58
59
60
61
62
63

Hình 2.26 biểu diễn ôtô Khi quay vòng thiếu không có VSC

69
70
70
71
71
72

Hình 2.27 biểu diễn ôtô Khi quay vòng thừa không có VSC

72

64

Hình 2.28: Sơ đồ mạch điện hệ thống phanh ABS + TCS

74

65

Hình 2.29: Vị trí bộ chấp hành bướm ga phụ

75

66

Hình 2.30 Cấu tạo bộ chấp hành bướm ga

75

67

Hình 2.31 Vị trí bướm ga phụ mở hoàn toàn

76

68

Hình 2.32: Vị trí bướm ga phụ mở 50%

76

69

Hình 2.33 Vị trí bướm ga phụ đóng hoàn toàn

76

70

Hình 2.34 Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga

77

71

Hình 2.35 Cấu tạo cụm bơm

77

72

Hình 2.36: Sơ đồ bộ chấp hành phanh TCS khi phanh bình thường

79

73

Hình 2.37 Sơ đồ hoạt động của bộ chấp hành phanh TCS ở chế độ
tăng áp

80

74

Hình 2.38 Sơ đồ hoạt động của bộ chấp hành phanh TCS ở chế độ
giư áp

81

75

Hình 2.39 Sơ đồ hoạt động của bộ chấp hành phanh TCS ở

82

chế độ giảm áp.

76

Hình 2.40 Hoạt động của ABS-ECU&TCS điều khiển tốc độ bánh
xe

83

77

Hình 2.41 Sơ dồ mạch điện điều khiển rơ le phanh chính TCS

84

78

Hình 2.42 Sơ đồ mạch điện điều khiển rơle bướm ga TCS

84

79

Hình 2.43 Sơ đồ mạch điều khiển rơle môtơ bơm

85

80

Hình 2.44 Hệ thống điều khiển lực kéo TCS
Hình 2.45 Chế độ “tăng áp” của TCS

86

81

Hệ Thống Phanh ABS, TCS, VSC Trên Một Số Dòng Xe Toyota

87

Trang 10

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

82
83
84
85
86
87

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP

Hình 2.46 Chế độ “giữ” áp của TCS
Hình 2.47 Chế độ “giảm” áp của TSC
Hình2.48 Hệ Thống Điều Khiển Ổn Định VSC
Hình 2.49 Mô tả hoạt độngcủa hệ Thống Điều Khiển Ổn Định VSC
Hình 2.50 biểu diễn ôtô Khi quay vòng thiếu không có VSC
Hình 2.51 biểu diễn ôtô Khi quay vòng thừa không có VSC

88
88
89
89
90
90

LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, do nhu cầu xã hội ngày càng phát triển, kéo theo
mọi hoạt động trong đời sống xã hội đều phát triển theo xu hướng hiện đại hóa nên
đòi hỏi phải có những phương tiện hiện đại phục vụ cho con người. Do đó song song

với sự phát triển của mọi ngành nghề thì công nghệ ôtô cũng có sự thay đổi khá lớn.
Nhu cầu của con người dần dần được đáp ứng về các mặt tiện nghi, kinh tế, giảm
thiểu ô nhiễm môi trường, … trong đó vấn đề an toàn được đặt lên hang đầu. Ứng

Hệ Thống Phanh ABS, TCS, VSC Trên Một Số Dòng Xe Toyota

Trang 11


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP

dụng thành tựu khoa học kỹ thuật đã đạt được, các nhà sản xuất bắt tay vào nghiên
cứu, chế tạo hệ thống phanh ABS với những tính năng ưu việt: chống bó cứng bánh
xe khi phanh, ổn định hướng, … nhằm hạn chế những tai nạn đáng tiếc có thể xảy ra.
Từ vấn đề đó, với những kiến thức đã học và sự hướng dẫn tận tình của giáo
viên hướng dẫn, em quyết định thực hiện đề tài: “Tìm Hiểu Hệ Thống Phanh ABS,
TCS, VSC Trên Một Số Dòng Xe Toyota".
Trong thời gian thực hiện đề tài do thời gian có hạn và kiến thức còn hạn chế
nên trong quá trình thực hiện không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Em rất
mong sự giúp đỡ, ý kiến đóng góp của quý thầy cô cùng tất cả các bạn để đề tài được
hoàn thiện hơn.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Huỳnh Phước Sơn cùng các thầy cô
giáo trong bộ môn cùng các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án này.

Đà nẵng, ngày 20 tháng12 năm
2013
Sinh viên thực hiện

NGUYỄN VĂN THÁI

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH ABS
1.1.TỔNG QUAN.
Hệ thống phanh (Brake System) là cơ cấu an toàn chủ động của ôtô, dùng để
giảm tốc độ hay dừng và đỗ ôtô trong những trường hợp cần thiết. Nó là một trong
những cụm tổng thành chính và đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển ôtô trên
đường.

