Hệ thống phanh dầu xe con

18. Hệ thống phanh dầu xe con
18.1 Cấu trúc tiêu chuẩn
Hệ thống phanh thủy lực xe con có nhiệm vụ giảm tốc độ của xe theo ý đồ của lái xe
một cách an toàn theo những tiêu chuẩn tối thiểu, ví dụ ECE R12H. Các mô men phanh
được tạo ra tại các bánh xe sinh ra các lực phanh truyền qua lốp-đường phải bảo đảm
xe chuyển động theo quỹ đạo mong muốn của lái xe. Điều kiện để đạt được yêu cầu đó
là sự phân bố tương ứng mô men phanh giữa cầu trước và sau, giữa bánh phải và
bánh trái theo tải trọng thẳng đứng tác dụng lên bánh xe. Cấu trúc ban đầu của hệ
thống phanh có bộ cường hóa nhằm tăng lực phanh ở các bánh xe; việc phân bố mô
men phanh dựa vào phân bố tải trọng ra các cầu (tải trọnh tĩnh) và nhờ bộ điều hpòa
lực phanh theo tải trọng động. Nhờ các cảm biến và môđun điều khiển lực phanh điện
tử, mô men phanh được cấp cho các bánh xe một cách hợp lý, không phụ thuộc lực
bàn đạp của lái xe, như ABS. Điều đó mở ra nhiều khả năng, ngoài chức năng phanh
thuần túy, hệ thống phanh có vai trò to lớn trong hệ thống hỗ trợ lái xe. Để phanh ô tô
trong hệ thống phanh thủy lực xe con, lái xe tác dụng vào bàn đạp tạo ra lực pedal, là
điểm tương tác người-máy. Hệ thống phanh xe con bao gồm các phần tử với các chức
năng tương ứng sau:
-

Truyền lực phanh chân ( lực bàn đạp),
Cường hóa lực phanh,
Lực phanh được biển đổi dưới dạng áp suât/ thể tích,
Truyền dẫn áp suất/thể tích,
Biến đổi áp suất/thể tích ra lực phanh ở các bánh xe.

Hình 18.1 Khả năng bố trí hệ thống phanh thủy lực


Nhiệm vụ mô đun hóa lực phanh được thực hiện nhờ các mô đun giữa cường hóa
phanh và cơ cấu phanh tại bánh xe. Để xác định mô men phanh phanh chính, người ta
sử dụng các cảm biến để xác định các trạng thái chuyển động của xe khi phanh

(hình18.1).
Các thành phần cơ bản của hệ thống phanh xe con gồm:
-

-

Khối pedal và bàn đạp phanh,
Cường hóa phanh,
Hệ thống phanh điện tử gồm:
+ 4 cảm biến số vòng quay,
+ Cảm biến gia tốc dọc và ngang,
+ Cảm biển vận tốc góc quay thân xe quanh trục z,
+ Cảm biến góc quay vô lăng.
Cơ cấu phanh,
Lốp.

Chức năng: Chức năng của một hệ thống phanh hiện đại nhằm đáp ứng các trạng thái
phanh khác nhau. Lực bàn đạp của lái xe, có trợ lực của cường hóa chân không,
cường hóa thủy lực, cường hóa điện, tào ra áp suất phanh cho hai dòng phanh độc lập,
bảo đảm độ tin cậy của hệ thống.
Cường hóa phanh: Bộ trợ lực cường hóa lực bàn đạp của lái xe cho hệ thống. Bộ trợ
lực làm nhẹ lực tác động của lái xe và tăng khả năng an toàn. Hiện tại thường có hai
loại cường hóa:
-

Cường hóa chân không và
Cường hóa thủy lực.

Cường hóa chân không, hình 18.3, là loại hai buồng (tandem).
Mặc dù có kích thước lớn, nhưng do tận dụng năng lượng chân không của các động cơ

xăng, giá thành thấp nên nó được sử dụng phổ biến. Buồng chân không có thể nối trực
tiếp với cổ hút của động cơ và cũng có thể tách rời đối với động cơ Diesel hoặc động
cơ xăng phun trực tiếp hoặc động cơ xăng tăng áp. Độ lớn của cường hóa nằm trong
khoảng 7” đến 11”. Với các xe lớn, cần lực cường hóa lớn nên người ta thiết kế hai
buồng chân không. Thông thường độ lớn 7”/7” đến 10”/10” là đủ. Hình 18.3 là cấu trúc
một bộ cường hóa chân không điều khiển điện tử. Nhằm giảm tiêu hao nhiên liệu,
người ta hạn chế sử dụng quá mức độ chân không ở cổ hút, vì vậy có xu hướng tăng
đường kính bộ cường hóa, nhưng bất lợi là không gian bố trí khó khăn.
a) Bộ cường hóa tích cực ( Bộ cường hóa điều khiển điện tử):
Bộ cường hóa tích cực (hình 18.3) được điều khiển điện tử không phụ thuộc lái xe,
được sử dụng vào một số chức năng khác như trong hệ ESP, hỗ trợ phanh điện tử


