Hệ thống chống bó cứng phanh (ANTILOCK BRAKING SYSTEM)

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CHỐNG BÓ CỨNG PHANH
(ANTI-LOCK BRAKING SYSTEM)
1. Hệ Thống ABS Là Gì ?
Trước khi đi vào tìm hiểu hệ thống phanh ABS trên xe innova 2017. Chúng ta sẽ
tìm hiểu xem thế nào là hệ thống điều khiển hở và điều khiển kín.
 Open –loop
Là hệ thống điều khiển hở. Tức là hệ thống điều khiển mang tính một chiều từ hệ
thống điều khiển mà khơng có sự phản hồi từ hệ thống chấp hành
VD: Hệ thống điều hịa đơn giản chỉ có đầu ra chấp hành cho ra nhiệt độ ở dàn
lạnh theo yêu cầu từ đầu vào.Như vậy khi nhiệt độ trong phịng có tang lên hay giảm
xuống thì hệ thống điều hịa cũng chỉ giữ nguyên mức nhiệt độ ban đầu đã nhập vào
cho nó bằng cách thủ cơng.
 Close-loop
Là hệ thống điều khiển kín,là hệ thống mà hệ thống điều khiển sau khi điều
khiển cho hệ thống chấp hành hoạt động sẽ nhận được feedback từ hệ thống chấp
hành để điều khiển toàn bộ hệ thống làm việc theo yêu cầu của đầu vào.
VD: Một cái tủ lạnh chúng ta điều khiển nhiệt độ lên 20 độ C thì bộ chấp hành sẽ
nhận thông tin đầu vào là truyền thông thin cho hệ thống làm việc sẽ làm việc theo
yêu cầu của chúng ta khi nhiệt độ trong tủ đông không đủ hoặc q lạnh thì cảm biến
trong tủ lạnh sẽ nhận tín hiệu về cho bộ chấp hành để tang giảm nhiệt độ trong tủ đến
mức ban đầu tủ lạnh nhận.
1.1 Giới Thiệu Về Hệ Thống Phanh ABS (Hệ Thống Phanh Chống Bó
Cứng).


Hình 2. 1: Hình Mơ Phỏng Chức Năng ABS
Hình ảnh trên minh họa cho ta về xe có hệ thống ABS giúp cho các bánh xe
không bị hãm cứng khi đạp mạnh chân phanh hoặc khi phanh xe trên mặt đường trơn
trượt. Nó sẽ cung cấp lực phanh chính xác khi xe trượt, để đảm bảo sự ổn định xe và
tính năng phanh tuyệt vời.
1.2 Cơng Dụng Của Hệ Thống:

 Giảm tốc độ của xe cho đến khi xe dừng hẳn hoặc đến một tốc độ nào đó.
 Giữ cho xe đứng yên tại chỗ trên mặt dốc nghiêng hay trên mặt đường
ngang.
 Hoạt động ổn định và phải có độ tin cậy cao.
1.3 Ý Tưởng Về Chức Năng ABS:
Để tránh các lốp khơng bị bó cứng và làm mất khả năng quay vô lăng trong khi
phanh khẩn cấp, nên lặp lại động tác đạp nhả phanh nhiều lần. Tuy nhiên , khơng có
thời gian để thực hiện việc này trong khi phanh khẩn cấp.Hệ thống ABS dùng máy
tính để xác định rõ tình trạng quay của 4 bánh xe trong khi phanh và có thể tự động
đạp nhả phanh. Sự khác nhau về tỷ lệ giữa tốc độ xe và tốc độ giữa các bánh xe được
gọi là ‘hệ số trượt’. Khi sự chênh lệch giữa tốc độ xe và tốc độ bánh xe quá lớn, sự
quay trượt sẽ xảy ra giữa các lốp và mặt đường. Điều này cũng tạo nên ma sát và cuối
cùng có thể tác động như một lực phanh và làm chậm tốc độ của xe.


