MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................................i
TÓM TẮT ............................................................................................................................ii
MỤC LỤC ......................................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU .......................................................... v
DANH MỤC HÌNH ẢNH .................................................................................................vii
DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................................. x
Chương 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI ................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề ..................................................................................................................1
1.2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài..................................................................................2
1.3. Nhiệm vụ của đề tài ...................................................................................................2
1.4. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................................2
1.5. Phạm vi nghiên cứu: ..................................................................................................2
1.6. Phương pháp nghiên cứu của đề tài...........................................................................2
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ...................................................................................... 3
2.1. Lý thuyết hệ thống ABS ............................................................................................3
2.1.1. Hệ thống ABS là gì: ............................................................................................ 3
2.1.2. Lịch sử phát triển ................................................................................................ 3
2.1.3. Quá trình hình thành và phát triển hệ thống chống bó cứng phanh ABS ........... 6
2.2. Cơ sở nghiên cứu .....................................................................................................12
2.2.1. Mối quan hệ của lực phanh, hệ số bám và độ trượt .......................................... 12
2.2.2. Nguyên lý điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh ........................................ 14
2.2.3. Đánh giá hiệu quả phanh ABS .......................................................................... 16
2.2.4. Điều kiện đảm bảo phanh tối ưu ....................................................................... 18
Chương 3. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG ABS ........ 20
3.1. Cấu tạo của hệ thống ABS.......................................................................................20
3.1.1. Cảm biến ........................................................................................................... 22
3.1.1.1. Cảm biến tốc độ bánh xe: ...........................................................................22
3.1.1.2. Cảm biến giảm tốc: .....................................................................................24
3.1.1.3. Cảm biến gia tốc ngang ..............................................................................25
3.1.2. Bộ chấp hành phanh ABS ................................................................................. 26

3.1.3. ABS Control Module ........................................................................................ 27
3.1.4. Mạch điều khiển các rơ le. ................................................................................ 28
iii


3.2. Nguyên lý hoạt động cơ bản của hệ thống phanh ABS...........................................31
3.3. Những hư hỏng thường gặp, cách khắc phục và lưu ý khi sửa chữa ......................38
3.3.1. Những hư hỏng thường gặp và cách khắc phục ................................................ 38
3.3.2. Những lưu ý khi sửa chữa ................................................................................. 40
Chương 4. XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHANH ABS ............................... 45
4.1. Các mơ hình có sẵn..................................................................................................45
4.2. Thiết kế khung mơ hình ...........................................................................................45
4.3. Các bộ phận chính ...................................................................................................46
4.3.1. Hệ thống phanh thủy lực .................................................................................. 46
4.3.2. Hệ thống điều khiển ABS ................................................................................. 49
4.3.3. Hệ thống mô phỏng tốc độ của xe..................................................................... 51
4.3.4. Sơ đồ mạch điện mơ hình hệ thống ABS .......................................................... 53
4.4. Mơ phỏng hệ thống điều khiển: ...............................................................................53
4.4.1 Mơ phỏng tín hiệu từ cảm biến tốc độ: .............................................................. 53
4.4.2. Mô phỏng hoạt động của mơ hình hệ thống điều khiển ABS ........................... 55
4.5. Những bài tập thực hành .........................................................................................56
4.5.1. Bài tập xác định cấu tạo của hệ thống ............................................................... 56
4.5.2. Bài tập về nhận diện các chi tiết, xác định các chi tiết trên mơ hình và liên hệ
các trên xe thực tế ....................................................................................................... 57
4.5.3. Bài tập về chức năng các chi tiết, xác định chức năng của từng bộ phận ......... 57
4.5.4. Bài tập đọc sơ đồ mạch điện ............................................................................. 57
4.5.5. Bài tập về hoạt động của mơ hình hệ thống ABS ............................................. 58
4.5.6. Trường hợp hệ thống ABS không hoạt động .................................................... 58
4.5.7. Trường hợp phanh gấp tốc độ các bánh xe >10km/h........................................ 59
4.5.8. Trường hợp phanh gấp tốc độ bánh xe >10km/h và hệ số bám bánh xe giảm . 59

4.5.9. Bài tập chẩn đốn và xóa mã lỗi ....................................................................... 60
4.5.9.1. Chẩn đốn mã lỗi ........................................................................................60
4.5.9.2. Xóa mã lỗi...................................................................................................63
Chương 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ........................................................................... 64
DANH MỤC TÀI LIỆU VÀ THAM KHẢO ................................................................. 65

iv


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
ABS:

Anti-lock Braking System

ECU: Engine Control Unit
EAL: Electro Anti-Lock System
LED: Light Emitting Diode
TCS: Traction Control System
EBD: Electronic Brake-force Distribution
ESP: Electronic Stability Program
ESC: Electronic Stability Control
IG/SW: Igintion/Switch
PWM: Pulse Width Modulation
AEB: Autonomous Emergency Braking
LDW: Lane Departure Warning
FCW: Forward Collision Warning

Fp

Lực phanh.


Fpmax

Lực phanh cực đại

𝐹𝜑𝑋

Lực bám dọc

𝐹𝜑𝑦

Lực bám ngang

𝑍𝜑

Lực bám giữa bánh xe với mặt đường

Z

Tải trọng tác dụng lên bánh xe.

𝑌𝑏𝑚𝑎𝑥

Phản lực ngang cực đại

𝜑x

Hệ số bám dọc

𝜑y


Hệ số bám ngang

λ

Độ trượt tương đối

𝑗𝑝𝑚𝑎𝑥

Gia tốc chậm dần cực đại

𝛿𝑖

Hệ số tính đến ảnh hưởng các trọng khối quay ôtô

𝑡𝑝𝑚𝑖𝑛

Thời gian phanh nhỏ nhất

v1

Vận tốc của xe tại thời điểm bắt đầu phanh

v2

Vận tốc của xe tại thời điểm kết thúc phanh

v



S p min

Quãng đường phanh nhỏ nhất

Gb

Trọng lượng tác dụng lên bánh xe.

