Hệ thống ổn định điện tử esc
Mục lục
Mục lục2
Lời nói đầu 4
Chơng I tổng quan về đề tài .6
i- đặt vấn để 6
II- mục đích, phơng hớng nghiên cứu và nhiệm vụ của
đề tài 8
1- mục đích của đề tài8
2- Phơng hớng nghiên cứu của đề tài 9
- 1 -
3- Nhiệm vụ của đề tài9
II- TổNG QUAN Về Hệ ThốNG ESC 9
1- Qúa trình hình thành và phát triển 10
2- Cơ sở cho sự ra đời của hệ thống ESC11
Chơng ii Cơ sở lý thuyết của hệ thống ESC 15
I- Động lực học ô tô khi phanh 15
II- động lực học ô tô khi khỏi hành hoặc tăng tốc.20
III- Sự ổn định động học của ô tô khi quay vòng 26
CHơng iii Cấu tạo và nguyên lý làm việc của ESC 29
i- các phần tử cơ bản của hệ thống 29
1- bộ phận thủy lực 29
2- Cảm biến góc xoay vô lăng 30
3- Cảm biến độ lệch ngang thân xe 31
4- Cảm biến tốc độ góc bánh xe 32
II- HOạT Động củA Hệ THốNG esc 33
1- Hoạt động của ESC khi phanh 36
1.1- Trạng thái phanh bình thờng 36
1.2- Trạng thái phanh khẩn cấp 37
2- Hoạt động của ESC điều khiển sự ổn định của ô tô khi chuyển
động 40

2.1- Hoạt động của ESC khi xe quay vòng thừa 44
2.2- Hoạt động của ESC khi xe quay vòng thiếu 49
2.3- Điều khiển phanh khi chuyển động trên đờng vòng 51
Kết luận 54
Tài liệu tham khảo 56
- 2 -
Lời nói đầu
Sự phát triển của ngành công nghiệp ôtô Việt Nam mới bắt đầu, với
chiến lợc phát triển của nhà nớc, chính sách nội địa hoá phụ tùng ô tô trong
việc sản xuất và lắp ráp ô tô tạo điều kiện cho các nhà thiết kế nghiên cứu,
chế tạo các cụm, các hệ thống trên ô tô trong nớc trong đó có các hệ thống
nâng cao tính năng an toàn cho ngời sử dụng. Vấn đề nghiên cứu nâng cao
tính năng an toàn cho ngời sử dụng thông qua kết cấu và điều khiển là vô
cùng quan trọng. Do đờng xá ngày càng đợc cải thiện tốt hơn, tốc độ phát
triển nghành giao thông vận tải tăng nhanh cho nên tốc độ chuyển động của
ô tô cũng ngày càng đợc nâng cao. Tuy nhiên, cùng với những sự phát triển
đó mật độ phơng tiện cơ giới trên đờng ngày càng cao, vấn đề tai nạn giao
thông trên đờng là vấn đề quan tâm hàng đầu. Chính vì vậy, chúng em chọn
nghiên cứu về đề tài:
Nghiên cứu hệ thống ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô ESC
(Electronic Stability Control)
Với tình hình hiện nay ngành công nghiệp ô tô của ta chủ yếu là lắp
ráp nên để có thể độc lập chế tạo trong tơng lai rất cần những nghiên cứu ứng
dụng trong thực tiễn. Đây là một hệ thống khá mới và hiện đại đợc ứng dụng
trên ô tô, đặc biệt với nghành công nghiệp ô tô Việt Nam. Mặt khác, tài liệu
chuyên sâu về hệ thống của các nhà sản xuất không đợc công khai rộng rãi,
cùng với trình độ chuyên môn cha sâu rộng, do vậy mà việc nghiên cứu cụ
thể kết cấu, cấu tạo và nguyên lý của hệ thống gặp nhiều khó khăn và có
nhiều thiếu xót. Rất mong sự phê bình, đóng góp ý kiến của các thầy trong
hội đồng giám khảo và những ngời quan tâm đến đề tài.

Xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Tuấn Anh là ngời đã trực tiếp hớng
dẫn và giúp đỡ chúng em nghiên cứu đề tài. Chân thành cảm ơn các thầy
- 3 -
trong Bộ môn Cơ khí ô tô - Khoa Cơ khí Trờng Đại học G.T.V.T Hà nội đã
giúp đỡ và góp ý cho đề tài trong quá trình thực hiện.
Nhóm Sinh viên:
Cơ khí Ôtô A- K45
Chơng I
Tổng quan về đề tài
- 4 -
I- Đặt vấn đề
Nh chúng ta đã biết, sự ra đời của chiếc ô tô đầu tiên trên thế giới đã
đánh dấu một bớc ngoặt lớn trong đời sống của nhân loại. Ô tô không chỉ
giúp chúng ta di chuyển từ nơi này sang nơi khác một cách nhanh chóng hay
vận chuyển hàng hoá dễ dàng, thuận tiện mà nó còn đóng vai trò nh một thiết
bị đảm bảo an toàn cho con ngời khi tham gia giao thông vận tải. Ngay từ khi
ra đời những chiếc ô tô đã khẳng định đợc vai trò quan trọng của mình trong
đời sống của con ngời, cùng với sự phát triển của giao thông vận tải ngành
công nghiệp ô tô cũng theo đó không ngừng thay đổi theo chiều hớng tích
cực nhất. Ngày nay, những chiếc ô tô đã trở nên quen thuộc với chúng ta hơn
bao giờ hết và mỗi chúng ta dù ít, dù nhiều đều đợc hởng những tiện ích mà
chúng mang lại. Nhng song song tồn tại cùng sự phát triển của ngành giao
thông vận tải là những vụ tai nại cũng ngày càng gia tăng bởi rất nhiều
nguyên nhân và góp mặt trong đó là nguyên nhân về tính an toàn của các ph-
ơng tiện tham gia lu thông trên đờng, ô tô cũng là một trong số các phơng
tiện đó. Vì vậy, một nhu cầu cấp thiết đặt ra là cần có các hệ thống, cũng nh
các phơng tiện có tính năng đảm bảo an toàn tối đa cho con ngời cũng nh
hàng hoá tham gia lu thông trên các cung đờng.
Đứng trớc nhu cầu đó rất nhiều các thiết bị công nghệ đã đợc nghiên
cứu và phát triển nhằm giảm thiểu tai nạn xuống mức thấp nhất. Ngành công

nghiệp ô tô cũng không loại trừ khỏi nhu cầu đó, hầu hết các hãng ô tô trên
thế giới đều đã dành những khoản kinh phí rất lớn cho việc nghiên cứu tích
hợp các hệ thống an toàn trên các dòng xe của mình. Ngày nay, gần nh toàn
bộ các hệ thống, tổng thành trên ô tô đã đợc can thiệp bởi các hệ thống tích
hợp cơ khí hay điện tử nhằm tạo ra sự tiện nghi và an toàn cao nhất cho ngời
sử dụng.
Hiện tại, đã có rất nhiều hệ thống đợc nghiên cứu và ứng dụng trên xe
của các hãng sản xuất ô tô và chúng mang lại hiệu quả rõ rệt trong việc đảm
bảo an toàn cho ngời sử dụng nh :
+ Hệ thống chống bó cứng bánh xe khi phanh - ABS (Antilock Braking
System).
+ Hệ thống phân phối lực phanh điện tử - EBD (Electronic Brake force
Distribution)
- 5 -
+ Hệ thống kiểm soát lực kéo - TRC (Traction Control System).
+ Hệ thống điều khiển góc quay của xe quanh trục dọc xe AYC (Active
Yaw Control).
+ Hệ thống túi khí vv
Và còn rất nhiều các hệ thống đợc ứng dụng trên nhiều xe khác nhau.
Các hệ thống trên hỗ trợ ngời lái trong quá trình phanh, quá trình khởi hành
hay khi chuyển động trên các loại đờng trơn trợt có hệ số bám thay đổi,
chúng chủ yếu tác động đến lực phanh, lực kéo nhằm kiểm soát sự trợt của
các bánh xe và chúng thờng đợc ứng dụng một cách độc lập trên xe.
Tuy nhiên nguyên nhân gây tai nạn không chỉ đơn thuần là do sự trợt
của các bánh xe trên đờng, trên thực tế đã có rất nhiều những tai nạn đáng
tiếc xảy ra do hiệu quả phanh kém hoặc khi phanh xảy ra hiện tợng bó cứng
bánh xe làm mất khả năng điều khiển hoặc khi ô tô khởi hành hay tăng tốc
đột ngột trên đờng có hệ số bám thấp thì rất có thể các bánh xe chủ động bị
trợt quay tại chỗ dẫn đến làm mất mát mô men chủ động và có thể làm trợt
xe. Đặc biệt có những trờng hợp ô tô mất ổn định động học trong quá trình

