BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYẾN VĂN ĐẠT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu mô phỏng hệ thống ABS sử dụng thuật toán
Bang Bang control

CBHD: TS. Vũ Hải Quân

Sinh viên: Nguyễn Văn Đạt
Mã số sinh viên: 2018601634
NGÀNH: CÔNG NGHỆ Ơ TƠ
Hà Nội – Năm 2022
MỤC LỤC
Trang
LỜI NĨI ĐẦU..................................................................................................6


2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ.............7
1.1 Hệ thống phanh.......................................................................................7
1.2 Sơ đồ cấu tạo cơ bản của hệ thống phanh...............................................7
1.3 Phân loại hệ thống phanh ô tô.................................................................8
1.3.1 Phanh đĩa..........................................................................................8
1.3.2 Phanh tang trống.............................................................................10
1.4 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh................................................12
1.4.1 Gia tốc chậm dần khi phanh...........................................................12

1.4.2 Thời gian phanh..............................................................................13
1.4.3 Quãng đường phanh.......................................................................14
1.4.4 Lực phanh và lực phanh riêng........................................................16
CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM VÀ CẤU TẠO HỆ THỐNG
PHANH ABS...................................................................................................18
2.3 Quá trình điều khiển của ABS...............................................................24
2.3.1 Yêu cầu của cơ cấu ABS................................................................24
2.3.2 Phạm vi điều khiển của ABS.........................................................25
2.3.3 Chu trình điều khiển của ABS........................................................27
2.3.4 Tín hiệu điều khiển ABS................................................................28
2.4 Nguyên lý làm việc hệ thống phanh ABS.............................................28
2.4.1 Trạng thái phanh bình thường (ABS khơng hoạt động).................28
2.4.2 Trạng thái phanh gấp (ABS hoạt động)..........................................29
CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG THUẬT TỐN ĐIỀU KHIỂN BANG-BANG
CONTROLLER CHO HỆ THỐNG ABS TRÊN Ơ TƠ..................................32
3.1 Cơ sở lý thuyết mơ phỏng ABS.............................................................32
3.1.1 Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên bánh xe khi phanh...................32


3
3.1.2 Tỷ lệ trượt.......................................................................................32
3.1.3 Hệ số ma sát...................................................................................33
3.2.4 Mô men bánh xe.............................................................................35
3.2.3 Thuật toán điều khiển Bang Bang -controler.................................35
3.2.4 Thiết lập thuật toán điều khiển Bang Bang cho hệ thống chống bó
cứng phanh ABS......................................................................................36
CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG MATLAB SIMULINK VÀO MƠ PHỎNG VÀ
PHÂN TÍCH HÊ THỐNG ABS TRÊN Ơ TƠ................................................38
4.1: Giới thiệu về phần mềm Matlab-Simulink...........................................38
4.1.1 Phần mềm Matlab...........................................................................38

4.1.2 Matlab-Simulink.............................................................................39
4.2 Lựa chọn thơng số đầu vào cho mơ hình tốn.......................................40
4.2.1 Lựa chọn thông số xe.....................................................................40
4.3 Mô phỏng hệ thống ABS sử dụng thuật toán Bang Bang control trên
phần mềm Mathlab Simulink......................................................................40
4.3.1 Lựa chọn độ trượt mong muốn kích hoạt hệ thống ABS...............40
4.3.2 Khối điều khiển..............................................................................41
4.3.3 Thiết lập bảng thể hiện mối quan hệ giữa hệ số ma sát và độ trượt
.................................................................................................................41
4.3.4 Thiết lập các khối tính tốn tốc độ bánh xe, tốc độ xe, qng đường
phanh, tính tốn độ trượt thực tế.............................................................42
4.4 Sơ đồ mô phỏng hệ thống ABS sử dụng mơ hình ¼.............................43
4.5 Kết quả mơ phỏng.................................................................................44
4.5.1 Kết quả tốc độ bánh xe...................................................................44
4.5.2 Kết quả mô phỏng tốc độ xe...........................................................44


