Nghiêm cứu vấn đề chống hầm cứng phanh ABS và ổn định hướng ESC trên công nghệ phanh BRAKE BY WIRE
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (7.53 MB, 103 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU VẤN ĐỀ CHỐNG HÃM CỨNG PHANH ABS
VÀ ỔN ĐỊNH HƯỚNG ESC TRÊN CƠNG NGHỆ PHANH
BRAKE BY WIRE
SVTH :
PHẠM THANH HỒI
MSSV:
15145236
SVTH :
NGUYỄN HỮU TÌNH
MSSV:
15145386
GVHD:
TS. LÂM MAI LONG
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2019
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU VẤN ĐỀ CHỐNG HÃM CỨNG PHANH ABS
VÀ ỔN ĐỊNH HƯỚNG ESC TRÊN CƠNG NGHỆ PHANH
BRAKE BY WIRE
SVTH :
PHẠM THANH HỒI
MSSV:
15145236
SVTH :
NGUYỄN HỮU TÌNH
MSSV:
15145386
GVHD:
TS. LÂM MAI LONG
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2019
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT
TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
TP. Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 03 năm 2019
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: 1. PHẠM THANH HOÀI
MSSV: 15145236
2. NGUYỄN HỮU TÌNH
MSSV: 15145386
Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật ơ tơ
Khóa: 2015-2019
Lớp: 151452C
1. Tên đề tài
NGHIÊN CỨU VẤN ĐỀ CHỐNG HÃM CỨNG KHI PHANH ABS VÀ ỔN ĐỊNH
HƯỚNG ESC TRÊN CÔNG NGHỆ PHANH BRAKE BY WIRE
2. Nhiệm vụ đề tài
- Hiểu rõ về cơ sở lý thuyết và đặc điểm cấu tạo của hệ thống phanh Brake By Wire trên
nền tảng điều khiển chống hãm cứng phanh ABS và ổn định xe ESC.
- Hiểu rõ về các chức năng kiểm soát phanh nhạy cảm Sensotronic Brake Control trên xe
Mercedes E-Class W21 của hệ thống phanh Brake By Wire.
- Kết luận.
3. Sản phẩm của đề tài
- Tập thuyết minh.
4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 22/03/2019
5. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 20/07/2019
TRƯỞNG BỘ MÔN
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
Bộ môn: KHUNG GẦM
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)
Họ và tên sinh viên: PHẠM THANH HOÀI
MSSV: 15145236
Hội đồng:…………
Họ và tên sinh viên: NGUYỄN HỮU TÌNH
MSSV: 15145386
Hội đồng:…………
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU VẤN ĐỀ CHỐNG HÃM CỨNG PHANH ABS VÀ ỔN ĐỊNH ESC
TRÊN CÔNG NGHỆ PHANH BRAKE BY WIRE
Ngành đào tạo: Cơng nghệ Kỹ thuật Ơ tơ
Họ và tên GV hướng dẫn: TS. LÂM MAI LONG
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên (không đánh máy)
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
2. Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN (không đánh máy)
2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
2.2 Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
2.3.Kết quả đạt được:
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
2.4. Những tồn tại (nếu có):
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
3. Đánh giá:
TT
1.
2.
Mục đánh giá
Hình thức và kết cấu ĐATN
Điểm tối
đa
30
Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục
10
Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài
10
Tính cấp thiết của đề tài
10
Nội dung ĐATN
50
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa
học xã hội…
5
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá
10
Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình
đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.
15
Khả năng cải tiến và phát triển
15
Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…
5
3.
Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài
10
4.
Sản phẩm cụ thể của ĐATN
10
Tổng điểm
4. Kết luận:
Được phép bảo vệ
Không được phép bảo vệ
100
Điểm đạt
được
TP.HCM, ngày
tháng 07 năm 2019
Giảng viên hướng dẫn
(Ký, ghi rõ họ tên)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
Bộ môn: KHUNG GẦM
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên phản biện)
Họ và tên sinh viên: PHẠM THANH HOÀI
MSSV: 15145236
Hội đồng:…………
Họ và tên sinh viên: NGUYỂN HỮU TÌNH
MSSV: 15145386
Hội đồng:…………
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU VẤN ĐỀ CHỐNG HÃM CỨNG PHANH ABS VÀ ỔN ĐỊNH ESC
TRÊN CÔNG NGHỆ PHANH BRAKE BY WIRE
Ngành đào tạo: Cơng nghệ Kỹ thuật Ơ tơ
Họ và tên GV phản biện: (Mã GV):.................................................................................................