tăng tốc hay quay vòng( quay vòng thừa hoặc quay vòng thiếu) cũng dẫn đến
các tình huống nguy hiểm cho ô tô. Ô tô chuyển động trên đờng với quỹ đạo
rất phức tạp, nếu ô tô chuyển động với tốc độ cao, gặp chớng ngại vật cần
phanh gấp hoặc cần đổi hớng chuyển động một cách đột ngột để tránh chớng
ngại vật có thể làm xe bị lật.
Các nguyên nhân trên đặt ra cho chúng ta một vấn đề là cần có một hệ
thống kết hợp các hệ thống trên để có thể kiểm soát đợc tất cả các tình huống
xảy ra làm mất ổn định cho ô tô. Và hệ thống : ổn định quỹ đạo chuyển
động điện tử ESC (Electronic Stability Control) có thể giải quyết đợc vấn
đề này. Nh đã nói ở trên đây là một hệ thống rất mới và có nhiều tiện ích nên
việc nghiên cứu nó là một vấn đề cần thiết để có thể hiểu rõ và ứng dụng vào
thực tiễn ở Việt Nam.
II- mục đích, ph ơng h ớng nghiên cứu và nhiệm vụ của
đề tài

1- Mục đích của đề tài
- 6 -
Do hệ thống ESC còn khá mới mẻ và cha đợc phổ biến ở Việt Nam, nên
mục đích chủ yếu của đề tài là xây dựng đợc những hiểu biết cơ bản nhất về
hệ thống và giới thiệu đến những ngời quan tâm. Từ đó làm cơ sở lý thuyết,
tài liệu tham khảo để có thể tiếp tục nghiên cứu sâu hơn và ứng dụng trong
thực tiễn công việc sau này.
2- Ph ơng h ớng nghiên cứu của đề tài.
Dựa trên các tài liệu về hệ thống của các hãng sản xuất ô tô lớn nh:
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, để có những hiểu
biết cơ bản về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, cũng nh các tác dụng mà hệ
thống mang lại cho chúng ta.
3- Nhiệm vụ của đề tài.
Giới thiệu tổng quan về hệ thống ESC.

Xây dựng cơ sở lý thuyết cho hoạt động của hệ thống ESC
Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống.
III- Tổng quan về hệ thống ESC
1- Quá trình hình thành và phát triển.
ESC là tên viết tắt của Electronic Stability Control, là một trong những
hệ thống an toàn đợc trang bị trên ô tô hiện đại ngày nay. Hệ thống này đợc
một kỹ s ngời Đức triển khai đầu tiên với tên gọi Elektronisches Stabilitọts
Program (ESP) và đợc hai hãng sản xuất ô tô là Mercedes-Benz và BMW
ứng dụng lần đầu tiên trên ô tô vào năm 1995. Sau đó nó đợc giới thiệu tại
hội trợ triển lãm ô tô Mỹ với cái tên ESC (Electronic Stability Control) và sau
này tên gọi ESC trở thành thông dụng với sự chấp nhận của hiệp hội kỹ s ô tô
Mỹ, mặc dù cũng có rất nhiều tên gọi khác nhau tuỳ theo nhà sản xuất.
Có thể nói ESC là hệ thống còn rất mới mẻ đối với nớc ta nhng trên thế
giới thì ESC đã trở thành một hệ thống khá quen thuộc đối với ngành công
- 7 -
nghiệp ô tô nói riêng và với ngời sử dụng ô tô nói chung. Sự phổ biến của hệ
thống này có thể thấy rõ qua những số liệu sau: ESC là tiêu chuẩn trên 40%
xe khách năm 2006 và tuỳ chọn trên 15% với các loại xe khác tại Đức. Nó là
tiêu chuẩn trên mọi xe: Audi 2006, BMW, Infiniti, Mercedes-Benz, Porsche.
Tám hãng chế tạo ô tô khác là: Cadillac , Jaguard, Randrover, Lexus, Mini,
Toyota, Volkswagen, Volvo cũng đã đa ra ít nhất là tùy chọn trên tất cả các
mẫu xe.
Sau những nghiên cứu trong năm 2004 của cục an toàn giao thông quốc
gia Mỹ, một số nhà sản xuất thông báo kế hoạch chế tạo chuẩn ESC trên tất
cả các mẫu xe SUV. Tỷ lệ những xe SUV có trang bị ESC nh một thiết bị
chuẩn đã và đang phát triển nhanh trên thị trờng ô tô. Hiện tại khoảng 70%
số xe thể thao đa dụng SUV và 40% xe du lịch tại Mỹ đợc trang bị ESC nh
một thiết bị tiêu chuẩn.
Mới đây viện nghiên cứu bảo hiểm an toàn giao thông quốc gia Mỹ(IIHS)
tuyên bố Hệ thống ổn định điện tử ESC sẽ là thiết bị chuẩn trên tất cả các