TC

Chân chẩn đoán.

TS

Chân chẩn đoán.

FR+ (Front Right):

Chân dương cảm biến tốc độ trước phải.

FR- (Front Right):

Chân âm cảm biến tốc độ trước phải.

FL+ (Front Left) :

Chân dương cảm biến tốc độ trước trái.

FL- (Front Left):


Chân âm cảm biến tốc độ trước trái.

RR+ (Rear Right):

Chân dương cảm biến tốc độ sau phải.

RR- (Rear Right):

Chân âm cảm biến tốc độ sau phải.

RL+ (Rear Left):

Chân dương cảm biến tốc độ sau trái.

RL- (Rear Left):

Chân âm cảm biến tốc độ sau trái.

vi


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2. 1. Hệ thống phanh đầu tiên được sử dụng trên những xe ngựa kéo............. 4
Hình 2. 2. Phanh đĩa được phát minh lần đầu tiên vào năm 1902 ............................ 4
Hình 2. 3. Phanh tang trống....................................................................................... 5
Hình 2. 4. Gabriel Voisin là nhà tiên phong trong ngành hàng không châu Âu và là
người phát minh ra máy bay có người lái chạy bằng động cơ đầu tiên của châu
Âu. ............................................................................................................................. 6
Hình 2. 5. Hệ thống chống bó cứng DUNLOP Maxaret........................................... 7
Hình 2. 6. Maxaret khơng chỉ biết đến là công ty cung cấp hệ thống chống bó cứng

được sử dụng rộng rãi trên máy bay mà còn đầu tiên được lắp đặt trên xe máy và ô
tô. Năm 1958, Chống bó cứng của Maxaret đã được Phịng thí nghiệm nghiên cứu
đường bộ của Anh lắp đặt ......................................................................................... 8
Hình 2. 7. ROYAL ENFIELD Super Meteor ........................................................... 8
Hình 2. 8. BOSCH ABS 2 và ECU. .......................................................................... 9
Hình 2. 9. MERCEDES-BENZ 350SE. .................................................................... 9
Hình 2. 10. BMW K100 là chiếc mô tô đầu tiên được trang bị ABS điều khiển điện
tử .............................................................................................................................. 10
Hình 2. 11. HONDA ST1100 là chiếc mô tô thuộc thương hiệu Nhật Bản đầu tiên
được trang bị ABS. .................................................................................................. 10
Hình 2. 12. YAMAHA GTS1000 trang bị ABS đầu tiên của YAMAHA ............. 11
Hình 2. 13. BOSCH 10 ABS ................................................................................... 11
Hình 2. 14. Biểu đồ diễn biến của BOSCH ABS, ABS 2L1 có khoảng cách rất lớn
so với ABS 10 hiện tại về khối lượng và trọng lượng. ........................................... 12
Hình 2. 15. Sự thay đổi của hệ số bám dọc φ_x và hệ số bám ngang φ_y theo độ
trượt tương đối λ của bánh xe. ................................................................................ 14
Hình 2. 16. Đồ thị sự thay đổi các thông số Mp, p và  khi phanh có hệ thống chống
hãm cứng bánh xe.................................................................................................... 16
Hình 3. 1. Cấu tạo các bộ phận chính của hệ thống abs.......................................... 20
Hình 3. 2. Sơ đồ các chi tiết của hệ thống ABS ...................................................... 20
vii


Hình 3. 3. Tín hiệu đầu vào và tín hiệu đầu ra của hệ thống ABS.......................... 21
Hình 3. 4. Cảm biến tốc độ bánh xe ........................................................................ 22
Hình 3. 5. Cấu tạo chi tiết cảm biến tốc độ bánh xe ............................................... 23
Hình 3. 6. Cảm biến giảm tốc.................................................................................. 24
Hình 3. 7. Nguyên lý hoạt động cảm biến giảm tốc................................................ 25
Hình 3. 8. Cảm biến gia tốc ngang .......................................................................... 25
Hình 3. 9. Bộ chấp hành phanh ABS ...................................................................... 26

Hình 3. 10. Cấu tạo ABS control module ............................................................... 28
Hình 3. 11. Sơ đồ mạch điều khiển các rơ le .......................................................... 29
Hình 3. 12. Đồ thị quá trình kiểm tra ban đầu......................................................... 29
Hình 3. 13. Cách chuẩn đốn và đọc mã lỗi. .......................................................... 30
Hình 3. 14. Sơ đồ hoạt động của van điện 3 vị trí................................................... 31
Hình 3. 15. Van điện 3 vị trí khi phanh bình thường .............................................. 33
Hình 3. 16. Chế độ giảm áp van điện 3 vị trí .......................................................... 34
Hình 3. 17. Chế độ giữ áp van điện 3 vị trí ............................................................. 35
Hình 3. 18. Chế độ tăng áp van điện 3 vị trí ........................................................... 36
Hình 3. 19. Đồ thị thể hiện nguyên lý điều khiển tốc độ ABS ............................... 37
Hình 4. 1. Mơ hình ABS có sẵn .............................................................................. 45
Hình 4. 2. Sơ đồ bố trí các chi tiết trên mơ hình ..................................................... 45
Hình 4. 3. Sơ đồ hệ phanh phanh thủy lực .............................................................. 46
Hình 4. 4. Cấu tạo bầu trợ lực chân khơng ............................................................. 47
Hình 4. 5. Xy lanh chính ......................................................................................... 47
Hình 4. 6. Phanh tang trống..................................................................................... 48
Hình 4. 7. Đồng hồ áp suất dầu ............................................................................... 49
Hình 4. 8. Sơ đồ khổi điều khiển hệ thống ABS ..................................................... 49
Hình 4. 9. Tín hiệu điện áp từ cảm biến .................................................................. 49
Hình 4. 10. ECU ABS. ............................................................................................ 50
Hình 4. 11. Sơ đồ khối điều khiển tốc độ motor ..................................................... 51
Hình 4. 12. Motor ................................................................................................... 51
viii