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
2. Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
3. Kết quả đạt được:
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
4. Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
5. Câu hỏi:
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
6. Đánh giá:
TT
1.
2.
Mục đánh giá
Hình thức và kết cấu ĐATN
Điểm tối
đa
30
Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục
10
Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài
10
Tính cấp thiết của đề tài
10
Nội dung ĐATN
50
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa
học xã hội…
5
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá
10
Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình
đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.
15
Khả năng cải tiến và phát triển
15
Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…
5
3.
Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài
10
4.
Sản phẩm cụ thể của ĐATN
10
Tổng điểm
100
Điểm đạt
được
7. Kết luận:
Được phép bảo vệ
Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày
tháng 07 năm 2017
Giảng viên phản biện
(Ký, ghi rõ họ tên)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỒ ÁN
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU VẤN ĐỀ CHỐNG HÃM CỨNG PHANH ABS VÀ ỔN
ĐỊNH ESC TRÊN CÔNG NGHỆ PHANH BRAKE BY WIRE
Họ và tên Sinh viên: 1. PHẠM THANH HOÀI
MSSV: 15145236
2. NGUYỄN HỮU TÌNH
MSSV: 15145386
Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật ơ tơ
Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của giảng viên hướng dẫn, giảng viên phản biện
và các thành viên trong hội đồng bảo về. Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh đúng theo
yêu cầu về nội dung và hình thức.
Chủ tịch Hội đồng: .....................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
Giảng viên hướng dẫn: ...............................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
Giảng viên phản biện: .................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 07 năm 2019
LỜI CẢM ƠN
- Trong thời gian học tại trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh, chúng
em đã được học hỏi và lĩnh hội nhiều kiến thức quý báu từ quý thầy cô, để làm nền tảng
cho việc nghiên cứu và tiếp cận thêm nhiều tài liệu mới một cách có hiệu quả.
- Trong q trình thực hiện đồ án tốt nghiệp, chúng em xin chân thành cảm ơn:
+ Ban giám hiệu Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh đã tạo điều
kiện cho chúng em theo học lớp đại học chính quy, chuyên ngành Cơ Khí Động Lực.
+ Q Thầy Cơ tham gia giảng dạy lớp Đại học chính quy về đại cương và chun
ngành Cơ khí động lực niên khóa 2015-2019 đã trang bị cho chúng em kiến thức giúp
chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp.
- Thầy hướng dẫn TS. Lâm Mai Long đã chia sẻ những kiến thức, thông tin rất bổ
ích, hướng dẫn tận tình và đặc biệt những lời khuyên quý báu của Thầy cho chúng em
trong thời gian chúng em làm đồ án tốt nghiệp.
- Các Thầy phản biện đóng góp những ý kiến quý báu giúp chúng em hoàn thiện nội
dung đồ án tốt nghiệp
- Th.S Huỳnh Thịnh giảng viên bộ môn khung gầm đã cung cấp cho chúng em
những tài liệu, thông tin chuyên môn quý báu, để từ đó chúng em có cơ sở nghiên cứu
một cách chuyên sâu, hệ thống và tiếp cận tốt với tình hình phát triển thực tế của hệ thống
phanh Brake By Wire.
- Cuối cùng, trong quá trình thực hiện đồ án, do trình độ tiếng Anh cịn hạn hẹp cũng
như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên khó có thể tránh khỏi sai sót, rất mong quý
Thầy Cơ bỏ qua. Qua đó, chúng em cũng rất mong nhận được ý kiến đóng góp của q
Thầy Cơ để chúng em có thể hồn thiện tốt đồ án tốt nghiệp này.
Sinh viên thực hiện
Phạm Thanh Hồi
Nguyễn Hữu Tình
1
TÓM TẮT
- Ở đề tài này, phần đầu chúng em tập trung nghiên cứu về cơ sở lí thuyết và đặc điểm
cấu tạo của hệ thống Brake By Wire trên nền tảng điều khiển chống hãm cứng khi phanh
(ABS) và ổn định xe (ESC). Phần cuối chúng em tập trung nghiên cứu các chức năng kiểm
soát phanh nhạy cảm Sensotronic Brake Control trên xe Mercedes E-Class W21 của hệ
thống phanh Brake By Wire.