EBA, ACC. Điều khiển họat động của cường hóa nhờ cuộn nam châm điện, khi được
cấp điện sẽ điều khiển đóng mở van đĩa. Trước hết hai buồng chân không và buồng
làm việc được đóng kín; khi cấp điện, buồng làm việc được mở thông với khí trời, khi
đó cường hóa làm việc không phụ thuộc lái xe.Để nhận biết chắc chắn cho lái xe,
người ta thiết kế thêm công tắc đèn báo.

Hình 18.3 Cường hóa chân không tandem điều khiển điện tử

Hình 18.4 Cường hóa cơ
b) Bộ cường hóa cơ khí


Khi đạp phanh đột ngột, phanh gấp, nhờ quán tính của các viên bi trong cường hóa,
van đĩa dịch chuyển nhiều hơn gia trị ngưỡng, lỗ van tự mở ngay cả khi lực bàn đạp
giảm, và ngay lập tức lực bàn đạp được cường hóa lớn nhất, không chỉ tỷ lệ với lực
bàn đạp.
Cường hóa thủy lực:

Hình 18.5 Cường hóa thủy lực xe đặc chủng

Ưu điểm của cường hóa thủy lực là kích thước nhỏ. Ngoài ra cường hóa thủy lực còn
có lợi thế bổ trợ dầu do dầu chịu nén nhất là khi phanh với áp suất lớn. Do yêu cầu về
độ tin cậy các hệ thống phanh theo luất định là hai dòng. Vì vậy, xy lanh chính là xy
lanh kép. Để cân bằng dầu trong hệ thông khi nhiệt độ thay đổi hoặc khi má phanh bị
mòn, người ta thiết kế bình dự trữ. Pit tông ngăn hai buồng. Buồng thứ nhất liền với
thanh đẩy, cấp dầu cho dòng thứ nhất; buồng thứ hai cấp dầu cho dòng thứ hai, cũng
gọi là dòng bơi. Khi một dòng bị rò, hành trình bàn đạp sẽ phải di chuyển dài hơn làm
cho pít tông di chuyển để bịt cửa ra của dòng bơi trước khi áp suất tăng trong dòng thứ
nhất. Áp suất/thể tích dầu được dẫn đến xy lanh bánh xe tạo ra các lực ép các má
phanh tạo ra các mô men ma sát (mô men của cơ cấu phanh), truyền xuống lốp tạo ra
lực tương tác ở bề mặt tiếp xúc lốp-đường, gọi là lực phanh tạo ra gia tốc phanh.

Bình cân bằng
Bình cân bằng chứa dầu dự trữ bổ sung khi dầu hao hụt do má phanh mòn, bảo đảm
cân bằng thể tích khi phanh với các chế độ khác nhau, nhằm hạn chế sự lọt khí khi mặt
phẳng dầu thấp hơn cửa van.Phía trên cùng có một cửa thông khí để xả khí nhưng bảo
đảm dầu không phụt ra ngoài phòng khi gặp tai nạn có thể bén lửa. Dầu dự trữ cũng
còn bổ sung cho dẫn động ly hợp thủy lực, cấp dầu cho bơm dầu trong hệ thống điều


khiển ổn định hay cấp dầu trong hệ thống cường hóa thủy lực. Để bảo đảm cho áp
suất trong hệ thống phanh bằng 0 khi nhả phanh, trong bình chứa có một ống thông ra
khí trời. Để kiểm tra mức dầu tối thiểu cần có cửa sáng chỉ mức tối thiều; nhiều khi phải
có công tắc đèn báo mức dầu tối thiểu lên bảng điều khiển.
Dầu phanh
Dầu phanh là vật truyền năng lượng giữa xy lanh chính qua van điều khiển áp suất đến
các xy lanh bánh xe. Ngoài ra dầu phanh còn có nhiệm vụ bôi trơn các chi tiết như phớt