Hệ Thống Phanh ABS, TCS, VSC Trên Một Số Dòng Xe Toyota

Trang 12


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP

Khi ôtô phanh gấp hay phanh trên các loại đường có hệ số bám ϕ thấp như
đường trơn, đường đóng băng, tuyết thì dễ xảy ra hiện tượng sớm bị hãm cứng bánh
xe, tức hiện tượng bánh xe bị trượt lết trên đường khi phanh. Khi đó, quãng đường
phanh sẽ dài hơn, tức hiệu quả phanh thấp đi, đồng thời, dẫn đến tình trạng mất tính
ổn định hướng và khả năng điều khiển của ôtô. Nếu các bánh xe trước sớm bị bó
cứng, xe không thể chuyển hướng theo sự điều khiển của tài xế; nếu các bánh sau bị
bó cứng, sự khác nhau về hệ số bám giữa bánh trái và bánh phải với mặt đường sẽ
làm cho đuôi xe bị lạng, xe bị trượt ngang. Trong trường hợp xe phanh khi đang
quay vòng, hiện tượng trượt ngang của các bánh xe dễ dẫn đến các hiện tượng quay
vòng thiếu hay quay vòng thừa làm mất tính ổn định khi xe quay vòng.
Để giải quyết vấn đề nêu trên, phần lớn các ô tô hiện nay đều được trang bị hệ
thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh, gọi là hệ thống “Anti-lock Braking

System” - ABS. Hệ thống này chống hiện tượng bị hãm cứng của bánh xe bằng cách
điều khiển thay đổi áp suất dầu tác dụng lên các cơ cấu phanh ở các bánh xe để ngăn
không cho chúng bị hãm cứng khi phanh trên đường trơn hay khi phanh gấp, đảm bảo
tính hiệu quả và tính ổn định của ôtô trong quá trình phanh.
Nhằm nâng cao tính ổn định và tính an toàn của xe trong mọi chế độ hoạt động
như khi xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, khi đi vào đường vòng với tốc độ cao,
khi phanh trong những trường hợp khẩn cấp,… hệ thống ABS còn được thiết kế kết
hợp với nhiều hệ thống khác:
Hệ thống ABS kết hợp với hệ thống kiểm soát lực kéo - Traction Control
(TSC) làm giảm bớt công suất động cơ và phanh các bánh xe để chống hiện tượng
các bánh xe bị trượt lăn tại chỗ khi xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột. Ngoài ra hệ
thống TSC cũng điều khiển hệ thống phanh để giảm mô men kéo truyền xuống mặt
dường nhằm cải thiện khả năng bám của lốp xe.
Hệ thống ABS kết hợp với hệ thống điều khiển ổn định - Vehicle Stabibity
Control (VSC) tự động điều khiển lực phanh và công suất động cơ phát ra, ngăn
ngừa sự lệch quỹ đạo tại những khúc cua trên những đoạn đường trơn trượt hoặc khi
quay vòng đột ngột. Nó chống lại việc quay vòng thiếu và quay vòng thừa bằng cách
phanh từ bánh xe riêng lẽ thích hợp.
Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc và hỗ trợ rất lớn của kỹ thuật điện tử, của
ngành điều khiển tự động và các phần mềm tính toán, lập trình cực mạnh đã cho phép
nghiên cứu và đưa vào ứng dụng các phương pháp điều khiển mới trong ABS như
điều khiển mờ, điều khiển thông minh, tối ưu hóa quá trình điều khiển ABS.
1.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.2.1. Cấu tạo hệ thống phanh ABS

Hệ Thống Phanh ABS, TCS, VSC Trên Một Số Dòng Xe Toyota

Trang 13

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP

Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống phanh ABS trênxe
Hệ thống phanh ABS có các bộ phận chính sau đây:
ECU điều khiển trượt: Bộ phận này xác định mức trượt giữa bánh xe và mặt đường
dựa vào các tín hiệu từ các cảm biến, và điều khiển bộ chấp hành của phanh. Gần
đây, một số kiểu xe có ECU điều khiển trượt lắp trong bộ chấp hành của phanh.
Bộ chấp hành của phanh: Bộ chấp hành của phanh điều khiển áp suất thuỷ lực của
các xilanh ở bánh xe bằng tín hiệu ra của ECU điều khiển trượt.
Cảm biến tốc độ: Cảm biến tốc độ phát hiện tốc độ của từng bánh xe và truyền tín
hiệu đến ECU điều khiển trượt.
Ngoài ra, trên táp lô điều khiển còn có:
Đèn báo táp-lô: Đèn báo của ABS, khi ECU phát hiện thấy sự trục trặc ở ABS hoặc
hệ thống hỗ trợ phanh, đèn này bật sáng để báo cho người lái. Đèn báo hệ thống
phanh, khi đèn này sáng lên đồng thời với đèn báo của ABS, nó báo cho người lái
biết rằng có trục trặc ở hệ thống ABS và EBD.
Công tắc đèn phanh: Công tắc này phát hiện bàn đạp phanh đã được đạp xuống và
truyền tín hiệu đến ECU điều khiển trượt. ABS sử dụng tín hiệu của công tắc đèn
phanh. Tuy nhiên dù không có tín hiệu công tắc đèn phanh vì công tắc đèn phanh bị
hỏng, việc điều khiển ABS vẫn được thực hiện khi các lốp bị bó cứng. Trong trường
hợp này, việc điều khiển bắt đầu khi hệ số trượt đã trở nên cao hơn (các bánh xe có
xu hướng khoá cứng) so với khi công tắc đèn phanh hoạt động bình thường.