- Trong phần đầu chúng em đi sâu vào giới thiệu cấu tạo, ưu nhược điểm và chức
năng các bộ phận của hệ thống Brake By Wire, sau đó là giới thiệu cấu tạo và ngun lí
điều khiển hoạt động của ABS và ESC từ đó suy ra nguyên lí điều khiển Brake By Wire.
- Trong phần cuối chúng em đi sâu vào cấu tạo, các chế độ hoạt động, thiết kế các chi
tiết và kết luận những ưu điểm và hạn chế của kiểm soát phanh nhạy cảm Sensotronic Brake
Control trên xe Mercedes E-Class W21 của hệ thống phanh Brake By Wire.
- Tham khảo tài liệu và tiếp cận với đề tài thông qua internet, tài liệu của hãng, dịch
các bài nghiên cứu khoa học nước ngoài, tổng hợp tài liệu, phân tích và giải quyết vấn đề.
- Kết quả là hiểu rõ về các cấu tạo và nguyên lý hoạt động kiểm soát phanh nhạy cảm
Sensotronic Brake Control của hệ thống phanh Brake By Wire trên xe Mercedes E-Class
W21, những vấn đề đạt được ở hiện tại và những thách thức ở tương lai của hệ thống này
mang lại, nâng cao được vốn tiếng Anh cần thiết và cuốn thuyết minh có thể làm một tư liệu
cho các sinh viên ngành ôtô.
2
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN.......................................................................................................................... i
TÓM TẮT............................................................................................................................... ii
MỤC LỤC............................................................................................................................. iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU...............................................................vi
DANH MỤC HÌNH............................................................................................................. viii
Chương 1 TỔNG QUAN........................................................................................................1
1.1. Lý do chọn đề tài..........................................................................................................1
1.2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu của đề tài...................................................................2
1.3. Phương pháp nghiên cứu..............................................................................................2
Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO CỦA HỆ THỐNG PHANH BBW (Brake By Wire) TRÊN NỀN TẢNG ĐIỀU KHIỂN CHỐNG HÃM CỨNG PHANH ABS (Antiblock Braking System) & ỔN ĐỊNH XE - ESC (Electronic Stability Control).....3
2.1. Hệ thống phanh BBW (Brake By Wire)........................................................................3
2.1.1. Giới thiệu................................................................................................................3
2.1.2. Ưu nhược điểm.......................................................................................................3
2.1.3. Cấu tạo và nguyên lí hoạt động..............................................................................4
2.1.3.1. Cấu tạo.............................................................................................................4
2.1.3.2. Nguyên lí hoạt động.......................................................................................12
2.1.4. Brake By Wire được điều khiển trên nguyên lý nào để phanh xe?.......................12
2.1.4.1. Mơ hình xe hai vết (two-track model)............................................................12
2.1.4.2. Điều khiển ổn định bên và ổn định góc xoay xe thơng qua phanh vi sai........16
2.2. Hệ thống ABS (Antilock Braking System).................................................................19
2.2.1. Chức năng............................................................................................................. 19
2.2.2. Cấu tạo..................................................................................................................19
2.2.3. Nguyên lý hoạt động hệ thống ABS.....................................................................26
2.2.4. Sử dụng và bảo dưỡng hệ thống phanh ABS........................................................29
2.3. Hệ thống cân bằng điện tử ESC (Electronic Stability Control)...................................31
3
2.3.1. Chu trình điều khiển hệ thống ESC......................................................................31
2.3.2. Cấu tạo..................................................................................................................32
2.3.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống ESC...............................................................38
2.3.4. Các trường hợp điều khiển cụ thể của hệ thống....................................................39
2.3.5. Hướng dẫn sử dụng và bảo dưỡng hệ thống ESC.................................................46
2.4. Hệ thống kiểm soát lực kéo TCS (Traction Control System)......................................47
2.4.1. Giới thiệu chung...................................................................................................47
2.4.2. Vị trí các bộ phận và chức năng............................................................................48
2.4.2.1. Vị trí các bộ phận...........................................................................................48
2.4.2.2. Chức năng......................................................................................................49
2.4.3. Q trình điều khiển.............................................................................................50
2.4.3.1. Chu trình điều khiển lực kéo..........................................................................51
2.4.4. Hoạt động của bộ chấp hành thủy lực...................................................................52
2.4.4.1. Trong quá trình phanh bình thường (không hoạt động)..................................53
2.4.4.2. Hoạt động dưới sự điều khiển của hệ thống TCS...........................................53