Hình 4. 13. Mạch điều khiển tốc độ động cơ .......................................................... 52
Hình 4. 14. Sơ đồ mạch điện mơ hình hệ thống ABS ............................................. 53
Hình 4. 15. Đồ thị tín hiệu điện áp của cảm biến khi bánh xe đứng n ................ 53
Hình 4. 16. Đồ thị tín hiệu điện áp của cảm biến khi tốc độ bánh xe thấp ............. 54
Hình 4. 17. Đồ thị tín hiệu điện áp của cảm biến khi tốc độ bánh xe trung bình ... 54

Hình 4. 18. Đồ thị tín hiệu điện áp của cảm biến khi tốc độ bánh xe cao .............. 55
Hình 4. 19. Mơ hình khi chưa hoạt động ................................................................ 55
Hình 4. 20. Mơ hình khi đèn báo ABS sáng trong 3s sau khi bật cơng tắc IG/SW 56
Hình 4. 21. Mơ hình khi hoạt động, có áp suất dẫn động, đèn báo bơm ABS sáng 56
Hình 4. 22. Sơ đồ mạch điện hệ thống ABS ........................................................... 57
Hình 4. 23. ABS Connector .................................................................................... 58
Hình 4. 24. Thời gian đèn nhấp nháy khi ABS hoạt động bình thường ................. 60
Hình 4. 25. Thời gian đèn nhấp nháy khi ABS ....................................................... 61

ix


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3. 1. Bảng mô tả hoạt động của van điện 3 vị trí ........................................... 32
Bảng 3. 2. Bảng chế độ hoạt động của van điện 3 vị trí ở chế độ phanh thường ... 33
Bảng 3. 3. Bảng chế độ hoạt động của van điện 3 vị trí ở chế độ giảm áp ............. 34
Bảng 3. 4. Bảng chế độ hoạt động của van điện 3 vị trí ở chế độ giữ áp................ 35
Bảng 3. 5. Bảng chế độ hoạt động của van điện 3 vị trí ở chế độ tăng áp .............. 36
Bảng 3. 6. Bảng mã lỗi của hệ thống ABS.............................................................. 42
Bảng 4. 1. Bảng liệt kê các chi tiết trên mơ hình .................................................... 46
Bảng 4. 2. Bảng liệt kê các chân của ABS Connector ............................................ 58
Bảng 4. 3. Bảng danh sách các mã lỗi..................................................................... 61

x


Chương 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1. Đặt vấn đề
Trước đây, các cơng nghệ, hệ thống an tồn trên ơ tơ dường như là một thứ gì đó
chưa được quan tâm đến nhiều, gần như những hệ thống an toàn chỉ được trang bị trên các

dòng xe sang. Nhưng hiện nay, những cơng nghệ, hệ thống an tồn đã ngày càng phổ biến
hơn và được chú trọng nhiều hơn trên ô tơ. Thậm chí giữa các hãng xe cịn diễn ra một
“cuộc chạy đua” công nghệ, cạnh tranh nhằm mang đến nhiều lợi ích tốt nhất cho khách
hàng gắn liền với sự an tồn của người tham gia giao thơng. Cùng với sự phát triển của hệ
thống an toàn, những chiếc xe ơ tơ từ xe bình dân đến những xe hạng sang ngày nay được
trang bị rất nhiều các tính năng an toàn để bảo vệ tốt nhất cho sự an tồn của người tham
gia giao thơng.
Hiện nay tai nạn giao thông đang diễn ra hằng ngày gây thiệt hại rất lớn về tài sản
và tính mạng. Theo báo cáo tổng kết của Ủy ban An tồn giao thơng Quốc gia 6 tháng đầu
năm 2019 toàn quốc xảy ra 8.385 vụ tai nạn giao thông, làm chết 3.810 người, bị thương
6.358 người. So với 6 tháng đầu năm 2018, số vụ tai nạn giao thông giảm 641 vụ (giảm
7,1%), số người chết giảm 311 người (giảm 7,55%), số người bị thương giảm 679 người
(giảm 9,65%). Về ùn tắc giao thông, cả nước xảy ra 46 vụ; so với cùng kỳ năm 2018, tăng
8 vụ (tăng 17,4%). Nguyên nhân do tai nạn giao thông là 33 vụ (71,7%), lưu lượng phương
tiện đông: 7 vụ (15,2%), nguyên nhân khác (sự cố phương tiện, cháy nổ, sạt lở…) 6 vụ
(13,04%).
Người tham gia giao thơng ý thức cịn chưa tốt, hiểu biết chưa rõ về pháp luật, sử
dụng chất ma túy, rượu bia khi tham gia giao thông, chạy xe quá tốc độ cho phép, phóng
nhanh, đường xá nhỏ hẹp, nhiều tuyến đường xuống cấp trầm trọng. Lượng xe lưu thơng
thì q nhiều cũng là những yếu tố dẫn đến nhiều vụ tai nạn nghiêm trọng xảy ra.
Ngoài ra, một trong những nguyên nhân khác là trong những tình huống khẩn cấp,
tài xế đạp phanh gấp, dẫn đến việc các bánh xe bị bó cứng và trượt lết rất nguy hiểm cho
người lái cũng như người tham gia giao thông. Cho nên một vấn đề cấp thiết được đặt ra
là trong trường hợp phải phanh gấp người tài xế vẫn có thể xử lý được các tình huống xảy
ra. Để đáp ứng được yêu cầu đó thì hệ thống chống bó cứng phanh ABS đã ra đời.
Nhằm trang bị thêm cho bản thân và giúp cho những bạn vẫn còn băn khoăn về hệ
thống chống bó cứng phanh ABS có thực sự cần thiết, hiểu được cấu tạo, nguyên lý hoạt
1