4
4.5.3 Quãng đường đến khi xe dừng hẳn................................................45
4.5.4 Sơ đồ tỷ lệ trượt thực tế..................................................................46
4.5.5. Sơ đồ gia tốc chậm dần.................................................................47
4.5.6 Sơ đồ lực phanh tác động...............................................................47
4.6 Kết luận.................................................................................................48
LỜI KẾT.........................................................................................................50
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................51
Trang
Danh mục các hình vẽ, đồ thị
Hình 1.1 Sơ đồ và cấu tạo phanh ơ tơ...............................................................7
Hình 1.2 Cấu tạo phanh đĩa ơ tơ........................................................................8
Hình 1.3 Các loại phanh đĩa ô tô.......................................................................9

Hình 1.4 Cấu tạo phanh tang trống ô tô..........................................................10
Hình 1.5 Hình ảnh phanh tang trống...............................................................11
Hình 2.1: Hệ thống chống bó cứng DUNLOP Maxaret..................................18
Hình 2.2: BOSCH ABS 2 và ECU..................................................................19
Hình 2.3 MERCEDES-BENZ 350SE.............................................................20
HÌnh 2.4 Sự thay đổi về kích thước và khối lượng của một hệ thống ABS....20
Hình 2.5:Sơ đồ khối các cụm chức năng của cơ cấu ABS..............................21
Hình 2.6: Cảm biến tốc độ bánh xe.................................................................21
Hình 2.7 Cảm biến tốc độ xe...........................................................................22
Hình 2.8 Vị trí và cấu tạo cảm biến giảm tốc..................................................22
Hình 2.9 Hộp ECU..........................................................................................23
Hình 2.10: Bộ phận chấp hành........................................................................23
Hình 2.11 : Bộ chấp hành thủy lực..................................................................24
Hình 2.12: Phạm vi điều chỉnh của cơ cấu ABS.............................................25
Hình2.13: Phạm vi điều khiển ABS theo góc trượt bánh xe...........................27


5
Hình 2.14: Chu trình điều khiển kín của ABS.................................................28
Hình 2.15: Chế độ phanh thường (ABS khơng hoạt động).............................29
Hình 2.16: Chế độ tăng áp...............................................................................29
Hình 2.17: Chế độ giữ áp................................................................................30
Hình 2.18: Chế độ giảm áp..............................................................................31
Hình 3.1: Sơ đồ lực và mơ-men tác dụng lên bánh xe khi phanh...................32
Hình 3.2: Vùng ổn định của hệ số ma sát........................................................34
Hình 4.1 Matlab-Matrix laboratory.................................................................38
Hình 4.2 Lựa chọn độ trượt mong muốn kích hoạt ABS................................41
Hình 4.3 Khối điều khiển BANG BANG controller.......................................41
Hình 4.4 Khối Look-up table..........................................................................42
Hình 4.5: Sơ đồ tính tốn tốc độ bánh xe........................................................42

Hình 4.6: Sơ đồ tính tốn tốc độ xe.................................................................42
Hình 4.7: Sơ đồ tính tốn độ trượt thực tế.......................................................43
Hình 4.8 Sơ đồ mơ phỏng hệ thống ABS sử dụng mơ hình ¼ trên Simulink. 43
Hình 4.9: Sơ đồ mơ phỏng tốc độ bánh xe......................................................44
Hình 4.10 Kết quả mô phỏng tốc độ xe trên xe có trang bị ABS....................45
Hình 4.11 Sơ đồ qng đường phanh của xe có trang bị ABS........................46
Hình 4.12 Sơ đồ biểu thị độ trượt thực tế của xe............................................46
Hình 4.13 Sơ đồ biểu thị gia tốc chậm dần khi phanh....................................47
Hình 4.14 Sơ đồ biểu thị lực phanh tác động trong quá trình phanh..............48

LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây cùng với quá trình mở cửa hội nhập với thế giới, nước
Việt Nam ta cũng đã phát triển trên mọi nghành nghề. Đặc biệt nghành công nghệ ô tô
được củng cố và đẩy mạnh phát triển hơn bao giờ hết. Các chính sách của đất nước giúp
góp phần tăng tỷ lệ nội địa hóa các cơng việc sản xuất và lắp ráp ơ tơ. Từ đó đã tạo điều
kiện thuận lợi cho các nhà thiết kế nghiên cứu, chế tạo các hệ thống trên ô tô trong nước.