xe ô tô ở nớc này.
Hiện nay, ngoài tên gọi phổ biến là ESC (Electronic Stability Control) và
ESP (Electronic Stability Program) thì hệ thống ổn định điện tử còn đợc gọi
biết đến với nhiều tên khác, tùy theo từng hãng sản xuất mà có các tên khác
nhau, ví dụ:
+) Audi: ESP - Electronic Stabilization Program
+) Chevrolet: StabiliTrak (except Corvette - Active Handling)
+) Chrysler: Electronic Stability Program (ESP)
+) Fiat: Electronic Stability Program (ESP)
+) Ferrari: Control Stability (CST)
+) Ford: AdvanceTrac and Interactive Vehicle Dynamics
+) Hyundai: Electronic Stability Program
+) Honda: Electronic Stability Control (ESC) and Vehicle
Stability Assist (VSA)
- 8 -
+) Infiniti: Vehicle Dynamic Control (VDC)
+) Jaguar: Dynamic Stability Control (DSC)
+) Jeep: Electronic Stability Program (ESP)
+) Land Rover: Dynamic Stability Control (DSC)
+) Lexus: Vehicle Stability Control (VSC) and Traction
Control (TRAC) systems
+) Lincoln: AdvanceTrak
+) Mazda: Dynamic Stability Control
+) Mercedes: Electronic Stability Program (ESP)
+) Nissan: Vehicle Dynamic Control (VDC)
+) Porsche: Porsche Stability Management (PSM)
+) Suzuki: Vehicle Stability Control (VSC)
+) Toyota: Vehicle Dynamics Integrated Management
(VDIM) with Vehicle Stability Control (VSC)
2- Cơ sở cho sự ra đời của hệ thống ESC

Trớc hết chúng ta cần hiểu thế nào là tính ổn định của ô tô. Nói một
cách khái quát, tính ổn định của ô tô là khả năng đảm bảo giữ đợc quỹ đạo
chuyển động theo yêu cầu trong mọi điều kiện chuyển động khác nhau. Tùy
thuộc điều kiện sử dụng, ô tô có thể đứng yên, chuyển động trên đờng dốc
(đờng có góc nghiêng dọc hoặc nghiêng ngang), có thể quay vòng hoặc
phanh ở các loại đờng khác nhau (đờng tốt, đờng xấu, đờng trơn trợt ).
Trong những điều kiện chuyển động phức tạp nh vậy, ô tô phải giữ đợc quỹ
đạo chuyển động của nó sao cho không bị lật đổ, không bị trợt hoăc xe
không bị nghiêng, cầu xe bị quay lệch trong giới hạn cho phép để đảm bảo
cho xe chuyển động an toàn. Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp ô
tô, rất nhiều hệ thống tích hợp trên ô tô cũng đợc nghiên cứu và phát triển
nhằm đảm bảo sự ổn định cho xe.
Năm 1949 bộ chống hãm cứng bánh xe ABS đợc sử dụng đầu tiên
trong ngành hàng không, ABS lúc đó là loại cơ khí. Trong quá trình phát
- 9 -
triển, ABS đã đợc cải tiến từ loại cơ khí sang loại điện và nay là loại điện tử.
Trong ngành ô tô thì ABS xuất hiên đầu tiên vào năm 1969, trên thế giới
nhiều hãng đã đi sâu nghiên cứu để trang bị cho ô tô của mình nh: Ford, GM,
Bendix, Fiat, Toyota, Hệ thống ABS có hiệu quả rất cao trong việc chống
hãm cứng bánh xe khi phanh. Tuy nhiên hệ thống ABS thông thờng chỉ có
tác dụng trong việc hãm cứng bánh xe mà không có hiệu quả trong việc phân
bố lực phanh cho các bánh xe khi trọng tải trên các cầu thay đổi, vì thế mà
hiệu quả phanh đạt đợc là không cao nhất. Để giải quyết khuyết điểm này,
trên hệ thống ABS đã đợc tích hợp thêm hệ thống phân phối lực phanh điện
tử EBD (Electronic Brake-force Distribution). EBD là một công nghệ cho
phép tăng lục phanh của xe hoặc ứng dụng một cách tự động tùy theo điều
kiện đờng, tốc độ của xe, tải trọng của xe. EBD theo dõi quá một cách tự
động thông qua các cảm biến những điều kiện của đờng theo dõi áp suất của
bàn đạp phanh, tải trọng của xe để xác định thời điểm áp dụng lực ép tới các
xy lanh bánh xe. Các cảm biến đợc thiết kế để theo dõi sự chuyển động của