Mối quan hệ của hệ số trượt và lực phanh có thể hiểu rõ hơn qua đồ thị dưới đây:

Hình 2. 2: Biểu Đồ Hiển Thị Mối Quan Hệ Hệ Sộ Trượt Và Lực Phanh.
Lực phanh không tỷ lệ với hệ số trượt và đạt cực đại khi hệ số trượt nằm trong
khoảng 10-30% . Vượt quá 30%, lực phanh sẽ giảm dần. Do đó, để duy trì mức tối đa
của lực phanh, cần duy trì hệ số trượt, trong giới hạn 10-30% ở mọi thời điểm. Ngoài
ra, cũng cần giữ lực quay vịng ở mức cao để duy trì sự ổn định về hướng. Để thực
hiện điều này, người ta thiết kế hệ thống ABS để tăng hiệu suất phanh tối đa bằng cách
sử dụng hệ số trượt là 10-30% bất kể các điều kiện của mặt đường, đồng thời giữ lực
quay vòng càng cao càng tốt để duy trì sự ổn định về hướng.
1.4 Nguyên Lý Hoạt Động Cơ Bản.
Cảm biến tốc độ bánh xe phát hiện tốc độ góc cả hai bánh xe và gửi tín hiệu ABS
về ECU. ABS trong ECU theo dõi tình trạng các bánh xe bằng cách tính tốc độ xe và
sự thay đổi tốc độ bánh xe từ tốc độ góc của bánh xe. Khi phanh gấp, ABS ECU điều
khiển các bộ chấp hành để cung cấp áp suất tối ưu cho mỗi xy lanh bánh xe. Cụm điều

khiển thủy lực hệ thông phanh hoạt động theo lệnh từ ECU, tăng giảm hay giữ nguyên
áp suất dầu khi cần, để đảm bảo hệ số trượt tốt nhất (10-30%), tránh bó cứng bánh xe.
Các hoạt động trên được lặp đi lặp lại liên tục như một vịng trịn khép kín (closeloop).


2. Hệ Thống ABS Trên Innova 2017
2.1 Hệ Thống Điều Khiển Phanh.
Bảng 2. 1: Hệ Thống Điều Khiển Phanh.
Các bộ phận
Rơ le van điện
từ( tích hợp trong
ECU kiểm sốt
trượt)
Rơ le mơ tơ(tích
hợp trong ECU
kiểm sốt trượt)
Rơ le tắt mơ tơ
Bộ chấp hành
phanh

Các van điện từ
Mô tơ bơm
Cảm biến áp suất
của xi lanh phanh
chính
ECU kiểm sốt
trượt

Cảm biến tốc độ bánh xe
Cảm biến độ lệch

Cảm biến túi
khí
Cảm biến giảm tốc
Cảm biến góc quay vô lăng
Cụm công tắc đèn phanh
Cụm công tắc phanh đỗ
Cụm công tắc VSC OFF
Cụm đồng hồ
taplo

Đèn cảnh báo ABS
Đèn cảnh báo hệ
thống phanh
Đèn chỉ báo phanh
đỗ

Chức năng
Cấp nguồn cho van điện từ.

Cấp nguồn cho môtơ bơm.
Ngắt nguồn cấp tới mô tơ bơm khi rơ le bơm bị lỗi.
Thay đổi đường dầu dựa vào các tín hiệu từ ECU
điều khiển trượt trong khi điều khiển chức năng của
hệ thống phanh điều khiển phanh, để điều khiển áp
suất dầu được cấp vào các xi lanh bánh xe.
Điều khiển các bơm bên trong bộ chấp hành phanh.
Phát hiện áp suất của xi lanh phanh chính.
Đánh giá tình trạng lái xe dựa trên các tính hiệu từ
ECU, cảm biến và cơng tắc và gửi tín hiệu điều
khiển đến bộ chấp hành.

Phát hiện tốc độ của 4 bánh xe.
Phát hiện tỉ lệ lệch của xe.
Phát hiện gia tốc dọc và ngang.
Phát hiện hướng và góc quay của vơ lăng.
Phát hiện tín hiệu nhấn bàn đạp phanh.
Phát hiện tình trạng cần phanh đỗ
Cho phép người lái chọn chế độ “normal mode”,
“TRC OFF mode” hoặc “VSC OFF mode” .
Sáng lên để báo cho người lái khi ECU điều khiển
trượt phát hiện hư hỏng trong ABS.
Sáng lên để báo cho người lái khi ECU điều khiển
trượt phát hiện hư hỏng trong EBD.
Đèn sẽ sáng lên để thông báo cho người lái khi
phanh đỗ đã được gài.