động của hệ thống ABS. Nhóm em xin được tìm hiểu và nghiên cứu thi công và mô phỏng
về hệ thống chống bó cứng phanh ABS, một hệ thống rất quan trọng và cần thiết trên các
xe ô tô hiện nay.

1.2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Hệ thống ABS là hệ thống an tồn khơng cịn xa lạ và khá phổ biến ở Việt Nam
cũng như trên thế giới, nên mục đích chủ yếu của đề tài là xây dựng được những hiểu biết
cơ bản nhất về hệ thống ABS và giới thiệu đến những người quan tâm. Từ đó làm cơ sở
lý thuyết, tài liệu tham khảo cho mọi người để có thể tiếp tục nghiên cứu sâu hơn, cải tiển
nhiều hơn để hệ thống ABS ngày càng tối ưu và được ứng dụng nhiều hơn.

1.3. Nhiệm vụ của đề tài
 Nghiên cứu tổng quan - hệ thống ABS.
 Nghiên cứu thiết kế mơ hình và mơ phỏng hệ thống ABS.
 Các bài tập thực hành trên mô hình.

1.4. Đối tượng nghiên cứu
 Nghiên cứu kết cấu, cấu tạo của bộ điều khiển phanh ABS.
 Nghiên cứu nguyên lý hoạt động, hư hỏng cách sửa chữa của hệ thống ABS.

1.5. Phạm vi nghiên cứu:
 Phạm vi nghiên cứu của đề tài được giới hạn ở hệ thống phanh thủy lực có trang bị bộ
điều khiển Bosch 5.3 ABS

1.6. Phương pháp nghiên cứu của đề tài
 Dựa trên các tài liệu về hệ thống của các hãng sản xuất ô tô lớn như: Mercedes-Benz,
BMW, Toyota, Honda…Và một số tài liệu khác, đề tài tập trung vào giới thiệu một
cách tổng quan nhất về hệ thống chống bó cứng phanh ABS (Anti-lock Braking
System), để có những hiểu biết cơ bản về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, cũng như các
tác dụng mà hệ thống mang lại cho chúng ta.

 Phương pháp nghiên cứu chính ở đây là nghiên cứu tài liệu và phương pháp thực
nghiệm. Tuy nhiên vì trong giai đoạn dịch bệnh diễn biến phức tạp nên phương pháp
nghiên cứu chủ yếu là đọc hiểu và nghiên cứu tài liệu.

2


Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Lý thuyết hệ thống ABS
2.1.1. Hệ thống ABS là gì:
ABS (hay cịn gọi Anti-Locking Brake System) – là hệ thống an toàn hoạt động bằng
cách ngăn khơng cho bánh xe bị bó cứng trong q trình phanh, do đó duy trì lực kéo tiếp
xúc với mặt đường và cho phép người lái duy trì khả năng kiểm soát xe nhiều hơn. ABS là
hệ thống có tính năng an tồn chủ động được trang bị trên ô tô hiện nay để giảm thiểu tối
đa tổn thất và bảo đảm an toàn cho người tham gia giao thông.
2.1.2. Lịch sử phát triển
 Hệ thống phanh là một trong những hệ thống không thể thiếu trên xe ơ tơ. Nó khơng
những giúp dừng xe mà cịn đảm bảo an tồn cho hành khách trên ơ tơ cũng như người
tham gia giao thông.
 Phanh ô tô là một thiết bị để giảm tốc độ xe hoặc dừng hẳn bằng cách tác dụng lực hãm
lên bánh xe. ABS là hệ thống an toàn quan trọng nhất kể từ khi chiếc xe được chế tạo
lần đầu tiên. Bất cứ một chi tiết nào, một hệ thống nào xuất hiện đều có một q trình
phát triển dài.
 Hệ thống an tồn trên xe ô tô được chia thành 2 loại là hệ thống an toàn chủ động và
hệ thống an toàn thụ động. Các thiết bị liên quan tới an toàn chủ động như: hệ thống
cảnh báo va chạm (FCW), cảnh báo chệch làn đường (LDW), hệ thống kiểm sốt hành
trình (Cruise Control), phanh khẩn cấp tự động (AEB), hệ thống cân bằng điện tử
(ESC), … Hệ thống an toàn thụ động trên xe ơ tơ bao gồm những tính năng và thiết bị
làm giảm tác động của tai nạn khi xe gặp phải những tình huống va chạm ngồi ý muốn
như túi khí, dây đai an tồn.

 Hệ thống phanh đầu tiên được sử dụng trên những chiếc xe ngựa kéo. Loại xe này có
tốc độ nhanh nhưng ngựa lại khơng thể tự mình dừng chiếc xe này lại. Cơ cấu phanh
đầu tiên làm giảm tốc độ bánh xe là một cần kéo bằng tay. Một khối gỗ nhỏ đôi khi
được bọc da sẽ tiếp xúc trực tiếp với vành bánh xe để làm giảm tốc độ. Tuy nhiên trong
điều kiện thời tiết ẩm ướt hay trời mưa thì cơ cấu phanh này hoạt động không hiệu quả.