chắn dầu, pit tông, xy lanh và bảo vệ ăn mòn. Dầu phanh có đặc tính háo nước. Khi
tiếp xúc với khí trời, nó hút ẩm và theo thời gian điểm bay hơi bị hạ, do đo khi phanh,
nếu nhiệt độ dầu tăng, nước bốc hới tạo ra bọt khí làm cho hệ thống có độ chậm tác
dụng và áp suất phanh không đủ. Dầu phanh được chế xuất trên gốc dầu Glycol hoặc
Silicon. Dầu phanh ngày nay thường có khả năng được tái chế với điều kiện thu góp
theo chủng loại, làm sạch và xử lý hóa học.
Đường ống dầu phanh
Nối liền các bộ phận của hệ thống phanh là các cứng hoặc mền chịu áp lực. Yêu cầu
của chúng là chịu áp lực, chịu tải cơ học, không giãn nở và không chịu tác động của
dầu, nhiên liệu, axit và ít chịu ảnh hưởng của nhiệt.
Phanh đĩa
Phanh đĩa tạo lực phanh cho bánh xe. Hầu hết phanh trước của xe con đều là phanh
đĩa. Ngày náy các bánh sau cũng trang bị phần nhiều là phanh đĩa. Phanh đĩa là phanh
có lực ép hướng trục. Lực ép của cơ cấu phanh được tạo ra từ xy lanh thủy lực hướng
trục ép vào hai má phanh, ép vào hai mặt của đĩa phanh, còn được gọi là Rotor. Pit
tong và má phanh đều nằm trong một khung của cơ cấu phanh, nằm sát ngoài của đĩa
phanh. Các má phanh tỳ vào đĩa phanh theo chiều quay. Má phanh của xe con chỉ ép
một phần của đĩa phanh. Có hai loại kết cấu cấu khung của cơ cấu phanh đĩa: loại cố
định (hình 18.6) và loại bơi (hình 18.7 và 18.8). Với các xe con loại lớn có cầu sau chủ
động, có đủ không gian bố trí nên thường thiết kế cơ cấu phanh có khung cố định (hình
18.6).
Bộ điều khiển Điện tử-Thủy lực HECU
HECU là bộ điều khiển điện tử- thủy lực trong hệ thống phanh tích hợp ABS/ASR/ESC.
Ta có thể coi nó như một hệ thống van thủy lực được điều khiển điện tử, gồm i) các van
điện trường, bơm thủy lực dẫn động bởi động cơ điện được gọi là HCU (Hydraulic


Hình 18.6 Phanh đĩa khung cố định
1: Đĩa phanh, 2: Ống nối ống dầu, 3: Pit tông, 4: Ốc thóat khí

Hình 18.7 Phanh đĩa kiểu bơi
1: Đĩa, 2: Pit tông, 3: Ống nối ống dầu, 4: Thoát khí, 5: Giá đỡ, 6: Khung


Control Unit): bộ điều khiển thủy lực và ii) các cuộn cảm với ECU (Electronic Control
Unit). Hình 18.10 là cụm HECU của hãng Continental mã MK60. Trong cụm van này có
bơm thủy lực nằm trong khối van, được dẫn động bằng động cơ điện có trục chủ động
lệch tâm. Khi điều khiển ABS, bơm cấp dầu từ bình thấp áp vào xy lanh chính. Van cấp
và xả trong khối van là các van từ trường, cho phép cấp áp riêng biệt cho các bánh xe.
Van nạp (SO) mở khi không cấp điện có hai nhiệm vụ: Một mặt đóng hoặc mở để điều
khiền nối kết giữa xy lanh chính đến từng dòng của các bánh xe; mặt khác cho phép
van hồi mắc song song giảm lực phanh khi lái xe giảm lực bàn đạp mà không phụ
thuộc trạng thái đóng của van điện từ. Van xả (SG) đóng khi không cấp dòng. Khi SG
mở, nó tạo liên thông từ hệ thống về bình thấp áp và giảm lực phanh nhờ giảm áp suất.
Bình áp thấp có vai trò là bình trung gian cấp dầu cho các hệ thống phanh riêng biệt.
Mỗi bánh xe là một dòng và cần một bình thấp áp riêng biệt.
Cụm van thủy lực điện tử HECU có hai kênh nối với cụm van tổng van THz, do HCU
dẫn đến các bánh xe. HECU được thiết kế với nhiều cảm biến riêng rẽ với nhiều chức
năng khác nhau và do vậy có thể trao đổi thông tin với các bộ xử lý khác nhau trong xe
thông qua các mạng như CAN/FlexRay. Với các cụm cơ điện tử như vậy, hệ thống
phanh của xe con ngày nay có thể thực hiện các chức năng an toàn động lực học và
trợ giúp lái xe. Các chức năng đó sẽ được trình bày sau đây.