Hệ Thống Phanh ABS, TCS, VSC Trên Một Số Dòng Xe Toyota

Trang 14

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP

Cảm biến giảm tốc: chỉ có ở một số loại xe. Cảm biến giảm tốc cảm nhận mức giảm
tốc của xe và truyền tín hiệu đến ECU điều khiển trượt. Bộ ECU đánh giá chính xác
các điều kiện của mặt đường bằng các tín hiệu này và sẽ thực hiện các biện pháp điều
khiển thích hợp.
Nguyên lý chung của một mạch điều khiển phanh ABS:
Hệ thống phanh của ABS được bố trí cho dẫn động phanh thủy lực và dẫn
động phanh khí nén với các nguyên lý tổng quát như nhau.

Hình 1.2 Sơ đồ đơn giản một mạch điều khiển phanh ABS
1 – cảm biến (Sensor)

4 – xy lanh chính

2 – xy lanh bánh xe

5 - bộ điều khiển(ECU-ABS)

3 – van thủy lực-điện tử (Actuator)
ABS trong hệ thống phanh thủy lực là một hệ thống tự động điều chỉnh áp suất
dầu đưa vào xy lanh bánh xe sao cho phù hợp với chế độ lăn của bánh xe nhằm loại
trừ khả năng trượt lết của bánh xe khi phanh.
Một mạch điều khiển phanh ABS cho một bánh xe bao gồm: xy lanh chính 4,
xy lanh bánh xe 2, cơ cấu phanh (giống như mạch bố trí phanh thông thường), và bố
trí thêm: bộ điều khiển điện tử 5 (ECU); cảm biến đo tốc độ góc bánh xe 1 (Sensor),
van thủy lực điện từ 3 điều chỉnh áp lực dầu phanh (Actuator). Sơ đồ một mạch điều
khiển trình bày trên hình 1.2

Cảm biến tốc độ bánh xe 1 có chức năng xác định tốc độ quay của bánh xe,
làm việc như một bộ đếm số vòng quay, tín hiệu của bộ cảm biến tốc độ được đưa về
bộ điều khiển điện tử (tín hiệu vào ECU – ABS).
Bộ điều khiển điện tử 5 làm việc như một máy tính nhỏ theo chương trình đặt
sẵn. Tín hiệu điều khiển van điện tử (output signal) phụ thuộc vào tín hiệu của cảm
Hệ Thống Phanh ABS, TCS, VSC Trên Một Số Dòng Xe Toyota

Trang 15


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP

biến (input signal) và chương trình vi xử lý, xác định chế độ làm việc của bánh xe
(theo độ trượt), đưa ra tín hiệu điều khiển van điều khiển (cơ cấu thừa hành), thiết lập
chế độ điều chỉnh áp suất dầu phanh ở bánh xe.
Van điều chỉnh áp suất 3 (hay môdun điều khiển áp lực phanh), là cơ cấu thừa
hành của ABS (Actuator). Nhiệm vụ của nó là tạo nên sự đóng, mở đường dầu từ xy
lanh chính đến xy lanh bánh xe tùy thuộc vào tín hiệu điều khiển của ECU – ABS.
Cấu trúc của van điều chỉnh áp suất là các van con trượt thủy lực được điều khiển
bằng điện tử. Sự thay đổi áp suất trong xy lanh bánh xe tạo nên sự thay đổi mômen
phanh bánh xe tiến hành phanh hay nhả phanh.
Ngoài ra trong ABS còn có nguồn bổ sung năng lượng như: bình dự trữ dầu áp
suất thấp, bơm cầu, bình tích năng giảm xung, van an toàn hệ thống.
Nguyên lý làm việc cơ bản của ABS như sau:
Khi bắt đầu phanh, bánh xe quay với tốc độ quay giảm dần, nếu bánh xe đạt
tới giá trị gần bó cứng, tín hiệu của cảm biến chuyển về bộ điều khiển trung tâm.
ECU-ABS lựa chọn chế độ, đưa ra tín hiệu điều khiển van điều chỉnh áp suất (giữ
hay cắt đường dầu từ xy lanh chính tới xy lanh bánh xe), lực phanh ở cơ cấu phanh

không tăng được nữa, bánh xe có xu hướng lăn với tốc độ cao lên, tín hiệu từ cảm
biến lại đưa về ECU-ABS. ECU-ABS cung cấp lệnh điều khiển cụm van thủy lực
điện từ, giảm áp lực phanh, sao cho bánh xe không bó cứng.
Nếu vận tốc góc của bánh xe lại tăng cao, cảm biến tiếp nhận thông tin này
đưa về bộ điều khiển điện tử và lại tăng tiếp áp lực điều khiển, nhờ đó bánh xe lại bị
phanh và giảm tốc độ quay tới khi gần bó cứng. Quá trình xảy ra được lặp lại theo
chu kỳ liên tục, tới khi bánh xe dừng hẳn. Cứ như vậy, hệ thống điện tử kiểm soát chế
độ lăn có trượt của bánh xe, trong lúc vị trí bàn đạp phanh không thay đổi.
Một chu kỳ điều khiển thực hiện khoảng chừng 1/10 s, do vậy ABS làm việc
rất hiệu quả, giúp cho bánh xe luôn nằm trong trạng thái phanh với độ trượt tối ưu,
tránh được hiện tượng bó cứng bánh xe. Quá trình này có thể coi như sự nhấp phanh
liên tục của người lái khi phanh, nhưng mức độ chuẩn xác cao hơn và tần số lớn hơn
nhiều so với người lái xe có kinh nghiệm.
Trong kết cấu thực tế hệ thống được tổ hợp là nhiều mạch (kênh) điều khiển
khác nhau cho từng bánh xe hay một số bánh xe. Để giữ cho các bánh xe làm việc ở