Đèn báo trượt

 Nhấp nháy để thông báo cho người lái khi hệ
thống TRC và VSC đang hoạt động.
 Sáng lên để báo cho người lái khi ECU điều
khiển trượt phát hiện hư hỏng trong chức năng
điều khiển phanh.

2.2 Hệ Thống Hỗ Trợ Phanh Khẩn Cấp (BA).
Để cung cấp lực phanh hỗ trợ để hỗ trợ cho người lái khi không tạo ra lực phanh
đủ lớn trong khi phanh khẩn cấp, vì vậy giúp đảm bảo lớn nhất tính năng phanh của
xe.

Hình 2. 3: Biểu Đồ Hệ Thống Hỗ Trợ Lực Phanh (BA).

2.3 Hệ Thống TRC.
Sẽ giúp hạn chế tình trạng trượt bên của xe dẫn động nếu người lái đạp ga quá
mạnh khi khởi hành hoặc khi tăng tốc trên đường trơn trượt.


Hình 2. 4: Hệ thống TRC.
2.4 Hệ Thống VSC.
Sẽ giúp hạn chế tình trạng trượt bên của xe trong khi bánh trước hoặc bánh sau
của xe bị trượt, các tình trạng này có thể xuất hiện khi vào cua.

Hình 2. 5: Hệ thống VSC.
2.5 Hệ Thống Hỗ Trợ Khởi Hành Ngang Dốc.


Chức năng này sẽ điều khiển duy trì áp suất thủy lực của phanh trên tất cả 4
bánh xe để tạm thời khơng cho xe bị trơi về phía sau.

Hình 2. 6: Hệ Thống Hỗ Trợ Khởi Hành Ngang Dốc.
2.6 Hệ Thống Phân Phối Lực Phanh (EBD).
Điều khiển của EBD dùng ABS và thực hiện phân phối lực phanh chính xác
giữa các bánh trước và bánh sau theo điều kiện lái xe. Ngồi ra, khi phanh lúc xe quay
vịng, nó sẽ điều khiển sự phân phối lực phanh của các bánh xe bên phải và bên trái,
giúp duy trì hoạt động của xe.

Hình 2. 7: Hệ Thống Phân Phối Lực Phanh (EBD).


3. Hình Ảnh Mơ Phỏng Và Chi Tiết Trên Xe.
3.1 Các Vị Trí Chi Tiết Của ABS Trên Xe.

Hình 2. 8: Minh Họa Vị Trí Chi Tiết.
Trong đó :
*1: Bộ chấp hành phanh
 Rơ le van điện từ ( tích hợp trong ECU kiểm sốt trượt).
 Rơ le mơ tơ ( tích hợp trong ECU kiểm sốt trượt).
 Rơ le tắt mô tơ.
 Các van điện từ.
 Cảm biến áp suất của xi lanh phanh chính.
 ECU kiểm sốt trượt.
*2: Cảm biến tốc độ trước phải
*3: Cảm biến tốc độ trước trái
*4: Cảm biến tốc độ sau trái
*5: Cảm biến tốc độ sau phải
3.2 Các Chi Tiết Trong Khoang Xe.


Hình 2. 9: Các Chi Tiết Trong Khoang Xe.
Trong đó:
*1: Cụm đồng hồ taplo.
*2: Cụm công tắc đèn phanh.
*3: Cảm biến góc quay vơ lăng.
*4: Cảm biến túi khí:
 Cảm biến độ lệch.
 Cảm biến giảm tốc.
*5: Cụm công tắc đèn phanh.
*6: Công tắc VSC OFF
*7: ECM
3.3 Cảm Biến Bánh Trước.

Hình 2. 10: Cảm Biến Bánh Trước.
Trong đó:
1*: cảm biến tốc độ bánh trước.
2*:rô to cảm biến.
3.4 Cảm Biến Tốc Độ Bánh Sau.

Hình 2. 11: Cảm Biến Bánh Sau.
Trong đó :
1*: Cảm biến tốc độ phía sau
2*: Rơ to cảm biến
3.5 Cảm Biến Góc Xoay Vơ Lăng.