các bánh xe và xác định dựa trên cơ sở tải trọng, thông số mà các bánh xe
phải sử dụng lực tác dụng nhiều nhất ứng với từng điều kiện. Nhờ sự phân
phối lực phanh một cách chính xác tự động kết hợp với hệ thống ABS sẽ làm
tăng khả năng chống bó cứng bánh xe trong các điều kiện chuyển động khác
nhau nh khi quay vòng. Nhờ đó tăng tính ổn định hớng chuyển động của xe.
Tuy nhiên trong quá trình chuyển động của ô tô có rất nhiều yếu tố dẫn đến
mất ổn định xe ở đờng có hệ số bám thấp , các bánh xe chủ động dễ bị trợt
quay nếu xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột do lực kéo vợt quá giới hạn bám
giữa lốp và mặt đờng, làm mất mát mô men chủ động và xe mất ổn định. Để
khắc phục hiện tợng này, phần lớn các xe ngày nay đợc trang bị hệ thống
kiểm soát lực kéo TRC ( Traction Control System). Hệ thống này thiết kế dựa
trên cơ sở của một hệ thống ABS. Khi có hiện tợng trợt quay của bánh xe, hệ
thống TRC sẽ có đồng thời hai tác dụng: làm giảm mô men xoắn của động
cơ bằng cách đóng bớt bớm ga mà không phụ thuộc vào ý định của ngời lái
và cùng lúc đó kết hợp với hệ thống ABS điều khiển hệ thống phanh tác dụng
lên các bánh xe chủ động,vì vậy làm giảm mô men kéo truyền tới mặt đờng
tới một giá trị phù hợp. Nhờ đó xe có thể khởi động và tăng tốc một cách
nhanh chóng và ổn định.
- 10 -
Trên một số xe hiện nay trong trờng hợp phanh khẩn cấp nh gặp chơng
ngại vật đột ngột ngời lái xe đặc biệt là ngời thiếu kinh nghiệm , thờng hoang
mang va phản ứng không kịp thời nên đạp chân lên bàn phanh không đủ
mạnh , do đó không đủ lục phanh để dừng xe,. Lực phanh tác dụng lên bàn
đạp cũng yếu dần đi trong quá trình phanh làm giảm tác dụng phanh.
Bằng cách nhận biết tốc độ và lực tác dụng lên bàn đạp phanh của ngời
lái xe, một hệ thống trợ lực phanh khẩn cấp BAS Brake Assist System sẽ
tự động cung cấp thêm một lực phanh lớn hơn nhiều so với lực phanh do ngời
lái tạo ra để dừng hẳn xe.
Do sự phát triển , ngày nay ESC la kết hợp của tất cả các hệ thống
trên. ESC ngày càng đợc tích hợp nhiều hệ thống đi cùng để nhằm tăng tính

an toàn cho xe.
Có thể nói hệ thống ổn định điện tử ESC là một thành tựu mới của
ngành công nghiệp ô tô trong việc nâng cao tính an toàn cho ngời sử dụng.
Sự ra đời của ESC gắn liền với quá trình hoàn thiện của các hệ thống điện tử
khác liên quan đến tính an toàn đó là: Hệ thống chống bó cứng bánh xe khi
phanh ABS (Antilock Braking Sytem), hệ thống kiểm soát lực kéo TRC, hệ
thống phân phối lực phanh điện tử EBD Và ESC chính là sự kết hợp của
các hệ thống này, nó làm việc dựa trên cơ sở kế thừa và phát huy nhng u
điểm của các hệ thống trên và kết hợp chúng một cách hoàn hảo. Ta có thể
tóm tắt qua sơ đồ sau:
- 11 -
Từ sơ đồ trên ta có thể thấy hệ thống ESC làm việc dựa trên nền tảng sự
kết hợp của hệ thống ABS phức hợp và hệ thống TRC. Chính nhờ sự kết hợp
này nên hầu hết các nguyên nhân gây mất an toàn cho xe đều đợc kiểm soát
và ngăn chăn một cách kịp thời ngay khi nó có xu hớng xảy ra. Sau đây
chúng ta sẽ tìm hiểu sâu hơn về hệ thống ESC.
Chơng II
Cơ sở lý thuyết của hệ thống ESC
I . Động lực học của ô tô khi phanh
Quan hệ giữa lốp và mặt đờng :
Lực phanh sinh ra ở mỗi bánh của ô tô trong suốt quá trình phanh là một
hàm của phản lực từ mặt đờng tác dụng vuông góc lên bánh xe và hệ số bám
giữa lốp và mặt đờng.
Ta có sơ đồ động lực học của ô tô nhh sau :
- 12 -
Quan hệ giữa trọng lợng đặt lên bánh xe và lực phanh đợc biểu diễn bởi
công thức (1-1):
tdx
GF .