Hình 18.10 Cụm van thủy lực


Chức năng điều hòa lực phanh điện tử EBV
EBV có chức năng hạn chế bánh sau bị bó cứng khi phanh (phanh quá tải). Nếu các
cảm biến số vòng quay xác định được sự gia tăng hệ số trượt và bánh sau có nguy cơ
bó cứng, thì hệ thống ABS/EBV thông qua hệ thống van hạn chế áp suất tăng với mục

đích hạn chế bánh xe bị bó cưng.
Chức năng ABS
Khi phanh, chỉ có một lực phanh của cơ cấu tương ứng với một hệ số bám. Nếu lái xe
tiếp tục tăng lực bàn đạp để đạt lực phanh cực đại ở một hoặc một số bánh xe thì
những bánh xe đó có xu thế bị bó cứng. Nếu điều đó xẩy ra cho các bánh sau thì xe có
xu hướng trượt ngang, xe mất ổn định, lái xe không thể kiểm soất được chuyển động
của xe. Thông qua các cảm biến số vòng quay, hệ ABS xác định thường trực số vòng
quay các bánh xe. Cùng với việc tính toán vận tốc quy dẫn của xe, các hệ số trượt
được xác định cho từng bánh xe có xu hướng làm bánh xe bó cứng. Trong trường hợp
đó ABS-ECU thông qua HECU giảm mô men phanh tương ứng nhằm giữ cho lực bám
ngang không giảm, bảo đảm cho xe chuyển động ổn định. Mô men phanh sẽ được khi
mà hệ số bám tăng. Như vậy quá trình phanh đã được tối ưu, bảo đảm tính ổn định và
tính lái. Vai trò số 1 của ABS là ổn định phanh và lái.
Chức năng điều khiển lực kéo
Chức năng điều khiển lực kéo ASR (hay TCS Traction Control System) có nhiệm vụ
hạn chế cấp mô men chủ động khi tăng tốc mà bánh xe bị trượt quay. Với mỗi một hệ
số bám, chỉ có một giá trị mô men chủ động tương ứng phù hợp. Nếu mô men vượt
quá mô men bám, bánh xe trượt quay. Khi đó ASR-ECU điều khiển giảm mô men chủ
động cho bánh xe và nó chỉ cho tăng khi hệ số bám tăng tương ứng. Trong trường hợp
hệ số bám bên phải và trái khác nhau, nó có thể tạo ra mô men phanh ở các bánh xe
có hệ số bám cao sao cho mô men chủ động bằng mô men của bánh xe có hệ số bám
thấp. Điều đó bảo đảm cho xe tăng tốc ổn định và tối ưu được quá trình tăng tốc.
Chức năng ổn định: Chương trình ổn định điện tử ESP
Xe có ESP tạo các khả năng phanh các bánh xe nhằm tạo ra mô men quay trục z. Qua
cảm biến vô lăng, các hướng chuyển động mong muốn của lái xe được xác định. Nếu
xe lệch khỏi quỹ đạo, nó bắt đàu quay quanh trục thẳng đứng z. Trạng thái chuyển
động thực của ô tô được xác định nhờ các cảm biến gia tốc dọc, ngang. Mô men phanh
được tạo ra từ một hoặc một số bánh xe tạo ra mô men quay thân xe quanh trục thẳng
đứng, làm xe chuyển động ổn định.

18.2 Cấu trúc hệ thống phanh Thủy lực-Điên EHB
Hình 18.12 là sơ đồ cấu trúc hệ thống phanh EHB cho xe con. Trong hệ thống đó có ba
cụm cơ bản.
-

-

Hệ thống điều khiển với xy lanh chính THz, trong đó có mô đun đặc tính bàn đạp
phanh, cảm biến hành trình bàn đạp phanh và bình cân bằng.
Cụm van thủy lực-điện tử (Hydraulic Control Unit HCU) với hệ thống cấp gồm
động cơ điện, bơm dầu ba pit tông, bình tích với cảm biến hành trình. Khối van
thủy lực có 8 van dạng điều khiển tương tự, 2 van tách và 2 van cân bằng và 6
cảm biến áp suất (hình 18.16).
Bộ điều khiển điện tử ECU

Hình 18.12 Cấu trúc EHB
Khi tác động vào pedal, áp suất tăng trong xy lanh chính tách hẳng với cơ cấu phanh
do van tách bị đóng ngay lập tức và áp suất đó vào trong mô đun pedal. Hành trình
bàn đạp và áp suất đó xác định gia tốc phanh mong muốn. Ở hệ thống phanh truyền
thống, lực bàn đạp được cường hóa trong bộ cường hóa chân không ngay trong cơ
cấu điều khiển và áp suất dầu trong HCU đã được biến đổi trong hệ thống dẫn động,
nghĩa là một quá trình truyền năng lượng đã xẩy ra, trong khi ở hệ thống phanh EHB áp
suất mong muốn trong cơ cấu tác động được xác định nhờ các cảm biến và tín hiệu
“by-wire” điều khiển (điện) được truyền đến ECU (Electronic Control Unit) nhờ hệ dẫn