Theo dõi chiều và góc xoay vơ lăng, 2 cặp cảm biến từ điện được tích hợp trong
bộ chấp hành để theo dõi chuyển động quay của nam châm gắn trong bánh rang cảm
biến. Bộ chấp hành sẽ phát hiện sự thay đổi của trở từ trong khi bánh rang cảm biến
quay do vơ lăng quay.

Hình 2. 12: Cảm Biến Xoay Vô Lăng.
3.6 Cảm Biến Độ Lệch.
Cảm biến độ lệch và cảm biến giảm tốc được tích hợp ở bên trong cảm biến túi
khí. Cảm biến độ lệch sẽ phát hiện sự thay đổi của điện dung do chuyển động quay
theo trục đứng của xe dưới dạng tốc độ góc của chuyển động quay. Cảm biến giảm tốc
sẽ phát hiện sự thay đổi của điện dung giữa điện cực di động và điện cực số cố định
khi xe giảm tốc.

Hình 2. 13: Cảm Biến Độ Lệch.
3.7 Công Tắc VSC, TRC.

Hình 2. 14: Cơng Tắc VSC,TRC Trên Xe.


3.8 Bộ Chấp Hành Phanh.

Hình 2. 15: Bộ Chấp Hành Phanh.
Trong đó:
1*:ECU kiểm sốt trượt
2*:Cụm chấp hành
Cụm chấp hành có cấu tạo gồm 2 van điện từ cắt xy lanh chính, 4 van điện từ giữ
áp suất, 4 van điện từ giảm áp suất, 2 bơm thủy lực và 2 khoang trữ dầu và cảm biến
áp suất xy lanh chính.


Hình 2. 16: Các Chi Tiết Trong Bộ Chấp Hành.
Bảng 2. 2: Các Chi Tiết Trong Bộ Chấp Hành.
*1

*2

*3
*5
*7

Cảm biến áp suất của xy lanh phanh
chính
Van điện từ giữ áp suất
Bơm
Xylanh bánh xe trước trái

*9
*a

Xylanh bánh xe sau trái
Tới xi lanh phanh chính

*10

*4
*6
*8

Van điện từ cắt xy lanh phanh
chính
Van điện từ giảm áp suất
Bình chứa
Xy lanh phanh trên bánh xe phía
trước bên phải
Xy lanh bánh sau phải


3.8.1 Đối Với Hệ Thống EBD.
Dựa vào những tín hiệu nhận được từ 4 cảm biến tốc độ bánh xe,ECU điều khiển
trượt sẽ tính tốn tốc độ của từng bánh và kiểm tra tình trạng trượt của bánh xe. Ứng
với tình trạnh trượt, ECU điều khiển trượt điều khiển từng van điện từ trong bộ chấp
hành phanh để điều chỉnh áp suất dầu của mỗi xy lanh bánh xe theo ba chế độ: chế độ
tăng áp, chế độ duy trì áp suất và chế độ giảm áp suất.

Hình 2. 17: Nguyên Lí Làm Việc Bộ Chấp Hành Đối Với Hệ Thống EBD.

Bảng 2. 3: Chi Tiết Nguyên Lí Làm Việc Bộ Chấp Hành Đối Với Hệ Thống EBD.
*1
*3
*a
*c
*e

Van điện từ giữ áp suất
Cổng A
Chế độ tăng áp suất
Chế độ giảm áp suất
Từ xy lanh bánh xe

*2
*4
*b
*d

3.8.2 Đối Với Hệ Thống Phanh Khẩn Cấp.

Van điện từ giảm áp suất
Cổng B
Chế độ giữ áp suất
Đến xy lanh bánh xe


ECU kiểm sốt trượt sẽ xác định chủ đích điều khiển của người lái dựa vào tốc
độ tăng áp suất trong xy lanh phanh chính, được xác định thơng qua tín hiệu của cảm
biến áp suất xy lanh phanh chính. Nếu ECU kiểm soát trượt xác định cần phải bổ sung
them lực phanh, bơm thủy lực trong bộ chấp hành phanh sẽ tạo ra áp suất và bơm dầu

tới xy lanh phanh trên bánh xe để tăng lực phanh lên.