Hệ Thống Phanh ABS, TCS, VSC Trên Một Số Dòng Xe Toyota

Trang 16


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP

vùng có hệ số trượt l0 với lực phanh tối ưu và không xảy ra sự khóa cứng các bánh xe
cần phải điều chỉnh áp suất dầu dẫn đến cơ cấu phanh.
Kiểm soát độ trượt bánh xe:
Việc điều chỉnh được thực hiện nhờ các thông số sau:
- Theo giá trị độ trượt cho trước;

- Theo gia tốc góc của các bánh xe bị phanh;
- Theo giá trị tỷ số giữa vận tốc góc bánh xe với gia tốc chậm dần của nó.Trong thực
tế việc xác định trực tiếp độ trượt rất khó khăn, đặc biệt là khi phanh gấp trên nền
trơn, giá trị độ trượt nhanh chóng vượt quá giới hạn độ trượt tối ưu, bộ ECU của ABS
sẽ tính toán thông qua các giá trị khác như: vận tốc góc, gia tốc góc của bánh xe và
gia tốc dài của xe. Các hệ thống ABS ngày nay sử dụng cảm biến đo vận tốc bánh xe
theo thời gian và xác lập các mối quan hệ sau đây trong ECU: vận tốc tức thời của
bánh xe, gia tốc góc của bánh xe, độ trượt bánh xe.

Hình 1.3 diễn biến quá trình kiểm soát đồ trượt theo gia tốc bánh xe
Phương pháp quản lý độ trượt của bánh xe trên cơ sở các tín hiệu tiếp nhận từ cảm
biến vận tốc bánh xe được giải thích như sau:
Vận tốc chuyển động của ôtô Vxe được hình thành trên cơ sở các vận tốc quay của
các bánh xe bị phanh Vk.
Việc xác định được giá trị gia tốc giới hạn (-a) được xuất phát từ giá trị vận tốc giới
hạn của bánh xe là v (l1) với l1 nằm trong vùng độ trượt tối ưu. Nếu giá trị tuyệt đối
l1 càng lớn (bánh xe bị phanh bó cứng nhiều), giá trị vận tốc giới hạn v (l1) càng nhỏ
và ngược lại. Giá trị giới hạn -a dùng để điều khiển chuyển chế độ tăng áp sang chế
độ giữ áp hay giảm áp.

Hệ Thống Phanh ABS, TCS, VSC Trên Một Số Dòng Xe Toyota

Trang 17


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP

Tại giá trị vận tốc bánh xe, thực hiện chế độ điều chỉnh, tốc độ bánh xe được ghi

nhận là tốc độ đại diện vdd và dùng để kiểm soát giá trị vận tốc giới hạn theo độ trượt
v(l1). Quá trình thay đổi Vdd bám sát quá trình biến đổi vận tốc ôtô, cho tới khi giá
trị Vk = Vdd, Vdd lại lấy theo Vk. Điều này đảm bảo độ trượt nằm sát vùng tối ưu l0.
Khi nhả phanh, bánh xe đạt được gia tốc dương, giá trị giới hạn +a thường thấp hơn
giá trị tuyệt đối của -a, nhằm hạn chế sự tăng gia tốc góc lớn. Giá trị giới hạn +a dùng
để điều khiển chuyển chế độ giữ áp hay giảm áp sang chế độ tăng áp.
Khi xe chuyển động ở tốc độ không đổi, tốc độ của xe và bánh xe là như nhau (nói
cách khác các bánh xe không trượt). Tuy nhiên khi người lái đạp phanh để giảm tốc
độ, tốc độ của các bánh xe giảm từ từ và không thể bằng tốc độ thân xe lúc này đang
chuyển động nhờ quán tính của nó. Sự khác nhau giữa tốc độ thân xe và tốc độ bánh
xe được biểu diễn bằng một hệ số gọi là hệ số trượt.

Hình 1.4 Đồ thị mối quan hệ giữa lực phanh và hệ số trượt
Hình trên chỉ ra các đường đặc tính trượt, thể hiện mối quan hệ giữa hệ số bám dọc
ϕx và hệ số bám ngang ϕytheo độ trượt tương đối λ của bánh xe ứng với các loại
đường khác nhau.
Từ các đồ thị trên, chúng ta có thể rút ra một số nhận xét như sau:
- Các hệ số bám dọc ϕxvà hệ số bám ngang ϕy đều thay đổi theo độ trượt λ . Lúc
đầu, khi tăng độ trượt λ thì hệ số bám dọc ϕxtăng lên nhanh chóng và đạt giá trị cực
đại trong khoảng độ trượt λ =10 ÷ 30%. Nếu độ trượt tiếp tục tăng thì ϕxgiảm, khi
độ trượt λ =100% (lốp xe bị trượt lết hoàn toàn khi phanh) thì hệ số bám dọc ϕx
giảm 20 ÷ 30% so với hệ số bám cực đại. Khi đường ướt còn có thể giảm nhiều hơn
nữa, đến 50 ÷ 60%. Đối với hệ số bám ngang ϕy, sẽ giảm nhanh khi độ trượt tăng, ở
trạng thái trượt lết hoàn toàn thì ϕy giảm xuống gần bằng không.