3


Hình 2. 1. Hệ thống phanh đầu tiên được sử dụng trên những xe ngựa kéo

 Đầu thế kỉ XX, ngành công nghiệp xe ô tô phát triển và tốc độ xe vượt qua 100 km/h
vì thế yêu cầu sự ra đời của hệ thống phanh hoạt động hiệu quả hơn. Phanh đĩa được
phát minh lần đầu tiên vào năm 1902 bởi một người Anh tên là William Lanchester.
Tuy nhiên mãi đến cuối thế kỉ XX phanh đĩa mới được áp dụng vào thực tế.
Vấn đề chính nằm ở đây là phanh phát ra tiếng kêu lớn khi đĩa phanh ma sát với má
phanh bằng đồng.
Vì lý do này và một vài nguyên nhân khác mà hệ thống phanh này chưa được sử
dụng rộng rãi vào thời gian này.

Hình 2. 2. Phanh đĩa được phát minh lần đầu tiên vào năm 1902

4


 Trong sự nỗ lực nhằm làm cho mẫu xe Model T trở nên đơn giản và có giá thành thấp
hơn, Henry Ford đã tạo ra một cuộc cách mạng khi sử dụng bàn đạp để điều khiển
phanh và phanh tay đã được sử dụng cho các bánh sau trong trường hợp khẩn cấp.
 Louis Renault là người đưa hệ thống phanh tang trống vào lắp ráp với cải tiến về guốc
phanh với phần bố phanh làm bằng amiăng và trống phanh bằng thép.

Mặc dù phanh thủy lực và phanh trống đã cải thiện đáng kể về khả năng làm việc
qua thời gian nhưng nó vẫn bị một nhược điểm đó là dễ bị nóng.
Phanh đĩa được sử dụng rộng rãi từ những năm 1949, sử dụng kẹp phanh (Caliper)
thủy lực và má phanh tạo từ vật liệu ma sát cao.

Hình 2. 3. Phanh tang trống

 Vào những năm 1970 hệ thống phanh ABS ra đời với sự xuất hiện của bộ điều khiển
thủy lực và cảm biến tốc độ bánh xe. Hệ thống phanh giờ đây hoạt động hiệu quả,
chính xác và tối ưu hơn. Ngồi ra cịn có các hệ thống an toàn như TCS, EBD, ESP,
… giúp cho việc phanh xe trở nên an tồn và chính xác hơn.
 Hệ thống phanh hiện tại đang tập trung vào việc cải thiện hiệu quả nhiên liệu bằng
cách sử dụng hệ thống phanh tái tạo khi việc chuyển đổi từ động cơ đốt trong sang các
phương tiện điện như điện, pin nhiên liệu và hybrid được tăng tốc. Để làm được điều

5


này, cần phải có sự kiểm sốt phối hợp của lực phanh tái tạo và lực phanh ma sát bằng
tải của động cơ lái để phát triển Hệ thống phanh tái sinh (Regenerative braking system).
2.1.3. Quá trình hình thành và phát triển hệ thống chống bó cứng phanh ABS
 Hiện nay đã bước sang năm 2021, ABS (hệ thống chống bó cứng phanh) đã có chỗ
đứng quan trọng trên thị trường xe ơ. Nhằm giúp nâng cao độ an tồn, nhiều người sử
dụng xe thường quan tâm đến những xe có trang bị hệ thống ABS khi mua xe. Tuy
nhiên, ABS khơng phải là hệ thống an tồn chỉ xuất hiện trong những năm gần đây,
mà hệ thống phanh ABS đã gần trăm năm trước. Hệ thống phanh ABS có một quá trình
hình thành và phát triển lâu dài.
 ABS sớm nhất được áp dụng cho máy bay vào năm 1929. Nó được hợp tác và phát
triển bởi Cơng ty ô tô Pháp và nhà tiên phong trong ngành hàng khơng - Gabriel Voisin,
cho phép máy bay có hiệu suất giảm tốc gần với giới hạn phanh khi hạ cánh. Với công

nghệ thời bấy giờ, đương nhiên là không thể có cảm biến điện tử và máy tính (ECU) để
đưa ra các tín hiệu điều khiển, mà là một cơ cấu thuần túy cơ học.
 Hệ thống này sử dụng một bánh đà và một van để kết nối đường ống dẫn thủy lực của
phanh. Bánh đà được gắn trên tang trống liên kết với lốp xe được thiết kế ở cùng một
tốc độ. Nói chung, tốc độ của tang trống và bánh đà phải giống nhau.

Hình 2. 4. Gabriel Voisin là nhà tiên phong trong ngành hàng không
châu Âu và là người phát minh ra máy bay có người lái chạy bằng
động cơ đầu tiên của châu Âu.
6


 Cụ thể khi bánh xe giảm tốc, tốc độ tang trống đồng bộ với bánh xe cũng giảm, lúc này
tốc độ của bánh đà tăng lên tương đối, khi chênh lệch tốc độ giữa bánh đà và tang trống
đến một mức được cài đặt, van đường ống thủy lực sẽ được mở ra, dẫn đến một lượng
nhỏ dầu phanh đi qua xi lanh chủ và có tác dụng giảm lực phanh.
 Các thử nghiệm cho thấy hệ thống này cải thiện 30% hiệu quả phanh, tình trạng ma sát
của lốp máy bay với mặt đất được giảm thiểu, điều này cũng làm giảm hiện tượng
thủng lốp.
 BOSCH đã đăng ký bằng sáng chế và tiến hành nghiên cứu về thiết bị chống bó cứng
phanh trên xe cơ giới ngay từ năm 1936. Nhưng mãi đến những năm 1950, Maxaret
của DUNLOP mới phổ biến hệ thống ABS đầu tiên được sử dụng với số lượng lớn.