2.4.5. Hoạt động của ABS/TCS ECU.............................................................................54
2.4.6. Điều khiển tốc độ bánh xe và bộ chấp hành bướm ga...........................................54
Chương 3 KIỂM SOÁT PHANH NHẠY CẢM - SBC (Sensotronic Brake Control) TRÊN
XE MERCEDES-BENZ E-CLASS W211............................................................................56
3.1. Thông số kỹ thuật Mercedes-Benz E-Class W211......................................................56
3.2. Giới thiệu về SBC trên xe Mercedes-Benz.................................................................57
3.2.1. Lịch sử phát triển SBC trên Mercedes-Benz.........................................................57
3.2.2. Sensotronic Brake Control trên Mercedes Benz E-Class W211............................58
3.3. Các bộ phận và cấu tạo của SBC (Sensotronic Brake Control) trên Mercedes-Benz EClass W211........................................................................................................................60
3.3.1. Vị trí các bộ phận của hệ thống............................................................................60
3.3.2. Cấu tạo cơ bản......................................................................................................60
3.4. Hoạt động của SBC (Sensotronic Brake Control) trên Mercedes E-Class W211........61
3.4.1. Phanh trong trường hợp lỗi hệ thống....................................................................62
3.4.2. Phanh khẩn cấp.....................................................................................................63
4
3.4.3. Ổn định lái............................................................................................................63
3.4.4. Phanh khi cua.......................................................................................................65
3.4.5. Sự thoải mái.........................................................................................................66
3.5. Các chức năng bổ trợ SBC (Sensotronic Brake Control)............................................66
3.6. Nguyên lý thiết kế.......................................................................................................67
3.6.1. Hai mức độ nhạy và hiệu chuẩn............................................................................68
3.6.2. Điện tử kỹ thuật số tích hợp và tự kiểm tra...........................................................70
3.6.3. Thiết kế cảm biến.................................................................................................73
3.6.4. Thiết kế chip.........................................................................................................73
3.6.5. Thiết kế điện tử.....................................................................................................74
3.7. Ưu và nhược điểm......................................................................................................75
3.7.1. Ưu điểm................................................................................................................ 75
3.7.2. Nhược điểm..........................................................................................................76
3.8. Tầm nhìn..................................................................................................................... 76
3.9. Kết luận....................................................................................................................... 78
Chương 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ..................................................................................79
4.1. Kết luận....................................................................................................................... 79
4.1.1 Mối quan hệ giữa hệ thống TCS (Traction Control System), hệ thống ABS
(Antiblock Braking System) và hệ thống ESC (Electronic Stability Control)................79
4.1.2. Tổng kết hệ thống phanh BBW (Brake By Wire).................................................80
4.1.3. Hệ thống BBW (Brake By Wire) và sự khác biệt.................................................80
4.2. Kiến nghị.................................................................................................................... 81
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................................83
5
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU
ABD: Automatic Brake Differential
ABS: Anti-lock Braking System
ASR: Acceleration Slip Regulation
BAS: Brake Assist Sytem
BBW: Brake By Wire
CAN: Controller Area Network
EBP: Electronic Brake Proportioning
EMS: Emergencia Medica Soriano
ESC: Electronic Stability Control
EHB: Electric Hydraulic Brake
ECM: Engine Control Module
ECU: Electronic Control Unit
PWM: Pulse-width modulation
SBC: Sensotronic Brake Control
IG: Ignition
TCS: Traction Control System
ON/OFF: Bật/tắt
WBCU: Wheel Brake Control Units
EMB: ElectroMechanical Brake
6
BPFE: Brake Pedal Feel Emulator
BPIU: Brake Pedal Interface Unit
CCU: Central Control Unit
DBSA: Diode Bridge Switch Arrangement
PSD: Power and Signal Distribution
DBD: Driver’s Braking Demand
BEC: Bus Electrical Centre
APM’s: Advanced Power Modules
DBSA: Diode Bridge Switch Arrangement
FCPS: Fuel Cell Power Source
MAX: Micro AutoBox
DANH MỤC HÌN
7
Hình 2.1 Cấu tạo hệ thống Brake By Wire..............................................................................5
Hình 2.2 Cấu tạo bộ điều khiển phanh bánh xe WBCU..........................................................5
Hình 2.3 Cấu tạo bộ caliper.....................................................................................................6
Hình 2.4 Mơ-đun bàn đạp phanh BPFE..................................................................................7
Hình 2.5 Điều khiển lỗi của BPIU..........................................................................................8