Hệ Thống Phanh ABS, TCS, VSC Trên Một Số Dòng Xe Toyota

Trang 18

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP

- Hệ số bám dọc đạt giá trị cực đại ϕ x max ở giá trị độ trượt tối ưu λ0 . Thực
nghiệm chứng tỏ rằng ứng với các loại đường khác nhau thì giá trị λ0 thường nằm
chung trong giới hạn từ 10 ÷30 %. Ở giá trị độ trượt tối ưu λ0 này, không những đảm
bảo hệ số bám dọc ϕxcó giá trị cực đại mà hệ số bám ngang ϕy cũng có giá trị khá cao.
- Vùng a gọi là vùng ổn định, ứng với khi mới bắt đầu phanh, vùng b là vùng
không ổn định của đường đặc tính trượt. Ở hệ thống phanh thường, khi độ trượt tăng
đến giới hạn bị hãm cứng λ =100% (vùng b), do thực tế sử dụng ϕx< ϕ x max nên chưa
tận dụng hết khả năng bám (khả năng tiếp nhận phản lực tiếp tuyến Pϕ = Zb. ϕ).
- Ở hệ thống phanh thường, khi phanh đến giới hạn bị hãm cứng λ=100% thì hệ
số bám ngang ϕy giảm xuống gần bằng không, thậm chí đối với loại đường có hệ số
bám dọc cao như đường bêtông khô, nên khả năng bám ngang không còn nữa, chỉ cần
một lực ngang nhỏ tác dụng cũng đủ làm cho xe bị trượt ngang, không tốt về phương
diện ổn định khi phanh.
Như vậy, nếu giữ cho quá trình phanh xảy ra ở độ trượt của bánh xe là λ0 thì sẽ
đạt được lực phanh cực đại Ppmax = ϕxmax Gb, nghĩa là hiệu quả phanh sẽ cao nhất và
đảm bảo độ ổn định tốt khi phanh nhờ ϕyở giá trị cao. Một hệ thống phanh chống hãm
cứng (ABS) được thiết kế để thực hiện mục tiêu này.
1.2.2. Quá trình điều khiển của ABS
Yêu cầu của hệ thống điều khiển ABS
Một hệ thống ABS hoạt động tối ưu, đáp ứng nhu cầu nâng cao chất lượng
phanh của ôtô phải thỏa mãn đồng thời các yêu cầu sau:
- Trước hết, ABS phải đáp ứng được các yêu cầu về an toàn liên quan đến động
lực học phanh và chuyển động của ôtô.
- Hệ thống phải làm việc ổn định và có khả năng thích ứng cao, điều khiển tốt
trong suốt dải tốc độ của xe và ở bất kỳ loại đường nào (thay đổi từ đường bêtông
khô có sự bám tốt đến đường đóng băng có sự bám kém).

- Hệ thống phải khai thác một cách tối ưu khả năng phanh của các bánh xe trên
đường, do đó giữ tính ổn định điều khiển và giảm quãng đường phanh. Điều này
không phụ thuộc vào việc phanh đột ngột hay phanh từ từ của người lái xe.
- Khi phanh xe trên đường có các hệ số bám khác nhau thì moment xoay xe
quanh trục đứng đi qua trọng tâm của xe là luôn luôn xảy ra không thể tránh khỏi,
nhưng với sự hỗ trợ của hệ thống ABS, sẽ làm cho nó tăng rất chậm để người lái xe
có đủ thời gian bù trừ moment này bằng cách điều chỉnh hệ thống lái một cách dễ
dàng.
- Phải duy trì độ ổn định và khả năng lái khi phanh trong lúc đang quay vòng.
Hệ thống cũng phải có chế độ tự kiểm tra, chẩn đoán và dự phòng, báo cho lái xe biết
hư hỏng cũng như chuyển sang làm việc như một hệ thống phanh bình thường.
Phạm vi điều khiển của ABS

Hệ Thống Phanh ABS, TCS, VSC Trên Một Số Dòng Xe Toyota

Trang 19


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP

Mục tiêu của hệ thống ABS là giữ cho bánh xe trong quá trình phanh có độ
trượt thay đổi trong giới hạn hẹp quanh giá trị λo (λ = 10 -30%, trên đồ thị đặc tính
trượt), gọi là phạm vi điều khiển của hệ thống ABS. Khi đó, hiệu quả phanh cao nhất
(lực phanh đạt cực đại do giá trị ϕxmax) đồng thời tính ổn định của xe là tốt nhất ( ϕy đạt
giá trị cao), thỏa mãn các yêu cầu cơ bản của hệ thống phanh là rút ngắn quãng
đường phanh, cải thiện tính ổn định hướng và khả năng điều khiển lái của xe trong
khi phanh. Thực tế giới hạn này có thể thay đổi trong phạm vi lớn hơn, có thể bắt đầu
sớm hơn hay kết thúc trễ hơn tùy theo điều kiện bám của bánh xe và mặt đường.