Hình 2. 5. Hệ thống chống bó cứng DUNLOP Maxaret.

 Tồn bộ hệ thống chống bó cứng lúc đó chỉ nặng (2.1kg), tương đối nhẹ về mặt cơng
nghệ lúc bấy giờ. Vào thời điểm đó, hệ thống chống bó cứng của Maxaret có tác dụng
giảm tốc tuyệt vời ngay cả trên đường băng tuyết và được nhiều hãng hàng không áp
dụng rộng rãi.


7


Hình 2. 6. Maxaret khơng chỉ biết đến là cơng ty cung cấp hệ thống chống bó cứng được sử dụng
rộng rãi trên máy bay mà còn đầu tiên được lắp đặt trên xe máy và ô tô. Năm 1958, Chống bó
cứng của Maxaret đã được Phịng thí nghiệm nghiên cứu đường bộ của Anh lắp đặt

 Tại thời điểm đó, kết quả thí nghiệm cho thấy hệ thống chống bó cứng phanh có giá trị
ứng dụng rất lớn đối với xe máy, do đây là phương tiện dễ xảy ra tai nạn khi xảy ra
trượt bánh. Không chỉ giảm qng đường phanh ở thời điểm đó mà cịn tăng hiệu quả
phanh đến 30% trên đường ướt và trơn trượt.

Hình 2. 7. ROYAL ENFIELD Super Meteor
8


 Lúc ấy Tony Wilson-Jones, giám đốc kỹ thuật của ROYAL ENFIELD đã nhìn thấy
được tương lai của hệ thống này. Nhưng cơng ty đã khơng áp dụng nó, vì vậy nó khơng
xuất hiện trên các sản phẩm được sản xuất hàng loạt mà chỉ được sử dụng trên xe tải,
xe đua và một vài chiếc xe ô tô.
 Vào những năm 1970, các nhà sản xuất ô tô lớn liên tiếp áp dụng hệ thống chống bó
cứng ABS cho các sản phẩm của mình, lúc này hệ thống này đã thay đổi từ thiết kế cơ
khí sang thiết kế điện tử, bao gồm Sure Brake của Chrysler, SureTrack của Ford và
Trackmaster của General Motors, Nissan's EAL (Electro Anti-Lock System) cũng đã
trở thành nhà sản xuất xe ô tô Nhật Bản đầu tiên sử dụng hệ thống chống bó cứng
phanh bằng điện tử.

Hình 2. 8. BOSCH ABS 2 và ECU.

 Năm 1978, Công ty BOSCH của Đức là nhà sản xuất đầu tiên trên thế giới sản xuất

hàng loạt hệ thống ABS với tư cách là nhà cung cấp phụ tùng ô tô. Sản phẩm BOSCH
ABS 2 của hãng này cũng trở thành thiết bị tiêu chuẩn cho mẫu xe BENZ
350SE và BMW 733i.

Hình 2. 9. MERCEDES-BENZ 350SE.

9


 Thậm chí vào năm 1985, BOSCH ABS 2 cũng đã được các nhà sản xuất xe ô tô Mỹ
lựa chọn, cho đến nay, ABS đã trở thành một trang bị an toàn cần thiết cho các loại xe
bốn bánh. Bỏ qua những mẫu xe thử nghiệm, BMW tung ra mẫu xe máy đầu tiên được
trang bị ABS điều khiển điện tử vào năm 1988: K100, tiếp theo là ST1100 do HONDA
được ra mắt năm 1992, GTS1000 do YAMAHA ra mắt vào năm 1993...

Hình 2. 10. BMW K100 là chiếc mô tô đầu tiên được trang bị ABS điều khiển điện tử

 Nhưng vào thời điểm đó, các thành phần của hệ thống ABS chủ yếu được phát triển
cho xe ô tô, mặc dù trọng lượng và khối lượng nhỏ hơn nhiều so với những năm 1970
nhưng chúng vẫn là gánh nặng, chưa tối ưu cho thiết kế của xe máy 2 bánh.

Hình 2. 11. HONDA ST1100 là chiếc mơ tô thuộc thương
hiệu Nhật Bản đầu tiên được trang bị ABS.
10


Hình 2. 12. YAMAHA GTS1000 trang bị ABS đầu tiên của YAMAHA

 Trong quá trình phát triển ABS, các nhà sản xuất luôn theo đuổi mục tiêu là cản thiện
hệ thống ABS có trọng lượng nhẹ và kích thước nhỏ gọn. Nhằm cải thiện tính khả thi

của việc lắp đặt hệ thống ABS trên xe máy. Cho đến nay, các nhà sản xuất ABS, bao
gồm cả BOSCH, đã tung ra các hệ thống thu nhỏ được phát triển cho xe máy.

Hình 2. 13. BOSCH 10 ABS

11


Hình 2. 14. Biểu đồ diễn biến của BOSCH ABS, ABS 2L1 có khoảng cách rất lớn so với ABS
10 hiện tại về khối lượng và trọng lượng.