Hình 2. 18: Nguyên Lí Làm Việc Bộ Chấp Hành Đối Với Hệ Thống BA.
Bảng 2. 4: Chi Tiết Nguyên Lí Làm Việc Bộ Chấp Hành Đối Với Hệ Thống BA.
*1
*3
*5

Cảm biến áp suất của xy lanh phanh
chính
Van điện từ giữ áp suất
Bơm

*2
*4
*6

Van điện từ cắt xy lanh phanh
chính
Van điện từ giảm áp suất
Bình chứa


*7

Xy lanh bánh xe trước trái

*8

*9

Xy lanh bánh xe sau trái

*1
0

*a

Tới xy lanh phanh chính

Xy lanh trên bánh xe phía trước
phải
Xy lanh bánh xe sau phải

3.8.3 Đối Với TRC.
Áp suất dầu do bơm tạo ra sẽ được điều chỉnh bởi van điện từ cắt xy lanh phanh
chính để đạt tới áp suất cần thiết. Do vậy các xy lanh ở bánh xe dẫn động được điều
khiển ở chế độ tăng áp suất, giữ áp suất và giảm áp suất để kiểm soát mức độ trượt của
bánh xe dẫn động. Van điện từ giữ áp và van điện từ giảm áp được bật và tắt theo hoạt
động của hệ thống ABS và EBD.


Hình 2. 19: Ngun Lí Làm Việc Bộ Chấp Hành Với Hệ Thống TRC.


Bảng 2. 5: Chi Tiết Nguyên Lí Làm Việc Bộ Chấp Hành Với Hệ Thống TRC.
*1

*2

*3
*5
*7

Cảm biến áp suất của xy lanh
phanh chính
Van điện từ giữ áp suất
Bơm
Xy lanh bánh xe trước trái

*9
*a

Xy lanh bánh xe sau trái
Tới xy lanh phanh chính

*10

*4
*6
*8

Van điện từ cắt xy lanh phanh
chính
Van điện từ giảm áp suất
Bình chứa
Xy lanh trên bánh xe phía trước
phải
Xy lanh bánh xe sau phải

3.8.4 Đối Với Hệ Thống VSC.
Sẽ sử dụng các van điện từ để điều khiển áp suất thủy lực sinh ra từ bơm và cấp
vào xy lanh trên các bánh xe theo 3 chế độ: Tăng áp suất, giảm áp suất và giữ áp suất.
Kết quả là xu hướng trượt bánh trước hoặc bánh sau của xe được kiểm soát. Khi điều
khiển hạn chế trượt bánh trước , bánh trước phía ngồi vịng cua và các bánh sau sẽ
được phanh lại. Đồng thời, tùy thược vào người lái có đạp phanh hay khơng và tùy
thuộc vào tình trạng của xe, có một số trường hợp một số bánh xe sẽ không được
phanh lại mặc dù đáng lẽ nó được phanh. Sơ đồ sau cho biết mạch thủy lực ở chế độ
tăng áp, khi nó kiểm sốt tình trạng trượt của bánh trước trong khi xe đang lái sang
phải. Ở chế độ hoạt động khác, van giữ áp và van giảm áp sẽ được bật hoặc tắt tùy
thuộc vào hoạt động của hệ thống ABS và EBD.


Hình 2. 20: Ngun Lí Làm Việc Bộ Chấp Hành Với Hệ Thống VSC.
3.8.5 Đối Với Hệ Thống Hỗ Trợ Ngang Dốc.
Được thực hiện bằng cách đóng các van điện từ ngắt xy lanh phanh chính sau
khi người lái đạp phanh và duy trì một mức áp suất thủy lực nhất định được tạo ra bởi
bơm thủy lực trọng xy lanh ở bánh xe.


Hình 2. 21: Ngun lí hoạt dộng Bộ Chấp Hành Với Hệ Thống Hỗ Trợ Ngang Dốc.


4. Sơ Đồ Hệ Thống.
4.1 Sơ Đồ Khái Quát.

Hình 2. 22: Sơ Đồ Khái Quát.


Hình 2. 23: Sơ Đồ Khái Quát.

Hình 2. 24: Sơ Đồ Khái Quát.
4.2 Sơ Đồ Mạch Điện Trên Xe.

Hình 2. 25: Sơ Đồ Mạch Điện Trên Xe.