Hình 1.5 hệ thống bám dọc và vùng tối ưu với độ trượt khi phanh
1- Lốp bố tròn (radial-ply) chạy trên đường bê tông khô.
2- Lốp bố chéo (bias-ply) chạy trên đường nhựa ướt.
3 - Lốp bố tròn chạy trên đường tuyết.
4 - Lốp bố tròn chạy trên đường đóng băng.
Phạm vi điều khiển của hệ thống ABS
Trên hình thể hiện mối quan hệ giữa hệ số bám dọc ϕx và độ trượt λ ứng với các
loại lốp khác nhau chạy trên các loại đường có hệ số bám khác nhau. Phạm vi điều
khiển của hệ thống ABS ứng với từng điều kiện cụ thể là khác nhau. Theo đó, ta thấy
đối với loại lốp bố tròn chạy trên đường bêtông khô (đường cong1) thì giá trị ϕxmaxđạt
được ứng với độ trượt khoảng 10% so với loại lốp bố chéo chạy trên đường nhựa ướt
(đường cong 2) là 30%. Độ trượt tối ưu λo để đạt giá trị hệ số bám cực đại trong hai
trường hợp trên là khác nhau. Vì vậy, phạm vi điều khiển ABS của chúng cũng khác
nhau, trường hợp lốp bố tròn chạy trên đường bêtông khô sẽ có quá trình điều khiển
ABS xảy ra sớm hơn. Tương tự là phạm vi điều khiển của hệ thống ABS đối với loại
lốp bố tròn chạy trên đường tuyết và đường đóng băng (đường cong 3 và 4).

Hệ Thống Phanh ABS, TCS, VSC Trên Một Số Dòng Xe Toyota

Trang 20


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP

Hình 1.6 Phạm vi điều khiển của ABS theo góc trượt bánh xe.
Khi phanh trên đường vòng, xe chịu sự tác động của lực ngang nên các bánh xe
sẽ có một góc trượt α. Đồ thị hình 5.9 thể hiện mối quan hệ giữa hệ số bám dọc ϕx và

hệ số bám ngang ϕy với độ trượt λ ứng với góc trượt α= 2o và α =10o. Ta nhận thấy
rằng khi góc trượt lớn (ví dụ α =10o) thì tính ổn định của xe giảm đi rất nhiều. Trong
trường hợp này hệ thống ABS sẽ ưu tiên điều khiển tính ổn định của xe hơn là quãng
đường phanh. Vì vậy ABS sẽ can thiệp sớm khi hệ số bám dọc ϕxcòn giá trị rất nhỏ (
ϕ x ≈ 0,35 ),trong khi hệ số bám ngang ϕy đạt được giá trị cực đại của nó là 0,8, quá
trình điều khiển này cũng được kéo dài hơn bình thường. Nhờ vậy xe giữ được tính
ổn định khi phanh trên đường vòng, mặc dù quãng đường phanh có thể dài hơn so với
khi chạy thẳng.
Chu trình điều khiển của ABS
Quá trình điều khiển của hệ thống ABS được thực hiện theo một chu trình kín
như hình 5.10. Các cụm của chu trình bao gồm:
- Tín hiệu vào là lực tác dụng lên bàn đạp phanh của người lái xe, thể hiện qua
áp suất dầu tạo ra trong xy lanh phanh chính.
- Tín hiệu điều khiển bao gồm các cảm biến tốc độ bánh xe và hộp điều khiển
(ECU). Tín hiệu tốc độ các bánh xe và các thông số nhận được từ nó như gia tốc và
độ trượt liên tục được nhận biết và phản hồi về hộp điều khiển để xử lý kịp thời.
- Tín hiệu tác động được thực hiện bỡi bộ chấp hành, thay đổi áp suất dầu cấp
đến các xy lanh làm việc ở các cơ cấu phanh bánh xe.
- Đối tượng điều khiển: là lực phanh giữa bánh xe và mặt đường. ABS hoạt
động tạo ra moment phanh thích hợp ở các bánh xe để duy trì hệ số bám tối ưu giữa
bánh xe với mặt đường, tận dụng khả năng bám cực đại để lực phanh là lớn nhất.

Hệ Thống Phanh ABS, TCS, VSC Trên Một Số Dòng Xe Toyota

Trang 21


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP

Hình 1.7 Chu trình điều khiển kín của ABS.
1 - Bộ chấp hành thủy lực;

2 - Xy lanh phanh chính;

3 - Xy lanh làm việc;

4 - Bộ điều khiển (ECU);

5 - Cảm biến tốc độ bánh xe.
Các nhân tố ảnh hưởng: như điều kiện mặt đường, tình trạng phanh, tải trọng
của xe, và tình trạng của lốp (áp suất, độ mòn,…)
Khi phanh chậm, sự giảm tốc của xe thay đổi chậm và nhỏ thì hoạt động của hệ
thống phanh là bình thường (Normal braking), hệ thống ABS không can thiệp. Khi
phanh gấp hay phanh trên đường trơn, gia tốc chậm dần của bánh xe tăng nhanh, có
hiện tượng bị hãm cứng ở các bánh xe, thì ABS sẽ đưa ra tín hiệu điều khiển giảm áp
suất phanh (Decay state) để chống sự lại sự hãm cứng các bánh xe. Sau đó áp suất
phanh sẽ được điều khiển ở các chế độ giữ áp hoặc tăng áp/ giảm áp (Hold or build/
decay), thực hiện chế độ tăng áp chậm hay tăng áp nhanh (slow build or fast build) để
duy trì độ trượt khi phanh nằm trong khoảng tối ưu. Chu kỳ giảm áp – giữ áp – tăng
áp được điều khiển lặp lại phụ thuộc vào tình trạng trượt của các bánh xe. Tùy vào
điều kiện của bề mặt đường, số chu kỳ điều khiển sẽ dao động từ 4 – 10 lần trong
vòng một giây. ABS đạt được tốc độ điều khiển nhanh này nhờ những tín hiệu điện tử
và khả năng đáp ứng, xử lý nhanh của các bộ vi xử lý trong ECU.