2.2. Cơ sở nghiên cứu
2.2.1. Mối quan hệ của lực phanh, hệ số bám và độ trượt
 Khi đạp phanh thì ở cơ cấu phanh tạo ra mơmen ma sát cịn gọi là mômen phanh 𝑀𝑝 .
Tại vùng tiếp xúc giữa bánh xe với đường xuất hiện lực phanh 𝐹𝑝 ngược với chiều
chuyển động của ơ tơ. Khi 𝑀𝑝 tăng thì 𝐹𝑝 tăng, nhưng lực phanh lớn nhất bị giới hạn
bởi điều kiện bám giữa bánh xe với mặt đường, nghĩa là:
𝐹𝑝 ≤ 𝑍𝜑
Trong đó:

𝐹𝑝 lực phanh
Z tải trọng tác dụng lên bánh xe
𝜑 hệ số bám

 Độ bám giữa bánh xe với mặt đường được đặc trưng bởi hệ số bám 𝜑. Nếu xét khả
năng bám theo chiều dọc (khi dưới bánh xe chỉ có phản lực dọc là lực phanh, thì hệ số
bám được gọi là hệ số bám dọc 𝜑𝑥 và được định nghĩa như sau:
𝜑𝑥 =

𝐹𝑝𝑚𝑎𝑥

𝐺𝑏

12


 Nếu xét khả năng bám theo chiều ngang (khi dưới bánh xe chỉ có phản lực ngang 𝑌𝑏 ),
thì hệ số bám được gọi là hệ số bám ngang 𝜑𝑦 và được định nghĩa như sau:
𝜑𝑦 =

𝑌𝑏𝑚𝑎𝑥
𝐺𝑏

 Nếu bánh xe đang phanh, để bánh xe không bị trượt lết thì lực phanh cực đại ở bánh
xe đó phải nhỏ hơn hoặc bằng lực bám dọc:
𝐹𝑝𝑚𝑎𝑥 ≤ 𝐹𝜑𝑋
 Khi dưới bánh xe có phản lực ngang tác dụng thì khả năng bám theo chiều ngang được
thể hiện qua lực bám ngang 𝐹𝜑𝑦
𝐹𝜑𝑦 = 𝜑𝑦 . 𝑍𝑏

 Để cho bánh xe khơng bị trượt ngang thì phản lực ngang cực đại phải nhỏ hơn hoặc
bằng lực bám ngang:
𝑌𝑏𝑚𝑎𝑥 ≤ 𝐹𝜑𝑦
 Khi phanh thì độ trượt giữa bánh xe với mặt đường thay đổi. Mức độ thể hiện qua hệ
số trượt tương đối λ:



Va  b .rb
 100%
Va


Trong đó:
Va : Vận tốc của xe.

b : Tốc độ góc của bánh xe.
rb : Bán kính tính tốn của bánh xe

13


 Hệ thống phanh ABS hiệu chỉnh liên tục áp suất trong dẫn động phanh để lực phanh ở
các bánh xe ln ln xấp xỉ bằng lực bám, nhờ đó các bánh xe không bị hãm cứng và
giữ cho độ trượt giữa bánh xe với mặt đường thay đổi trong một giới hạn hẹp xung
quanh
𝐹𝑝𝑚𝑎𝑥

giá

trị

≈ 𝜑𝑥𝑚𝑎𝑥 . 𝐺𝑏

λ𝑝 =10÷30%.

Ở

trong

giới


hạn

này

𝜑𝑥 ≈

𝜑𝑥𝑚𝑎𝑥 nên

bởi vậy hiệu quả phanh sẽ cao nhất. Mặt khác 𝜑𝑦 ở trong giới hạn

này cũng có giá trị khá lớn, nên 𝐹𝜑𝑦 = 𝜑𝑦 . 𝐺𝑏 cũng có giá trị lớn, các bánh xe sẽ không
bị trượt ngang, do đó đảm bảo được tính dẫn hướng và độ ổn định của xe khi phanh.

Hình 2. 15. Sự thay đổi của hệ số bám dọc φ_x và hệ
số bám ngang φ_y theo độ trượt tương đối λ của bánh
xe.

2.2.2. Nguyên lý điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh
 Các hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh sẽ điều chỉnh áp suất trong dẫn động
phanh sao cho độ trượt của bánh xe với mặt đường thay đổi quanh giá trị λ𝑝 trong giới
hạn và thường sử dụng các nguyên lý điều chỉnh sau đây:
+ Theo gia tốc góc chậm dần của bánh xe được phanh ().
+ Theo giá trị độ trượt cho trước (λ𝑝 ).
+ Theo giá trị của tỷ số vận tốc góc của bánh xe với gia tốc góc chậm dần.
Các hệ thống chống hãm cứng bánh xe hiện nay thường sử dụng nguyên lý điều
chỉnh áp suất trong dẫn động phanh theo gia tốc góc chậm dần của bánh xe và ở bánh xe
có bố trí cảm biến vận tốc góc. Biến thiên của vận tốc góc theo thời gian sẽ cho ra giá trị
gia tốc góc. Chúng ta sẽ xem xét sự làm việc của hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi
phanh bằng nguyên lý điều chỉnh theo gia tốc góc chậm dần. Trên hình 2.15 trình bày đồ
14