6
Đặc biệt đó là sự tìm hiểu và phát triển chế tạo hệ thống phanh hệ thống an toàn trên xe.
Trên thế giới hệ thống ABS đã được tìm ra và phát triền từ nhiều năm trước. Nhưng cho
đến bây giờ hệ thống ABS vẫn là một hệ thống phù hợp để nghiên cứu và phát triển chế tạo
nội địa trong nước. Chính vì vậy em đã chọn đề tài: “Nghiên cứu mơ phỏng hệ thống
ABS sử dụng thuật tốn Bang Bang control.”
Với tình hình đất nước hiện nay, ngành ô tô chủ yếu là nhập khẩu các linh kiện để
lắp ráp thành xe chưa thể độc lập chế tạo các chi tiết tạo thành một chiếc xe hồn chỉnh.
Chính vì vậy chúng ta cần nghiên cứu và ứng dụng vào thực tế chế tạo các chi tiết, thiết lập
điều khiển cho hệ thống trên xe. Nghiên cứu các vấn đề lý thuyết để từ đó tham gia và hiểu
được, điều khiển được hệ thống thanh trên ô tô đáp ứng nhu cầu chế tạo ECU điều khiển
hệ thống phanh ABS. Đó là cơng việc phức tạp u cầu cao nhưng cần thiết và quan trọng

để có thể tự nghiên cứu và sản xuất hệ thống cho tới xe hoàn toàn “Made in Viet Nam”.
Đề tài cung cấp cơ sở lý thuyết cho việc nghiên cứu về tính hiệu quả của phanh khi
cần giảm tốc độ cũng như hiệu quả phanh trong q trình điều khiển động học của ơtơ
thơng qua việc sử dụng phần mềm lập trình.
Em xin chân thành cảm ơn thầy TS. Vũ Hải Quân người trực tiếp hướng dẫn em,
cùng các thầy trong bộ môn khoa ôtô đã giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đề tài.

Hà Nội, ngày…tháng…năm 2021

Nguyễn Văn Đạt
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ
1.1 Hệ thống phanh
Hệ thống phanh là hệ thống an tồn vơ cùng quan trọng trên xe ô tô. Cùng
với hệ thống lái giúp điều hướng khi di chuyển, hệ thống phanh giúp đảm bảo
an toàn cho người lái và xe khi gắp bất cứ chướng ngại nào trên đường. Hệ


7
thống phanh đa dạng và vô cùng quan trọng nên cần phải được quan tâm và
kiểm tra đều đặn .
Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng làm việc của hệ thống phanh là chỉ tiêu
hiệu quả ổn định hướng chuyển động của ô tô khi phanh. Chỉ tiêu hiệu quả
yêu cầu quãng đường phanh xe, giảm tốc phanh, thời gian phanh không quá
giới hạn qui định nhằm làm cho xe giảm tốc nhanh, dừng xe với quãng đường
ngắn nhất. Chỉ tiêu ổn định hướng yêu cầu góc lệch hướng chuyển động của ơ
tơ trong q trình phanh cũng như hành lang chiếm chỗ của ơ tơ trong q
trình phanh khơng được vượt quá giới hạn qui định.
Phân loại hệ thống phanh:
Hệ thống phanh cơ bản gồm hai loại:
+Phanh đĩa

+Phanh tang trống
1.2 Sơ đồ cấu tạo cơ bản của hệ thống phanh
Cấu tạo hệ thống phanh ô tô gồm:
*Bàn đạp phanh: Nơi tiếp nhận sự điều khiển từ người lái.
*Bầu trợ lực phanh: Bộ phận giúp khuếch đại lực đạp phanh của người
lái, nhờ đó mà người lái khơng cần dùng nhiều sức để đạp phanh.
*Bình chứa dầu phanh, xy lanh chính, van điều áp: Bộ phận giúp
chuyển đổi lực tác động từ bàn đạp phanh thành áp suất dầu phanh và phân
phối đến từng hệ thống phanh ở bánh xe
*Phanh ở từng bánh xe: Bộ phận chịu trách nhiệm hãm tốc độ quay của
bánh xe, giúp xe giảm tốc hay dừng lại…