động. Ở đó các van thủy lực được điều khiển, cấp áp qua các đường ống vào các xy
lanh công tác giống như các hệ thống phanh truyền thống. Hệ thống EHB đem lại nhiều
tiện ích cho lái xe và cho nhà sản xuất. Việc tách pedal ra khỏi xy lanh bánh xe cho lái

xe một cảm giác tối ưu hơn, theo quan điểm môi trường, nhà chế tạo có thể chọn hành
trình bàn đạp và lực bàn đạp bé hơn. Do đó ý đồ của lái xe sẽ được thực hiện nhanh
hơn và tốt hơn cũng như có thể phân bố lực phanh tốt hơn. Việc điều khiển cấp mô
men phanh bảo đảm cho cơ cấu phanh không bị quá tải; phanh quá tải thường xuất
hiện khi lái xe thiếu kinh nghiệm. Do vậy ABS làm việc nhẹ nhàng hơn. Khi loại cường
hóa chân không ra khỏi hệ thống và đưa váo bộ tích áp cao áp làm giảm thời gian
chậm tác động của hệ thống; hệ thống có độ nhạy cao hơn bảo đảm điều khiển cấp áp
cho xy lanh bánh xe chính xác, bảo đảm các chức năng điều khiển trong các hệ EVB
(Elektronische Bremskraftverteilung: phân bố lực phanh điện tử), ABS (Anti-BlockierSystem: Hệ thống chống hãm cứng bánh xe), ASR (Antriebs-Schlupf-Reglung: Điều
khiển lực kéo),ESC (Electronic Stability Control: Điều khiển ổn định), BA
( Bremsassistent: Hỗ trợ phanh).

Các cụm của EHB
Khi thiết kế EHB người ta nhận ra rằng, EHB có các yêu cầu cao hơn ở tính hệ thống,
các bộ phận cấu thành và độ tin cậy của chúng tổng thể hơn so với hệ thống phanh
thông thường. Mỗi một quá trình điều khiển, có các yêu cầu nghiêm ngặt về tuổi thọ,
độ tin cậy đối với phần mền, điện tử, van thủy lực và cảm biến. Với các phanh truyền
thống, tuổi thọ các phần tử đó được xác định cho một số mười ngàn lần làm việc, trong
khi tuổi thọ của các cụm tương ứng phải thiết kế có tuổi thọi hơn một triệu lần làm việc.
Không những cần số lần phanh lớn mà thời gian một tác động cũng dài hơn. Ví dụ khi
vượt một mâp mô lớn, các hệ thống điện tử và van của phanh ABS truyền thống chỉ
làm việc vài lần, trong khi các bộ phận trong hệ EHB phải tác động với tần suất và độ
dài lớn hơn. Điều đó làm cho các van điện từ và các bộ phận khác chịu ứng suất nhiệt
nhiều hơn. Khi chạy trên đường cao tốc vào mùa hè, động cơ nóng hơn, vì vậy các bộ
phận như van, các hệ thủy lực, phần mền được chú ý kiểm tra kỹ lưỡng hơn. Số cảm
biến cũng được sử dụng nhiều hơn, trong đó có hệ chẩn đoán lỗi hệ thống mà không
thể xác định theo phương pháp truyền thống.
Họat động của mô đun đặc tính pedal
Hình 18.13 phải là cụm xy lanh lực của hệ thống phanh EHB, gồm một xy lanh chính
hai buồng, một mô đun đặc tính pedal, bình cân bằng và cảm biến hành trình pedal.

Như đã nêu ở trên, với cụm tổng van của EHB, cảm giác chân phanh của lái xe rất
thỏai mái và nhẹ, hành trình ngắn. Các nghiên cứu chỉ ra đặc tính phi tuyến tăng là hợp


lý. Khi phanh non, hành trình nên lớn mà lực thay đổi it còn khi phanh già, đạp mạnh
pedal, đòi hỏi hành trình ngắn mà lực tăng nhanh.
Cụm van thủy lực-điện từ HECU
Mức độ phanh (ý đồ lái xe) sẽ được cụm van HECU thiết lập và tạo ra áp suất phanh
phù hợp ở các bánh xe. Hãng Continental có thiết kế như hình 18.13, bên trái. Khối van
thủy lực hình khối vuông, trên đó là các đầu nối tới bánh xe và cụm pedal; phía sau là
khối ECU và bên cạnh là chốt cắm; phía trước là động cơ điện, dưới nó là bầu tích áp.
Khi thiết kế hệ thống cấp dầu cao áp gồm bơm, động cơ, tích áp phải bảo đảm đủ
lượng dầu cho các trạng thái phanh. Bơm phải cấp đủ dầu cho phanh ABS ở vận tốc
cực đại còn phần bổ sung khi phanh bó cứng do tich áp đảm nhận
ECU
Bộ điều khiển điện tử ECU đặt sau khối van thủy lực liền với 12 van điện từ. Vỏ ECU
làm bằng nhôm có cánh tản nhiệt. Để tăng khả năng tính, phải có sự tương thích giữa
phần mền với phần cứng, có dung lượng nhớ gấp nhiều lần và tốc độ tính tăng gấp đôi.