Hình 1.8 Sơ đồ trạng thái không gian biểu diễn hoạt động của ABS.

Hệ Thống Phanh ABS, TCS, VSC Trên Một Số Dòng Xe Toyota

Trang 22


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP

Lưu đồ thuật toán chỉ sự hoạt động của hệ thống ABS theo một vòng lặp kín như
sơ đồ hình 1.9. Sau khi kiểm tra và kích hoạt các dữ liệu của hệ thống (reset and
initialize), hệ thống vi xử lý bắt đầu điều khiển hoạt động của hệ thống theo một vòng
lặp (Main loop), tiến hành tính toán tốc độ các bánh xe, tốc độ xe, kiểm tra tình trạng,
khả năng đáp ứng của bộ điều khiển và hệ thống, chọn chế độ làm việc có hay không
có sự can thiệp của ABS. Khi ABS hoạt động sẽ tiến hành phân tích diễn biến của
quá trình phanh thông qua các tín hiệu vào, xác định cách ứng xử và tiến hành điều
khiển các bộ phận chấp hành làm việc theo một chu trình vòng lặp kín.

Hình 1.9 Lưu đồ thuật toán hoạt động của ABS.
Tín hiệu điều khiển ABS
Việc lựa chọn các tín hiệu điều khiển thích hợp là nhân tố chính trong việc
quyết định tính hiệu quả của quá trình điều khiển ABS. Tất cả các xe hiện nay đều sử
dụng các cảm biến tốc độ bánh xe để tạo ra tín hiệu điều khiển cơ bản nhất cho việc
điều khiển quá trình hoạt động của hệ thống ABS. Sử dụng những tín hiệu này, hộp
điều khiển (ECU) sẽ tính ra được tốc độ của mỗi bánh xe, sự giảm tốc và tăng tốc của
nó, tính được tốc độ chuẩn của bánh xe, tốc độ xe và độ trượt khi phanh.
Sự thay đổi gia tốc của bánh xe là một tín hiệu chính, đóng vai trò quan trọng
nhất trong quá trình điều khiển của ABS. ECU sẽ tính toán và xác định các giá trị giới
hạn của sự giảm tốc (-a) và tăng tốc (+a) cho phép có thể có của xe để điều khiển các
chế độ hoạt động của các van điện (solenoids) trong bộ chấp hành.

Hệ Thống Phanh ABS, TCS, VSC Trên Một Số Dòng Xe Toyota

Trang 23


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP

Tốc độ chuẩn của bánh xe khi phanh (vRef) là tốc độ tương ứng với tốc độ bánh
xe dưới điều kiện phanh tối ưu (có độ trượt tối ưu). Để xác định tốc độ chuẩn này, các
cảm biến tốc độ bánh xe liên tục gửi về ECU tín hiệu tốc độ của cả 4 bánh xe. ECU
chọn những giá trị chéo tức
bánh trước phải và sau trái chẳng hạn và dựa vào đây tính tốc độ chuẩn. Một trong
hai bánh xe quay nhanh hơn được dùng để xác định tốc độ chuẩn của bánh xe trong
từng giai đoạn của quá trình phanh.
Độ trượt khi phanh là giá trị không thể đo được một cách trực tiếp nên sử dụng
một tín hiệu tương tự được tính toán trong ECU, gọi là ngưỡng trượt λ1 (đây là một
giá trị vận tốc). Tốc độ chuẩn của bánh xe được sử dụng làm cơ sở cho tín hiệu này.
Ngưỡng trượt λ1 là một tín hiệu quan trọng thứ hai trong quá trình điều khiển của hệ
thống ABS. Vận tốc thực tế của bánh xe khi phanh (vR) được so sánh với ngưỡng
trượt λ1 để hệ thống ABS quyết định các chế độ điều khiển tăng, giữ hay giảm áp suất
phanh trong bộ chấp hành.
Đối với các bánh xe bị động hay các bánh xe chủ động mà khi phanh có cắt ly
hợp thì chỉ cần tín hiệu gia tốc của bánh xe là đủ để điều khiển cho quá trình hoạt
động của ABS. Điều này tuân theo quy tắc ứng xử trái ngược nhau của hệ thống
phanh trong vùng ổn định và không ổn định của đường đặc tính trượt. Trong vùng ổn
định, sự giảm tốc của bánh xe rất nhỏ, tức là nếu lái xe đạp phanh với lực càng tăng
thì xe giảm tốc càng nhiều mà bánh xe không bị hãm cứng. Tuy nhiên ở vùng không
ổn định, thì chỉ cần tăng áp suất phanh thêm một ít cũng đủ làm cho các bánh xe bị
hãm cứng tức thời, nghĩa là sự giảm tốc biến thiên rất nhanh. Dựa trên sự biến thiên