thị chỉ sự thay đổi một số thông số của hệ thống phanh và của chuyển động của bánh xe
khi có trang bị hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh.
Khi ta đạp phanh thì áp suất dầu dẫn động tăng lên, nghĩa là mômen phanh Mp tăng
lên làm tăng giá trị của gia tốc góc chậm dần của bánh xe và làm tăng độ trượt. Sau khi
vượt qua điểm cực đại trên đường cong 𝜑𝑥 ≈ = f(λ𝑝 ) thì gia tốc góc chậm dần của bánh xe
bắt đầu tăng đột ngột. Điều này báo hiệu bánh xe có xu hướng bị hãm cứng. Giai đoạn này
của quá trình phanh có bộ chống hãm cứng bánh xe sẽ ứng với các đường cong 0-1 trên
hình 2.2 a, b và c. Giai đoạn này được gọi là pha I (pha bắt đầu phanh hay là pha tăng áp
suất trong dẫn động phanh).
Bộ điều khiển của hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh lúc này ghi gia tốc
góc tại điểm 1 đạt giá trị tới hạn (đoạn c1 trên hình 2.2 c) và ra lệnh cho bộ thực hiện phải
giảm áp suất trong dẫn động. Sự giảm áp suất được bắt đầu với độ chậm trễ nhất định do
đặc tính của bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh. Quá trình diễn biến từ điểm 1-2 được
gọi là pha II (pha giảm sự phanh hay là pha giảm áp suất trong dẫn động phanh). Gia tốc
góc của bánh xe lúc này giảm dần và tại điểm 2 gia tốc tiến gần giá trị 0. Giá trị gia tốc góc
lúc này tương ứng với đoạn c2 trên hình 2.2 c. Sau khi ghi lại giá trị này, bộ điều khiển ra
lệnh cho bộ thực hiện ổn định áp suất trong dẫn động. Lúc này bánh xe sẽ tăng tốc trong
chuyển động tương đối và vận tốc của bánh xe tiến gần tới vận tốc của ôtô, nghĩa là độ
trượt sẽ giảm và như vậy hệ số bám dọc 𝜑𝑥 tăng lên (đoạn 2-3). Giai đoạn này được gọi là
pha III (pha giữ áp suất ổn định).
Bởi vì mơmen phanh trong thời gian này được giữ cố định cho nên gia tốc góc chậm
dần cực đại của bánh xe trong chuyển động tương đối sẽ phát sinh tương ứng với lúc hệ số
bám dọc 𝜑𝑥 đạt giá trị cực đại. Gia tốc góc chậm dần cực đại này được chọn làm thời điểm
phát lệnh và tương ứng với đoạn c3 trên hình 2.2 c. Lúc này bộ điều khiển ghi lại giá trị
gia tốc góc này và ra lệnh cho bộ thực hiện tăng áp suất trong dẫn động phanh. Như vậy
sau điểm 3 lại bắt đầu pha I của chu kỳ làm việc mới của hệ thống chống hãm cứng bánh
xe khi phanh. Từ lập luận trên thấy rằng hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh điều
khiển cho mơmen phanh thay đổi theo chu kỳ khép kín 1-2-3-1, lúc ấy bánh xe làm việc ở

gần hệ số bám dọc cực đại 𝜑𝑥𝑚𝑎𝑥 và hệ số bám ngang 𝜑𝑦 cũng có giá trị cao. Trong trường
hợp bánh xe bị hãm cứng thì các thơng số sẽ diễn biến theo đường đứt nét.

15


Hình 2. 16. Đồ thị sự thay đổi các thơng số Mp, p và  khi phanh có hệ thống chống hãm cứng
bánh xe

2.2.3. Đánh giá hiệu quả phanh ABS
 Gia tốc chậm dần khi phanh: Gia tốc chậm dần khi phanh là một trong những chỉ tiêu

quan trọng để đánh giá chất lượng phanh ơ tơ.
𝜑𝑔
𝑗𝑝𝑚𝑎𝑥 =
𝛿𝑖
Trong đó: 𝑗𝑝𝑚𝑎𝑥 là gia tốc chậm dần cực đại
𝛿𝑖 Hệ số tính đến ảnh hưởng các trọng khối quay của ôtô.
g gia tốc trọng trường
𝜑 hệ số bám
 Thời gian phanh: Thời gian phanh cũng là một trong những chỉ tiêu để đánh giá chất

lượng phanh. Thời gian phanh càng nhỏ thì chất lượng phanh càng tốt. Thời gian phanh
nhỏ nhất được xác định theo công thức.

16


t p min 


j
j
.
dv

 v  v 
v  .g
g 1 2
v1

2

Trong đó: 𝑡𝑝𝑚𝑖𝑛 là thời gian phanh nhỏ nhất
v1 - vận tốc của xe tại thời điểm bắt đầu phanh
v2 - vận tốc của xe tại thời điểm kết thúc phanh
 Quãng đường phanh: Quãng đường phanh là chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá chất

lượng phanh của ôtô.

S p min

j
j v
j

.vdv 
.
vdv

 v1  v2 


 .g
 .g v
2  g
v
v1

1

2

2

Từ biểu thức trên ta thấy rằng quãng đường phanh nhỏ nhất phụ thuộc vào vận tốc
chuyển động của ô tô lúc bắt đầu phanh, phụ thuộc vào hệ số bám 𝜑 và hệ số tính đến ảnh
hưởng của các khối lượng quay 𝛿𝑖 . Để giảm quãng đường phanh cần giảm hệ số 𝛿𝑖 , cho
nên nếu người lái cắt ly hợp trước khi phanh thì quãng đường phanh sẽ ngắn hơn theo các
công thức trên thì 𝑗𝑝𝑚𝑎𝑥 , 𝑡𝑝𝑚𝑖𝑛 , 𝑆𝑝𝑚𝑖𝑛 phụ thuộc vào hệ số bám , nhưng do φ lại phụ thuộc
vào tải trọng tác dụng lên các bánh xe, tức là phụ thuộc vào trọng lượng tồn bộ của xe G.
Bởi vậy 𝑗𝑝 , 𝑡𝑝 , 𝑆𝑝 có phụ thuộc vào G, mặc dù trong các cơng thức tính 𝑗𝑝 , 𝑡𝑝 , 𝑆𝑝 khơng
có mặt của G.
 Lực phanh và lực phanh riêng cũng là chỉ tiêu để đánh giá chất lượng phanh. Chỉ tiêu
này được dùng thuận lợi nhất là khi thử phanh ôtô trên bệ thử. Lực phanh sinh ra ở các
bánh xe của ô tô xác định theo biểu thức :
Fp 

Mp
rb

Lực phanh riêng là lực phanh tính trên một đơn vị trọng lượng toàn bộ G của ô tô, nghĩa

là:
Fpr 

Fp
G

17