Nguyên lý làm việc hệ thống phanh Thủy lực-Điện EHB
Hệ thống phanh Thủy lực-Điện EHB là hệ thống phanh ngoại lực. Đặc điểm cơ bản là:
kích thước nhỏ gọn, thời gian chậm tác dụng bé và có thể mô phỏng đặc tính pedal.
EHB không những ở quá trình phanh non mà kể cả khi phanh già tới hạn trượt, hệ
thống tác động (pedal) cũng được tách khỏi cơ cấu phanh; do vậy đó là hệ không có
phản hồi. Các cụm cơ bản như hình 18.16.
Khi phanh không có sự dẫn động thủy lực trực tiếp giữa cụm pedal và cụm van điều
khiển thủy lực. Áp suất cấp cho bánh xe được lấy từ bình tích áp và được điều khiển
qua hệ thống van thủy lực-điện từ.
So với hệ thống phanh thủy lực truyền thống, EHB có các ưu điểm cơ bản sau:
-

Do có tích áp nên ít bị trễ nên có quãng đường phanh ngắn;
Hệ thống có thể phản ứng nhanh nên có trạng thái phanh và ổn định tối ưu;
Lái xe có cảm giác pedal tối ưu;
Không gây ồn;
Dễ lắp ráp do không cần cường hóa chân không;
Có thể lắp lẫn các cụm cho các xe khác nhau;
Dễ dàng đáp ứng các chức năng khác như ACC;
Có thể thiết kế tích hợp với các hệ điều khiển khác của ô tô.


Hình 18.14 Tích áp

Hình 18.15 Cấu trúc chương trình điều khiển EHB


Hình 18.16 Sơ đồ phanh EHB

Cấu trúc của cụm điều khiển cho phép tích hợp điều khiển giữa ABS và ASR, ESC,
EVB, BA, ACC. Vì lý do an toàn, các cảm biến chuyển vị và áp suất được đo ba lần
khác nhau. Các tín hiệu được gửi cho ECU cùng với các tính hiệu từ pedal để xác đinh
chế độ phanh và ổn định nhằm cấp áp cho các xy lanh bánh xe hợp lý. HCU điều khiển
áp suất phanh thông qua đóng mở các van nạp và xả. Việc cấp dầu cao áp do hệ thống
MPSA, gồm một động cơ điện, một bơm thủy lực ba pit tong và một bộ tích áp, tùy
thuộc vào nhiệt độ mà MPSA có thể tạo ra áp suất dầu 150-180 bar. Phần lớn quá trình
phanh là phanh non nên người ta thiết kế một van cân bằng để bù trừ áp suất trong một
cầu, khi đó áp suất chỉ được điều khiển trong cụm cầu đó, giảm tải cho bơm cấp áp và
ECU. Ngoài ra van bù cũng cho phép lấy tín hiệu chẩn đoán.
Với việc thiết kế nhiều cảm biến, EHB có thể thực hiện các chức năng chẩn đoán và
trong trường hợp EHB có lỗi kỹ thuật , ví dụ thiếu nguồn điện thì EHB vẫn họat động

được thuần thủy lực như hệ phanh thủy lực truyền thống, khi đó van cân bằng và van
tách mở. Đê hành trình bàn đạp lúc có sự có không quá dài, pit tông mô phỏng pedal bị
khóa lại. Khi hỏng bộ tích áp, hệ thống phanh EHB vẫn là việc được nhưng khi đó bơm
phải cấp áp; hệ vẫn còn chức năng “Brake-by-wire”. Khi chức năng “brake-by-wire” bị
phá vỡ, ví dụ khi không có nguồn điện, khi đó vẫn có liên hệ thủy lưc từ bàn đạp tới
bánh xe mà không được cường hóa. Khi đó mô dun pedal bị khóa không có tác dụng