gia tốc này, ECU có thể xác định được mức độ hãm cứng của bánh xe và có điều
khiển thích hợp để duy trì độ trượt khi phanh nằm trong khoảng tối ưu.
Đối với các bánh xe chủ động mà khi phanh không cắt ly hợp và cần số đặt ở vị
trí số 1 hay số 2, động cơ sẽ tác động lên các bánh xe chủ động và tăng một cách
đáng kể moment quán tính khối lượng ở các bánh xe. Nói cách khác, các bánh xe sẽ
ứng xử như thể là chúng nặng hơn rất nhiều. Điều này dẫn đến gia tốc chậm dần bánh
xe thường chưa đủ lớn để có thể coi như là một tín hiệu điều khiển đủ cho ECU có
thể xác định được mức độ hãm cứng của bánh xe. Như vậy, việc điều khiển của ABS
sẽ thiếu sự chính xác. Vì vậy, cần thiết phải dùng một tín hiệu tương tự với độ trượt
phanh để làm tín hiệu điều khiển phụ, và cần kết hợp tương thích tín hiệu này với tín
hiệu gia tốc của bánh xe. Đó chính là ngưỡng trượt λ1.
Trên một số xe có gắn thêm cảm biến giảm tốc đo trực tiếp sự giảm tốc của xe
và cảm biến gia tốc ngang xác định tình trạng quay vòng của xe, các tín hiệu này
được xem như các tín hiệu bổ sung cho tín hiệu gia tốc của bánh xe. Mạch logic trong
ECU tính toán và xử lý tổ hợp dữ liệu này để đạt được quá trình điều khiển phanh tối
ưu.
Quá trình điều khiển của ABS
Đồ thị hình 5.13 biểu diễn quá trình điều khiển điển hình của hệ thống ABS.
Đường vF biểu diễn tốc độ xe giảm dần khi phanh; đường vRef là tốc độ chuẩn của
bánh xe; vR thể hiện tốc độ thực tế của bánh xe khi phanh; đường λ1 là ngưỡng trượt
được xác định từ tốc độ chuẩn vRef. Mục tiêu của ABS là điều khiển sao cho trong quá

Hệ Thống Phanh ABS, TCS, VSC Trên Một Số Dòng Xe Toyota

Trang 24


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP

trình phanh giá trị tốc độ thực tế của bánh xe vRcàng sát với tốc độ chuẩn vRef càng tốt
(nhớ rằng vRef là tốc độ bánh xe khi phanh dưới điều kiện phanh tối ưu), tức nó phải
nằm trên ngưỡng trượt λ1.
Trong giai đoạn đầu của quá trình phanh, áp suất dầu ở các xylanh bánh xe tăng
lên và sự giảm tốc của các bánh xe cũng tăng lên. Giai đoạn này tương ứng với vùng
ổn định (a) trong đường đặc tính trượt, lúc này tốc độ của bánh xe vR bằng với tốc độ
chuẩn vRef .
Ở cuối giai đoạn 1, sự giảm tốc của bánh xe bắt đầu thấp hơn ngưỡng đã chọn ( a). Lập tức các van điện trong bộ chấp hành ABS chuyển sang chế độ giữ áp suất. Ap
suất dầu trong các xy lanh phanh bánh xe chưa giảm ngay vì sự trễ trong quá trình
điều khiển, nên sự giảm tốc tiếp tục vượt qua ngưỡng (- a).
Ở cuối giai đoạn 2, tốc độ của bánh xe vR giảm xuống dưới ngưỡng λ1 . Van điện
trong bộ chấp hành chuyển sang chế độ giảm áp, kết quả là áp suất phanh giảm cho
đến khi bánh xe tăng tốc trở lại lên gần ngưỡng (- a).
Ở cuối giai đoạn 3, gia tốc của bánh xe vượt lên trên ngưỡng (- a) một lần nữa,
van điện trong bộ chấp hành lại chuyển sang chế độ giữ áp với thời gian dài hơn. Do
đó, ở thời điểm này, gia tốc của xe tăng lên và vượt qua ngưỡng (+a). Ap suất phanh
vẫn giữ không đổi.
Ở cuối giai đoạn 4, gia tốc của xe vượt qua ngưỡng giới hạn (+a), lập tức hộp
ECU điều khiển van điện chuyển sang chế độ tăng áp trong giai đoạn 5.
Trong giai đoạn 6, áp suất phanh được giữ không đổi một lần nữa vì gia tốc
bánh xe vẫn còn trên ngưỡng (+a). Ở cuối giai đoạn này gia tốc của bánh xe xuống
dưới ngưỡng (+a), điều này cho thấy các bánh xe đã đi vào vùng ổn định của đường
cong đặc tính trượt, tức đã nằm trên ngưỡng trượt λ1 .

Hình 1.10 Quá trình điều khiển của ABS.
vF - Tốc độ xe ; vRef - Tốc độ chuẩn bánh xe;
vR - Tốc độ thực tế của bánh xe;

λ1 – Ngưỡng trượt.

Áp suất phanh được tiếp tục tăng lên từng nấc một trong giai đoạn 7 để giảm tốc
độ của xe cho đến khi gia tốc giảm dần của bánh xe xuống dưới ngưỡng (- a) ở cuối

Hệ Thống Phanh ABS, TCS, VSC Trên Một Số Dòng Xe Toyota

Trang 25