=
(1-1)
Trong đó : F
x
- Lực phanh.


- Hệ số bám giữa lốp và mặt đờng

td
G
- Tải trọng tĩnh và động đặt lên bánh xe.
Hệ số bám giữa lốp và đờng không phải là một hằng số mà là một hàm của
các nhân tố, nó phụ thuộc vào loại bề mặt đờng cũng nh mức độ trợt dọc giữa
lốp và mặt đờng. Các đờng cong quan hệ giữa hệ số bám dọc với độ trợt bánh
xe trên các bề mặt đờng khác nhau trình bày trên hình 1-1.
Lực phanh sinh ra phụ thuộc vào mức độ trợt bánh xe. Nếu bánh xe tr-
ợt hoàn toàn, không có lực phanh. Mối quan hệ này là nguyên tắc cơ bản
- 13 -
20
0.2
0.4
0.6
0.8
40
60
80 100
x

%

Đ ờng bê tông khô
Đ ờng ớt - lốp có vấu bám
Đ ờng tuyết mềm
Đ ờng đóng băng
Hình 1-1. Quan hệ giữa hệ số bám dọc với độ tr ợt trên các
mặt đ ờng khác nhau
để hiểu quá trình phanh và không dễ quan sát khi độ trợt gần 100% (bánh
xe trợt lết hoàn toàn) khó nhận thấy khi không có thiết bị chuyên dùng.
Lực phanh cao nhất có đợc khi mức độ trợt nhỏ. Khi cung cấp lực
phanh quá lớn sẽ gây ra trợt 100 % và nh thế sẽ không sinh ra lực phanh
cực đại, vì vậy cần điều khiển áp suất phanh cung cấp bằng kỹ năng của
ngời lái hoặc thông qua bộ điều khiển chống hãm cứng để quãng đờng
phanh ngắn nhất trên hầu hết các bề mặt.
Lực phanh sinh ra biến đổi nhiều theo bề mặt đờng. Quãng đờng
phanh và gia tốc phanh rất dễ nhận ra khi phanh trên đờng asphalt khô so
sánh với phanh trên đờng đóng băng.
Khi vợt qua điểm có hệ số bám lớn nhất đờng cong

() ( - độ trợt)
sẽ đi xuống. Điều này nói lên rằng, khi lực phanh bằng với lực bám cực
đại thì tăng thêm lực phanh cũng không có kết quả và giải thích đợc vì sao
một ngời lái có kinh nghiệm có thể đạt đợc quãng đờng phanh ngắn hơn
đáng kể hơn một ngời lái xe thiếu kinh nghiệm.
Một đặc điểm khác quan trọng của lốp ôtô trong khi phanh sinh ra lực
bên chống lại sự trợt bên. phản Lực bên là lực giữ cho lốp xe khỏi trợt theo
phơng vuông góc với phơng chuyển động của xe. Công thức lực bên đợc
viết nh sau:
tdyy
GF .


=
(1-2)
+ Trong đó : F
y
- lực bên.

y

- hệ số bám ngang giữa lốp và mặt đờng.
Hệ số bám ngang giảm nhanh khi một bánh xe bắt đầu trợt dọc. Khi
bánh sau trợt quá lớn dẫn đến mất lực bên sẽ góp phần làm không ổn định
phần đuôi xe dẫn đến sự trợt ngang khi có lực bên nhỏ tác động vào xe.
Bánh xe trợt quá lớn dẫn đến mất lực bên tác động lên các bánh trớc của
xe làm tăng khả năng mất lái; hiện tợng mất lái này thờng xảy ra khi
phanh gấp trên đờng có hệ số bám thấp nh đờng đóng băng, tác dụng lực
phanh quá lớn làm cho lốp ở trạng thái trợt 100%.
- 14 -
Trong quá trình phanh ô tô thờng xảy ra sự trợt tơng đối của bánh xe
với mặt đờng , mà hệ số bám của bánh xe và mắt đờng lại phụ thuộc rất
nhiều vào độ trợt này, do dố làm ảnh hởng đến chất lợng phanh.sự thay đổi
của lực bám theo độ trợt đợc chỉ rõ trên đồ thị thực nghiệm sau:
Đồ thị thay đổi hệ số bám dọc và ngang
theo độ trợt tơng đối của bánh xe khi phanh
+ Độ trợt tơng đối đợc xác định theo công thức sau:

.
bx bx
V r
V




=
+ Trong đó : V: vận tốc của xe

bx
: vận tốc của bánh xe khi phanh
r
bx
: bán kính làm việc của bánh xe;
- 15 -
Từ đồ thi trên ta thấy hệ số bám dọc đạt giá trị cực đại ở giá trị độ trợt
tối u. Thực nghiệm chứng tỏ rằng giá tri hệ số bám dọc đạt đợc cực đại, khi
độ trợt nằm trong khoảng (10-30)%, ở giá trị độ trợt
o
tối u này không
những đảm bảo cho hệ số bám dọc có giá trị cực đại mà còn cho giá trị hệ số
bám ngang khá cao.
Nh vậy giữ cho quá trình phanh xảy ra ở vùng trợt tối u của bánh xe
o
thì sẽ đạt đơc lực phanh tối u hay hiệu quả phanh cao nhất, đồng thời đảm
bảo tốt tính dẫn hớng và tính ổn định hớng khi phanh do hệ số bám ngang

y
đạt giá trị cao muốn có đợc điều đó thì lái xe trong quá trình phanh
phải thực hiện thao tác đạp - nhả-đạp liên tục trong khoảng thời gian vô
cùng nhỏ. Tuy nhiên trong thời gian phanh gấp lái xe không thể đủ thời
gian để thực hiện những thao tác đó, Do vậy khi phanh trong tình trạng
khẩn cấp, lực phạnh tạo ra do lái xe thờng lớn hơn lực phanh tối u, điều
này dẫn điến bó cứng bánh xe, làm mất khả năng kiểm soát cua lái xe cả

về hớng và khả năng điều khiển phanh dẫn đến gây ra tai nạn. Để giúp cho
lái xe có thể phanh với hiệu quả phanh tối u, tức là phanh trong trạng thái
gấp với hệ số trợt tối u thì các ô tô hiện đại ngày nay đã đợc trang bị hệ
thống chống bố cứng phanh ABS. Hệ thống này dùng một bộ vi xử lý để
xác định tình trạng quay của 4 bánh xe trong khi phanh và có thể tự động
điều khiển tăng giảm lực phanh để đảm bảo cho quá trình phanh không
xảy ra hiện tợng bó cứng bánh xe.
Để đánh giá tính ổn định dẫn hớng của ôtô khi phanh ngời ta dùng một
số chỉ tiêu sau:
- Góc lệch của ôtô khi phanh, về mặt lý thuyết góc này xác định đợc.
- Hành lang cho phép mà ôtô không đợc vợt ra ngoài ở cuối quá trình
phanh.
- Hệ số không đồng đều lực phanh.
II. Động lực học ôtô khi khởi hành hoặc tăng tốc
- 16 -

ở
đờng có hệ số bám thấp, chẳng hạn nh đờng băng, tuyết hay đờng ớt,
bánh xe chủ động sẽ bị quay tại chỗ nếu xe khởi hành hay tăng tốc nhanh,
làm mất mát mômen chủ động và có thể làm trợt xe. Mômen cực đại có
thể truyền đến các bánh xe đợc quyết định bởi hệ số bám giữa lốp xe và
mặt đờng. Nếu cố truyền mômen đến các bánh xe vợt quá mức này, nó sẽ
làm bánh xe bị trợt quay. Việc đảm bảo mômen phù hợp với hệ số bám
trong các trờng hợp này đôi khi không dễ dàng với cả ngời lái. ở phần lớn
các trờng hợp, khi khởi hành xe đột ngột, ngời lái đạp chân ga quá mạnh
và làm bánh xe bị trợt quay, mất mát lực kéo và mômen. Hệ thống điều
khiển lực kéo (TRC) giảm mômen xoắn của động cơ khi bánh xe bắt đầu
trợt quay không phụ thuộc vào ý định của ngời lái, cùng lúc đó nó điều
khiển hệ thống phanh vì vậy giảm mômen truyền đến mặt đờng tới một giá
trị phù hợp. Vì vậy có thể khởi hành và tăng tốc một cách nhanh chóng và