điều khiển nữa, hệ thống trở thành phanh thường. Hệ thống vẫn là hệ hai dòng theo
luật định.
Các chức năng tiềm năng
Đến nay các chức năng của hệ thống phanh điện chủ yếu hỗ trợ lái xe trong các tình
huống cận vất lý, nhằm mở rộng khả năng cho lái xe và giải tỏa tâm lý căng thẳng khi
điều khiển, có cảm giác thoải mái sau vô lăng. Ngoài ra, hệ thống phanh là bộ phận cần
thiết trong ACC. Khi chạy cầm chừng, xe cần tăng tốc và phanh theo khoảng cách an
toàn, cấp mô mem chính xác khi chạy vận tốc bé. Với EHB không cần cường hóa chân
không, tiết kiệm không gian và không làm giảm công suất động cơ. Với EHB còn một
lợi thế là, vì hệ được điều khiển điện tử nên trong tương lai nó được tích hợp với hệ
GCC (Global Chassis Control).

19 Hệ thống phanh Cơ-điện EMB


19.1 Hệ thống phanh Cơ-Điện EMB
Ban đầu hệ thống phanh là cơ, sau đó là thủy lực với hệ thống ABS và chuyển hóa
sang ESP. Ngày nay do yêu câu an toàn ngay càng cao, hệ thống phanh càng được cơ
điện tử hóa “brake-by-wire”. Với hệ EMH thì thực sự hệ thống phanh là “brake-by-wire”
hoàn toàn, tác động phanh của lái xe là truyền dẫn điện; không thủy lực.
Lợi thế của EMB là khả năng điều khiển bằng ngoại lực hoàn toàn, dễ dàng tích hợp
với các hệ hỗ trợ lái xe như GCC, điều khiển phanh đỗ, chống trượt khi phanh trên dốc,

điều khiển ổn định. EMB là hệ phanh khô sạch hoàn toàn, có cảm giác tốt cho lái xe,
không có dao động cho ABS, dễ mô phỏng đặc tính pedal, không cần cường hóa chân
không nên dễ dàng điều khiển ổn định và phanh. Lái xe được tách khỏi dòng năng
lượng truyền với bánh xe và hệ thống phanh không phụ thuộc áp suất chân không.
Cấu trúc hệ thống phanh EMB như hình 19-1 và 19-2. Nguyên lý cơ bản của EMB là
không có phản hồi dòng lực giưa pedal và bánh xe. Vì không có dòng lực cơ/thủy lực
trực tiếp giữa pedal và bánh xe nên tín hiệu điều khiển và nguồn điện được thiết kế dự
trữ hai ac-qui. EMB tạo ra lực tác động (điều khiển) trực tiếp ngay tại bánh xe qua cơ
cấu phanh cơ-điện chứ không phải cơ cầu phanh thủy lực. Động cơ điện tác động vào
một bộ truyền bánh răng để tăng mô men biến mô men quay sang chuyển động tịnh
tiến ép má phanh. Ngoài nguồn năng lượng dự phòng, các hệ thống điện tử điều cũng
được thiết kế dự phòng.

Hình 19.1 Sơ đồ và các cụm EMB


Hình 19.2 Cấu trúc EMB


Hình 19.2b Cấu trúc EMB


19.1.3 Cơ cấu pedal

Hình 19.3 Pedal

Hình 19.4 EMB-pedal


Pedal trong hệ EMB thực chất là pedal điện tử, mô phỏng hành trình và lực bàn đạp

của lái xe. Ngoài ra người ta còn mô phỏng cảm giác lực bàm đạp. Khi bị đâm, pedal tự
phanh (hình 19-4). Đặc tính pedal cũng được mô phỏng hợp lý.

19.1.4 ECU
Cảm biến pedal cấp tín hiệu hành trình và góc pedal cho ECU, cùng với các tín hiệu
khác như vận tốc góc bánh xe, vận tốc góc quay thân xe, gia tốc ngang, tín hiệu công
tắc phanh tay, ECU xác định trạng thái phanh và ổn định để xác định lực phanh cho
từng bánh xe. Để an toàn, người cũng thiết kế hai hệ thống xử lý song song.
19.1.5 Mô đun phanh bánh xe cơ-điện
Mỗi một mô đun phanh bánh xe gồm một cơ cấu ma sát, một cơ cấu chấp hành cơ
điện, và phần điện tử công suất. Cơ cấu ma sát giống phanh thủy lực truyền thống;
thay xy lanh-pit tông bằng cơ cấu chấp hành cơ điện. Mô men phanh được điều khiển
qua hệ số trượt nhờ ECU điều khiển cấp dòng (điện tử công suất) làm quay động cơ
điện trong mô đun phanh cơ điên-tử.
19.1.6 Cảm biến
19.1.7 Nguyên tắc điều khiển
Hệ thống phanh EMH có thể thực hiện tất cả các chức năng phanh trong thực tế yêu
cầu cũng như các chức năng điều khiển ổn định (ABS, EBV, ASR, ESP, BA). Chức
năng ACC được thực hiện không cần có mặt của mô đun pedal. Khe hở má phanh có
thể được điều chỉnh tự động, bảo đảm khe hở chính xác và khi nhả phanh không có mô
men dính.
19.1.8 Cấp nguồn
Do yêu cầu về an toàn, phải có hai ac-qui loại 42 v để bảo đảm độ tin cậy của hệ thống.
Nguồn này không những bảo đảm hệ phanh làm việc mà còn bảo đảm cho hệ thống lái.