Hình 2.6 Sơ đồ cấu trúc điện...................................................................................................9
Hình 2.7 Sơ đồ cấu trúc năng lượng......................................................................................10
Hình 2.8 Bộ kiểm sốt trung tâm CCU..................................................................................11
Hình 2.9 Mơ hình xe hai vết..................................................................................................13
Hình 2.10 Thơng số và giá trị của xe.....................................................................................14
Hình 2.11 Mơ hình 1/4 bánh xe.............................................................................................15
Hình 2.12 Chức năng thành viên của hệ thống BBW áp dụng sơ đồ điều khiển logic mờ....17
Hình 2.13 Cơ sở điều khiển logic mờ khi r = NE..................................................................18
Hình 2.14 Cơ sở điều khiển logic mờ khi r = ZE..................................................................18
Hình 2.15 Cơ sở điều khiển logic mờ khi r = PO..................................................................19
Hình 2.16 Cấu tạo cơ cấu đĩa phanh......................................................................................20
Hình 2.17 Cấu tạo trợ lực phanh...........................................................................................20
Hình 2.18 Xy lanh chính và bình chưa dầu...........................................................................21
Hình 2.19 Cấu tạo hệ thống điều khiển điện tử ABS.............................................................21
Hình 2.20 Ngun lí hoạt động của cảm biến tốc độ.............................................................22
Hình 2.21 Ecu điều khiển trượt và bộ chấp hành..................................................................23
Hình 2.22 Cấu tạo bộ chấp hành ABS...................................................................................23
Hình 2.23 Mạch dầu khi van điện từ giữ áp hoạt động..........................................................24
Hình 2.24 Mạch dầu khi van điện từ giảm áp hoạt động.......................................................24
Hình 2.25 Cấu tạo van kiểm sốt lực kéo (TCV)..................................................................25
Hình 2.26 Cấu tạo van một chiều điện tử (ESV)...................................................................25
Hình 2.27 Mạch điều khiển thủy lực khi phanh hoạt động bình thường................................26
8
Hình 2.28 Sơ đồ điều khiheenr phanh ABS...........................................................................27
Hình 2.29 Mạch điều khiển thủy lực ở chế độ giảm áp.........................................................28
Hình 2.30 Mạch điều khiển thủy lực ở chế độ giảm áp.........................................................28
Hình 2.31 Mạch dầu điều khiển thủy lực ở chế độ tăng áp...................................................29
Hình 2.32 Chu trình điều khiển hệ thống ESC......................................................................31
Hình 2.33 Cảm biến góc lái loại Hall....................................................................................33
Hình 2.34 Tín hiệu góc lái từ hai cảm biến Hall....................................................................33
Hình 2.35 Cảm biến xoay xe kết hợp cảm biến gia tốc........................................................34
Hình 2.36 Cấu tạo cảm biến góc xoay xe..............................................................................35
Hình 2.37 Biểu đồ đặc tính điện áp của cảm biến góc xoay xe.............................................35
Hình 2.38 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến gia tốc ngang...............................36
Hình 2.39 Biểu đồ đặc tính điện áp của cảm biến gia tốc ngang...........................................36
Hình 2.40 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suất xylanh chính....................37
Hình 2.41 Các bộ phận của hệ thống ESC............................................................................38
Hình 2.42 Ngun lí hoạt động của hệ thống........................................................................38
Hình 2.43 Sơ đồ mạch dầu khi phanh bình thường...............................................................40
Hình 2.44 Mơ tả khi ơ tơ vịng thiếu.....................................................................................40
Hình 2.45 Mơ tả mạch dầu khi ơ tơ quay vịng thiếu.............................................................41
Hình 2.46 Mơ tả khi ơ tơ quay vịng thừa..............................................................................42
Hình 2.47 Mơ tả mạch dầu khi ơ tơ quay vịng thừa..............................................................43
Hình 2.48 Mơ tả khi ơ tơ tránh chướng ngại vật....................................................................43
Hình 2.49 Mơ tả mạch dầu khi ô tô tránh chướng ngại vạt khi phanh bánh trái phía sau......44
Hình 2.50 Mơ tả mạch dầu khi ơ tơ tránh chướng ngại vật khi phanh bánh phải phía trước. 45
Hình 2.51 Mơ tả mạch dầu khi ơ tơ tránh chướng ngại vật khi phanh bánh trái phía trước...46
Hình 2.52 Mơ tả hoạt động của TCS.....................................................................................48
Hình 2.53 Sơ đồ hệ thống TCS.............................................................................................48
Hình 2.54 Sơ đồ điều khiển TCS..........................................................................................50
Hình 2.55 Đồ thị điều khiển hệ thống TCS...........................................................................51
Hình 2.56 Tổng quan về mạch thủy lực....................................................................................