8

Hình 1.1 Sơ đồ và cấu tạo phanh ơ tơ
Ngun lý hoạt động phanh ô tô: Khi đạp phanh, lực sẽ truyền từ bàn
đạp đến bầu trợ lực phanh. Bầu trợ giúp khuếch đại lực đạp phanh. Từ lực đạp
phanh, xy lanh chính tạo ra áp suất dầu phanh. Sau đó truyền áp suất này qua
van điều áp đến từng xy lanh con ở hệ thống phanh của mỗi bánh xe. Cuối
cùng hệ thống phanh ở mỗi bánh xe sẽ tiến hành hãm tốc độ quay của bánh
xe.[1]
1.3 Phân loại hệ thống phanh ô tô
1.3.1 Phanh đĩa
Cấu tạo phanh đĩa gồm: càng phanh, má phanh, đĩa phanh (rôto đĩa),
piston…


9


Hình 1.2 Cấu tạo phanh đĩa ơ tơ
Ngun lý hoạt động phanh đĩa
Khi người lái đạp phanh, áp suất dầu sẽ truyền từ xy lanh chính xuống
piston ở phanh làm cho má phanh ở 2 bên mặt đĩa kẹp chặt vào mặt đĩa khiến
lốp xe ô tô dừng quay. Khi người lái nhả chân phanh, má phanh sẽ nhả ra,
không cịn kẹp chặt mặt đĩa giúp bánh xe có thể quay bình thường.
Các loại phanh đĩa:
Phân loại theo càng phanh:
Càng phanh cố định (có 1 cặp piston nằm ở mỗi má phanh)
Càng phanh di động (có 1 piston gắn vào 1 bên má phanh)
Phân loại theo rôto phanh:
Loại đĩa đặc (làm từ 1 rơto đơn)
Loại đĩa thơng gió (có lỗ rỗng bên trong giúp tản nhiệt nhanh)


10
Loại có tang trống (phanh tang trống gắn liền dùng cho phanh đỗ)

Hình 1.3 Các loại phanh đĩa ơ tơ
Ưu nhược điểm phanh đĩa
Ưu điểm:
+Hiệu quả phanh cao, áp suất trên bề mặt ma sát của má phanh phân bố
đồng đều, lực phanh 2 bên đều nhau nên ít bị hiện tượng lệch tâm hay trượt
bánh khi phanh gấp
+Tản nhiệt nhanh
+Khả năng thốt nước tốt
+Má phanh bị mịn sẽ tự điều chỉnh được kích thước khe hở giữa má
phanh và đĩa phanh
+Dễ dàng kết hợp với các công nghệ phanh như: hệ thống chống bó
cứng phanh ABS, hệ thống phân bố lực phanh điện tử EBD, hệ thống phanh

hỗ trợ lực phanh khẩn cấp BA…
+Trọng lượng nhẹ
Nhược điểm:
+Chi phí sản xuất cao, chi phí sửa chữa cao


11
+Thiết kế hở nên dễ bị bám bụi bẩn, nếu khơng được vệ sinh thường
xun thì bụi bẩn có thể ảnh hưởng đến hiệu suất phanh và tuổi thọ phanh
Do có nhiều ưu điểm nên ngày nay phanh đĩa được sử dụng rất phổ
biến. Đa phần các dịng xe ơ tô từ các hãng phổ thông như Toyota, Honda,
Mazda, Hyundai, Kia… đến các hãng xe sang như Mercedes, Audi, BMW,
Lexus… đều sử dụng phanh đĩa.[3]
1.3.2 Phanh tang trống
Cấu tạo phanh tang trống
Cấu tạo phanh tang trống ô tô gồm: guốc phanh, má phanh, lị xo hồi
vị, xy lanh (có piston và cuppen), trống phanh, mâm phanh…

Hình 1.4 Cấu tạo phanh tang trống ô tô
Nguyên lý làm việc phanh tang trống
Khi người lái đạp phanh, xy lanh chính sẽ truyền áp suất dầu đến xy
lanh con. Xy lanh con tiến hành đẩy guốc phanh, từ đó tạo ra ma sát giữa má
phanh với bề mặt trống phanh giúp hãm tốc xe. Khi người lái nhả phanh, áp


12
suất dầu phanh khơng cịn, lị xo hồi vị sẽ đẩy guốc ra khỏi mặt trống trở về vị
trí ban đầu.
Các loại phanh tang trống
Các loại phanh tang trống ô tô: loại dẫn và kéo, loại 2 guốc dẫn, loại 1

trợ động, loại 2 trợ động.
Ưu nhược điểm phanh tang trống
Ưu điểm:
+Chi phí sản suất thấp, chi phí sửa chữa thấp
+Thiết kế đơn giản, sửa chữa đơn giản
+Thiết kế bao kín nên khó bám bẩn, phù hợp với nhiều điều kiện khí hậu
+Phanh tang trống có phí sản xuất thấp