Hình 19.5 Mô đun phản hồi pedal

Hình 19.6 Đặc tính pedal với các vận tốc đạp phanh khác nhau

Hình 19.7 Mô đun bánh xe

19.2 Hệ thống phanh lai/Hybrid Bremssystem
Hệ thống phanh lai là hệ thống quá độ giữa phanh thủy lực và EMB. Hệ thống phanh
trước là phanh thủy lực và phanh sau là phanh cơ-điện EMB, có tích hợp với phanh tay
(hình 19-9). Thành phần cấu trúc như hình 19.10. Cơ cấu phanh sau có tích hợp phanh
được chỉ ra trong hinh19.11.

Hình 19.9 Hệ thống phanh tich hợp


Hình 19.10 Cấu trúc phanh tích hợp

19.2.1 Ý tưởng
Thiết kế phanh cơ-điện EMB cho cầu sau có mục giảm kích thước và tăng động lực
học cho phanh sau. Một mặt lợi nữa là cho phép phân bố mô men phanh theo các tỷu
lệ yêu cầu ra các cầu, có thể tích hợp với phanh tay, điều khiển ngoại lực. Bộ cường
hóa chân không cho cầu trước có kích thước nhỏ hơn. Không cần dẫn động dầu ra
sau.
19.2.2 Cấu trúc
Cấu trúc phanh tích hợp như hình 19.9. Hệ thống điều khiển thủy lực (van) chỉ sử dụng
cho cầu trước và cơ cấu phanh trước là phanh đĩa truyền thống. Điều khiển thủy lực chỉ
một cầu. Thực hiện mục đích phanh của lái xe được các cảm biến trong cụm van thủy
lực thực hiện. Hai cơ cấu chấp hành của bánh sau là cơ-điện (EMB). Các cảm biến
điều khiển động lực học không thay đổi, gồm cảm biến số vòng quay bánh xe, góc quay
vô lăng, vận tốc góc thân xe và gia tốc không thay đổi.Phần điều khiển thủy lực hệ động
lực học vẫn do ASR đảm nhận.

19.3 Phanh dừng điện /Elektrische Parkbremse/EPB

EPB được thiết kế có chức năng phanh tự động. Khi xe dừng có thể phanh tĩnh và khi
chạy, phanh động, có vai trò hỗ trợ cho ESP.
19.3.1 Ý tưởng
Phanh dừng điện phanh tự động khi dừng xe không cần tác động của lái xe. Cùng tích
hợp với các hệ thống khác, có thể có không gian rộng trong buồng lại khi không cần
thiết kế các cần điều khiển.
19.3.2 Cấu trúc
Phanh tay điện tử có cơ cấu chấp hành trung tâm (hình 19.12) gồm cơ cấu phanh
(phanh tang trống hoặc phanh đĩa thông dụng), cơ cấu chấp hành trung tâm, ECU điều
khiển, Cơ cấu tác động, động cơ điện và hộp giảm tốc (hình 19.13).
19.3.2.1 Hệ thống phanh dẫn động dây có cơ cấu chấp hành trung tâm (hình
19.12,13).

Hình 19.12 Cơ cấu phanh dừng cơ cấu chấp hành trung tâm


Hình 19.13 Cụm chấp hành trung tâm

19.3.2.2 EPB tác động trực tiếp với cơ cấu phanh tíc hợp

Phanh đĩa đảm nhận vai trò phanh chân, phanh guốc DuoServo đảm nhận vai trò
phanh tay với lực cường hóa lơn nên chỉ cần lực ép bé. Cơ cấu chấp hành được điều
khiển trực tiếp từ EPB-ECU. Cơ cấu chấp hành bao gồm một động cơ điện, một bộ
truyền trục vit (hình 19.15).

Hình 10.14 Phanh tích hợp vơi cơ cấu phanh kép

Hình 10.15 Cơ cấu phanh tích hợp Đĩa-tang trống
19.3.2.3 EPB loại cơ cấu phanh kết hợp

Hình 19.17 Phanh tích hợp có cơ cấu phanh tích hợp
19.3.4 Chức năng của EPB