9
Y
Hình 3.1 Mercedes-Benz W211............................................................................................56
Hình 3.2 Phân phối lực phanh trên các bánh xe....................................................................58
Hình 3.3 Sơ đồ vị trí hệ thống SBC trên xe...........................................................................60
Hình 3.4 Cấu tạo cơ bản của hệ thống SBC trên xe..............................................................60
Hình 3.5 Sơ đồ khối nguyên lý làm việc của hệ thống SBC..................................................61
Hình 3.6 SBC với ESC..........................................................................................................64
Hình 3.7 Trái: thơng thường Phải: với SBC.........................................................................65
Hình 3.8 Sơ đồ cấu hình chip cảm biến.................................................................................69
Hình 3.9 Mơ phỏng phản hồi cảm biến.................................................................................69
Hình 3.10 Sơ đồ tự kiểm tra và hiệu chuẩn với điện tử kỹ thuật số.......................................71
Hình 3.11 Ví dụ về quy trình hiệu chuẩn có thể....................................................................73
Hình 3.12 Ảnh SEM về cấu trúc chip và hình ảnh tia X của wafer ngoại quan cho thấy thiết
kế cảm biến hình trịn và hình vng....................................................................................74
Hình 3.13 Chi tiết của các bộ phận........................................................................................76
10
Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. Lý do chọn đề tài
- Ngành công nghiệp ô tô trên thế giới ngày nay đang phát triển rất nhanh, có nhiều cơng
nghệ mới được ra đời. Do được thừa hưởng các ứng dụng về công nghệ điện - điện tử hiện
đại, các hệ thống điều khiển trên ô tô ngày nay ngày càng được thiết kế theo kết cấu điện tử
hóa, có độ hồn thiện và chính xác cao.
- Cùng với việc phát triển của ngành ơ tơ thì vấn đề bảo đảm an tồn trong lưu thông cho
người và xe càng trở nên cần thiết. Trên ô tô hiện nay xuất hiện rất nhiều cơ cấu bảo đảm an
toàn như: cơ cấu phanh, dây đai an tồn, túi khí, thiết bị chống va đập,... trong đó cơ cấu
phanh vẫn là cơ cấu đóng vai trị quan trọng nhất. Vì vậy khi thiết kế hệ thống phanh phải
đảm bảo phanh có hiệu quả cao, quãng đường phanh ngắn, an tồn ở mọi tốc độ, góp phần
nâng cao được năng suất vận chuyển hàng hóa.
- Nhiều hệ thống phanh trên ơ tơ ngày nay cũng đang có xu hướng thiết kế theo kết cấu
tự động, các chi tiết điều khiển và dẫn động dần được chế tạo theo hướng điện tử hóa, tiêu
biểu là hệ thống phanh Brake By Wire với kết cấu gọn, khối lượng nhỏ, kết cấu đơn giản dễ
dàng bố trí lắp đặt, độ chính xác cao khi phanh, thời gian xử lí nhanh, quãng đường phanh
ngắn, hiệu quả phanh cao. Vì vậy, hệ thống phanh Brake By Wire có thể được xem là hệ
thống phanh hiện đại nhất hiện nay.
- Sự yêu thích và mong muốn tìm hiểu chi tiết về các cấu tạo và nguyên lý hoạt động
kiểm soát phanh nhạy cảm Sensotronic Brake Control của hệ thống phanh Brake By Wire
trên xe Mercedes E-Class W21.