Hình 1.5 Hình ảnh phanh tang trống


13
Nhược điểm:
+Hiệu quả phanh kém hơn phanh đĩa, khả năng bị bó cứng phanh, bị
trượt bánh, lệch tâm xe… cao hơn phanh đĩa
+Thiết kế bao kín nên khả năng tản nhiệt thấp
+Trọng lượng nặng hơn phanh đĩa
Hiện nay phanh tang trống khơng cịn được sử dụng phổ biến. Chỉ có một số
mẫu xe ô tô con giá rẻ nhằm để cắt giảm chi phí mới sử dụng phanh tang
trống như Toyota Wigo, Hyundai Grand i10, Mitsubishi Attrage, Mitsubishi
Xpander… Các xe này thường kết hợp dùng phanh đĩa phía trước và phanh
tang trống phía sau.[3]
1.4 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh
Để đánh giá chất lượng của quá trình phanh ta phải xét đến các yếu tố sau:
1-

Gia tốc chậm dần khi phanh

2-


Thời gian phanh

3-

Quãng đường phanh

4-

Lực phanh và lực phanh riêng

1.4.1 Gia tốc chậm dần khi phanh
Gia tốc chậm dần đều khi phanh là một trong những chỉ tiêu quan trọng
để đánh giá chất lượng phanh. Khi phân tích các lực tác dụng lên ơ tơ, có thể
viết phương trình cân bằng lực kéo khi phanh ơ tơ như sau:
Fj Fp Ff FFFi
Trong đó:
Fj: Lực qn tính sinh ra khi phanh ôtô
Fp: Lực phanh sinh ra ở các bánh xe
Ff: Lực cản lăn

(2.1)


14
F: Lực cản khơng khí
Fi: Lực cản lên dốc
F: Lực để thắng tiêu hao cho ma sát cơ khí
Thực nghiệm chứng tỏ rằng các lực cản lại chuyển động của ô tô có giá
trị rất bé so với lực phanh. Vì thế có thể bỏ qua các lực cản Ff ; F ; Fvà khi
phanh trên đường nằm ngang có phương trình:

Fj Fp
Khi đó lực phanh lớn nhất Fp max sinh ra tại bánh xe được xác định theo
biểu thức:
Fp max Fj max
Theo điều kiện bám Fp max FGnên ta có:
(2.2)
Trongđó:
i: Hệ số tính đến ảnh hưởng của các trọng khối quay của ô tô

apmax: Gia tốc chậm dần khi phanh
g: Gia tốc trọng trường
Từ biểu thức (2.2) có thể xác định gia tốc chậm dần cực đại khi phanh:
(2.3)
Nhận xét: Để tăng gia tốc chậm dần khi phanh cần phải giảm hệ số i.
Vì vậy khi phanh đột ngột người lái cần tắt ly hợp để tách động cơ ra khỏi hệ
thống truyền lực lức đó I sẽ giảm aPmax tăng. Gia tốc chậm dần cực đại khi
phanh còn phụ thuộc vào hệ số bám của lốp với mặt đường (mà giá trị của
hệ số bám lớn nhất max  0,75 0,8 trên đường nhựa tốt).[1]


15
1.4.2 Thời gian phanh
Thời gian phanh cũng là một trong những chỉ tiêu để đánh giá chất
lượngphanh. Thời gian phanh càng nhỏ thì chất lượng phanh càng tốt. Để xác
định thời gian phanh cần sử dụng công thức sau:
(2.4)
Từ biểu thức (2.4) có thể viết:
Muốn xác định thời gian phanh nhỏ nhất chỉ cần tích phân dt trong giới
hạn từ thời điểm ứng với vận tốc phanh ban đầu v1 tới thời điểm ứng với v2 ở
cuối quá trình phanh:

(2.5)
Khi phanh ơ tơ đến khi dừng hẳn thì v2=0 do đó:
(2.6)
Trong đó:
v1: Ứng với vận tốc phanh ban đầu
v2 : Ứng với vận tốc khi kết thúc phanh
Từ biểu thức (2.6) ta thấy rằng thời gian phanh nhỏ nhất phụ thuộc vào
vận tốc bắt đầu phanh của ô tô, phụ thuộc vào hệ số I và hệ số bám giữa
bánh xe với mặt đường. Để thời gian phanh nhỏ cần giảm i, vì vậy người lái
xe cần cắt ly hợp khi phanh. [1]
1.4.3 Quãng đường phanh
Quãng đường phanh là chỉ tiêu quan trọng, thực tế nhất để đánh giá
chất lượng phanh của ô tô. So với các chỉ tiêu khác thì quãng đường phanh là
chỉ tiêu mà người lái xe có thể nhận thức được một cách trực quan, dễ dàng
tạo điều kiện cho người lái xe xử trí tốt trong khi phanh ô tô trên đường.
Từ công thức:


16
Ta nhân 2 vế với ds ta được:

(2.7)



Quãng đường phanh nhỏ nhất được xác định bằng cách tích phân ds hai
vế của biểu thức (2.19) với giới hạn từ v1 đến v2 ta được:

=>


(2.8)

Ta phanh đến khi ô tô dừng hẳn thì v2 = 0:
(2.9)
Từ biểu thức trên ta thấy quãng đường phanh nhỏ nhất phụ thuộc vào:
-

Vận tốc chuyển động của ôtô lúc bắt đầu phanh v1

-

Hệ số bám 

-

Hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng quay i

Muốn giảm quãng đường phanh thì ta cần phải giảm i. Vì vậy nếu
người lái cắt ly hợp trước khi phanh thì quãng đường phanh sẽ ngắn hơn. Ta
thấy ở biểu thức trên Smin phụ thuộc vào , mà phụ thuộc vào tải trọng tác
dụng lên bánh xe. Do vậy Smin phụ thuộc vào trọng lượng toàn bộ của ô tô
(G).
Ở vận tốc bắt đầu phanh v1 càng cao thì quãng đường phanh S càng lớn
vì quãng đường phanh phụ thuộc bậc 2 vào v1. Hệ số bám càng cao thì
qng đường phanh S càng giảm. [1]

Ta có đồ thị thể hiện sự thay đổi của quãng đường phanh nhỏ nhất theo vận
tốc bắt đầu phanh v1và theo giá trị hệ số bám như sau:

Hình 1.6: Đồ thị thay đổi quãng đường phanh nhỏ nhất theo

tốc độ bắt đầu phanh v và hệ số bám


17

1.4.4 Lực phanh và lực phanh riêng
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 bánh xe được xác định theo biểu thức:
(2.10)
Trong đó:
FP: Lực phanh của ôtô.
MP: Mômen phanh của các cơ cấu phanh.
rb: Bán kính làm việc trung bình của bánh xe.
Lực phanh riêng F là lực phanh được tính trên một đơn vị trọng lượng
tồn bộ khối lượng của ơtơ:
(2.11)
Lực phanh riêng F lớn nhất khi lực phanh Fp cực đại:
(2.12)
Từ biểu thức trên ta thấy rằng lực phanh riêng cực đại bằng giá trị hệ số
bám :


18
Về mặt lý thuyết thì: Trên mặt đường nhựa khơ nằm ngang, lực phanh
riêng cực đại có thể đạt giá trị 75 80%.
Trong thực tế giá trị đạt được thấp hơn nhiều khoảng 45% đến 65%.
Nhận xét: Trong các chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh thì chỉ tiêu
quãng đường phanh là đặc trưng nhất và có ý nghĩa quan trọng nhất. Vì quãng
đường phanh cho phép người lái hình dung được vị trí xe sẽ dừng trước một

chướng ngại vật mà họ phải xử trí để khỏi xảy ra tai nạn khi người lái xe
phanh ở tốc độ ban đầu nào đấy. [1]


19
CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM VÀ CẤU TẠO HỆ THỐNG
PHANH ABS
2.1 Lịch sử hình hệ thống phanh ABS
ABS sớm nhất được áp dụng cho máy bay vào năm 1929. Nó được hợp tác
phát triển bởi Cơng ty ơ tơ Pháp và nhà tiên phong trong ngành hàng không Gabriel Voisin, cho phép máy bay có hiệu suất giảm tốc gần với giới hạn
phanh khi hạ cánh. Với công nghệ thời đó, đương nhiên khơng thể có cảm
biến điện tử và máy tính (ECU) để đưa ra phán đốn, 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.
Cụ thể khi lốp giảm tốc, tốc độ tang trống đồng bộ với lốp 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 mức 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.
Hệ thống chống bó cứng phanh đầu tiên được lắp đặt trên xe máy
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.
Tồn bộ hệ thống chống bó cứng lúc đó chỉ nặng (2.1kg), tương đối nhẹ về
mặt công 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.


20
Maxaret không 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 ơ tơ. Năm 1958, Chống bó cứng của Maxaret đã được Phịng thí nghiệm
nghiên cứu đường bộ của Anh lắp đặt trên xe máy ROYAL ENFIELD Super
Meteor để thử nghiệm.
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. Khơng chỉ giảm qng đường phanh ở
thời điểm đó mà tăng hiệu quả phanh đến 30% trên đường ướt và trơn trượt.

Hình 2.1: Hệ thống chống bó cứng DUNLOP Maxaret
Hệ thống ABS sử dụng công nghệ điện tử
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 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 hơi Nhật Bản đầu tiên sử
dụng hệ thống chống bó cứng điện tử.


21

Hình 2.2: BOSCH ABS 2 và ECU.
Năm 1978, Cơng ty BOSCH của Đức là nhà sản xuất đầu tiên trên thế
giới sản xuất hàng loạt ABS với tư cách là nhà cung cấp phụ tùng ô tô. Sản
phẩm BOSCH ABS 2 của hãng cũng trở thành thiết bị tiêu chuẩn cho mẫu xe
BENZ 350SE và BMW 733i.


Hình 2.3 MERCEDES-BENZ 350SE


22
Trong quá trình phát triển ABS, các nhà sản xuất ln theo đuổi mục tiêu
trọng lượng nhẹ và kích thước nhỏ gọn. Nhằm cải thiện tính khả thi của việc
lắp đặt 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 2.4 Sự thay đổi về kích thước và khối lượng của một hệ thống ABS
2.2 Cấu tạo hệ thống chống bó cứng phanh ABS
2.2.1 Sơ đồ chung các cụm chức năng cơ cấu ABS

Hình 2.5:Sơ đồ khối các cụm chức năng của cơ cấu ABS


23
Một cơ cấu ABS bao gồm 3 cụm bộ phận chính:
1.

Cụm tín hiệu vào gồm: cảm biến tốc độ bánh xe,cảm biến tốc độ xe,

công tắc báo phanh, cảm biến giảm tốc… với nhiệm vụ gửi thông tin tốc độ bánh
xe, tín hiệu phanh về hộp điều khiển điện tử (ECU), dưới dạng tín hiệu điện.

Hình 2.6: Cảm biến tốc độ bánh xe

Hình 2.7: Hệ thống cảm biến tốc độ xe
Hình 2.8 Vị trí và cấu tạo cảm biến giảm tốc



24

2.

Hộp điều khiển điện tử (ECU) có chức năng nhận và xử lý các

tín hiệu vào, đưa tín hiệu điều khiển đến bộ chấp hành thuỷ lực, điều khiển
quá trình phanh chống bó cứng

Hình 2.9 Hộp ECU
3.

Bộ phận chấp hành gồm có bộ điều khiển thuỷ lực, bộ phận hiển thị đèn

báo phanh ABS, bộ phận kiểm tra, chẩn đoán.
Trong đó:
+ Bộ điều khiển thuỷ lực nhận tín hiệu điều khiển từ ECU thực hiện
quá trình phân phối áp suất dầu đến các cơ cấu phanh bánh xe.
+ Bộ phận hiển thị đèn báo phanh và bộ phận kiểm tra chẩn đốn có
chức năng báo cho người lái xe biết khi cơ cấu ABS gặp sự cố, dưới dạng các
xung điện hoặc là tín hiệu nhấp nháy của đèn báo.


25

Hình 2.10: Bộ phận chấp hành

Hình 2.11 : Bộ chấp hành thủy lực

Nguyên tắc điều khiển cơ bản của cơ cấu ABS như sau:
- Các cảm biến tốc độ bánh xe nhận biết tốc độ góc của các bánh xe và