1
1.2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu của đề tài
- Tìm hiểu về cơ sở lí thuyết và đặc điểm cấu tạo của hệ thống phanh Brake By Wire
trên nền tảng điều khiển ABS và ổn định ESC. Chức năng kiểm soát phanh nhạy cảm
Sensotronic Brake Control trên xe Mercedes E-Class W21 của hệ thống phanh Brake By
Wire.
1.3. Phương pháp nghiên cứu
- Tham khảo tài liệu: thông qua tài liệu đào tạo của hãng Mercedes-benz, các bài nghiên
cứu khoa học nước ngoài, internet, tài liệu thống kê, biểu đồ, sơ đồ.
- Tổng hợp tài liệu, phân tích tài liệu, giải quyết các vướng mắc, kết luận.
2
Chương 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO CỦA HỆ
THỐNG PHANH - BBW (Brake By Wire) TRÊN NỀN
TẢNG ĐIỀU KHIỂN CHỐNG HÃM CỨNG PHANH ABS (Antiblock Braking System) & ỔN ĐỊNH XE - ESC
(Electronic Stability Control)
2.1. Hệ thống phanh BBW (Brake By Wire)
2.1.1. Giới thiệu
- Hệ thống phanh Bake By Wire (BBW) còn được gọi là hế thống phanh cơ điện bằng
dây được ra đời vào cuối những năm 1990. BBW nổi lên như một hệ thống kiểm soát phanh
xe mới đầy hứa hẹn, cho phép loại bỏ dầu phanh thủy lực, dây đai, ống mềm, bộ trợ lực
phanh, xi lanh chính, dây cáp phanh đỗ xe. Vì vậy có thể cắt giảm chi phí sản xuất, bảo trì,
loại bỏ tiếng ồn trên đường ống dẫn và các tác động đến môi trường.
- Hệ thống phanh BBW bao gồm các bộ truyền động cơ điện và mạng truyền thơng. Nó
có khả năng thay đổi linh hoạt hiệu suất phanh, cảm giác bàn đạp phanh và phân phối lực
phanh điện tử nên thời gian đáp ứng được cải thiện khi nhiệt độ thấp. Dễ 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.
2.1.2. Ưu nhược điểm
- Các ưu điểm của hệ thống phanh BBW được liệt kê như sau [1]:
+ Tiếng ồn và rung động thấp.
+ Thời gian phản ứng nhanh hơn do khơng có liên kết cơ học, dẫn đến khoảng cách
dừng ngắn hơn.
3
+ 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 đốn 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 khơng 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 hứa hẹn lợi ích và hiệu quả, nhưng độ tin cậy và an tồn
của nó là mối quan tâm quan trọng nhất. Để tăng cường an tồn, các hệ thống phanh BBW
ln ln yêu cầu các trường hợp dự phòng trong việc cung cấp điện, cảm biến, cơ cấu chấp
hành và cung cấp thơng tin xử lý. Bên cạnh đó, phải có quy định phát phát hiện lỗi và quản lí
khả năng chịu lỗi.
2.1.3. Cấu tạo và nguyên lí hoạt động
2.1.3.1. Cấu tạo
- 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.
4
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.
5
- Bộ truyền động là nơi kiểm soát các giá trị lực phanh của bánh xe. Yêu cầu của bộ
truyền động bao gồm độ rung cao, khả năng chịu nhiệt, xâm nhập nước, va đập, chịu được
các tác nhân hóa học, duy trì khả năng bảo trì và hoạt động từ một nguồn cung cấp năng
lượng.
- Động cơ DC không chổi than được thiết kế đặc biệt để hạn chế sự giảm đặc tính từ khi
nhiệt độ cao, nhỏ gọn, hoạt động yên tĩnh, mô-men xoắn cao và gợn mô-men xoắn thấp.
- Bên trong caliper gồm có: cơ cấu hộp số và vít bi, cảm biến lực và vị trí, phanh đỗ điện
được tích hợp trên bánh răng motor có thể được trang bị cho calipers phía trước hoặc phía
sau. Thiết bị điện tử EMB gắn trên bề mặt caliper và được đặt xa nguồn nhiệt để điều khiển
motor.
Hình 2.3 Cấu tạo bộ caliper
6