ổn định. Trên hình 2.1 là sơ đồ khối của hệ thống TRC:
Yêu cầu thiết yếu của các hệ thống điều khiển lực kéo là tối u hóa tính
ổn định của xe (với cầu sau chủ động) và điều khiển tính dẫn hớng (với cầu
trớc chủ động) duy trì khả năng bám bên thích hợp. Phơng thức cơ bản nhất
đạt đợc bằng điều khiển riêng mô men động cơ. Tất cả các bánh xe chủ
động đợc truyền lực kéo nh nhau, tơng ứng với khả năng bám ở bánh xe có
lực bám thấp và vì vậy khả năng bám bên ở các bánh xe có độ bám dọc lớn
sẽ lớn hơn. Khi khả năng bám xấp xỉ ở tất cả các bánh chủ động, hệ thống
làm tăng tính ổn định của xe (điều khiển tính dẫn hớng). Khi tăng lực kéo,
các bánh xe trợt lết nên có thể không điều khiển đợc xe. Hệ thống điều
khiển lực kéo kết hợp chặt chẽ với bộ điều khiển mô men động cơ và bổ
sung thêm phanh (hoặc điều khiển vi sai) có thể áp dụng đồng thời để đảm
- 17 -
Các cảm
biến bánh xe
Công tắc
điều khiển
ECU
ECU động
cơ
Bộ điều
khiển thuỷ
lực
Chẩn đoán
Đánh lửa
B ớm ga
Xylanh
phanh
Hình 2.1- Sơ đồ khối hệ thống điều khiển lực kéo
bảo tính ổn định của xe (điều khiển tính dẫn hớng) và tối u sự tăng tốc. Bộ

điều khiển mômen động cơ là phơng pháp đợc u tiên trên các mặt đờng có
đủ điều kiện bám đồng nhất, trong khi tác dụng lực phanh (hoặc điều khiển
vi sai) cung cấp sự tăng tốc tối u ở tất cả các bánh xe chủ động.
Hình 2.2 trình bày lực tác động lên các bánh xe khi tăng tốc trên đờng
có bề mặt không đồng nhất.
Lực kéo cực đại có thể đơc tính nh sau:
BLLH
FFFFF
+=+=
2
+ Trong đó:
F- Tổng lực kéo.
F
H
- Lực kéo ở bánh có hệ số bám cao.
F
L
- Lực kéo ở bánh có hệ số bám thấp.
F
B
- Lực phanh.
L

Hệ số bám thấp.
H

Hệ số bám cao.
Lực tăng tốc đợc truyền khi xe đi thẳng cũng nh khi quay vòng về
nguyên tắc là nh nhau cũng tơng tự nh trong quá trình phanh. Độ trợt khi
phanh là:

- 18 -
F
B
F
L
L

F
H
F
B
H

Hình 2 2- Các lực tác dụng lên bánh khi tăng tốc trên đ
ờng có hệ số bám không đồng nhất
Hình 2 3- Quan hệ giữa hệ số bám dọc với độ trợt khi tăng tốc
V
RV
R
B



=
+ Độ trợt khi tăng tốc
V
Vr
R
A


=


với
R
r V
+ Trong đó:
A
và
B
lần lợt là độ trợt khi tăng tốc và khi phanh.
Độ trợt khi tăng tốc có thể nằm trong khoảng từ 0 tới rất cao và thờng đ-
ợc sử dụng để mô tả các điều kiện có thể xảy ra khi các bánh chủ động trợt
quay khi tăng tốc lúc khởi hành. Hình 2.3 tới hình 2.6 mô tả quá trình tăng
tốc và hệ số bám bên là một hàm của độ trợt khi tăng tốc.
Hình dới đây cung cấp mối quan hệ giữa hệ số bám dọc và độ trợt khi
tăng tốc trên đờng thẳng. Yêu cầu duy trì độ bám bên nhỏ ở những điều
kiện này (ví dụ sự bù gió bên), sự duy trì lực kéo mới là nhân tố chính.
- 19 -
Hình 2.4- Đồ thị hệ số bám ngang theo góc
tr ợt
0.2
0.4
0.6
0.8
12-15
Góc tr ợt

Hệ số bám
ngang

àx
1.0
0.6
0.4
0.2
1.0
0.8
3.0
4.0
0.2
Đ ờng đóng băng
Đ ờng nhiều tuyết
Đ ờng cát xốp, sỏi
Đ ờng khô
Độ tr ợt khi tăng tốc
Hệ số lực
tăng tốc
Hình 2.4 là đồ thị quan hệ giữa hệ số bám ngang với góc trợt . Góc trợt
ngang tới hạn nằm trong khoảng 12- 15
0
. Để điều khiển phanh, cần phải
xem xét đến cả lực bên.
Trên những mặt đờng khô, lực tăng tốc cực đại có thể đạt đợc ở độ trợt
từ 10-30 %, khi lực kéo tăng khoảng 5-10 % có thể dẫn đến trợt các bánh
xe chủ động.
- 20 -
Hệ số bám dọc và bám ngang ,
1.00.60.2 0.4 0.8
Độ tr ợt giữa lốp và mặt đ ờng
A

(%)
0.2
0.4
0.8
0.6
1.0
=
4
0
=
8
0
=
4
0
=
8
0
Hình 2.5- Hệ số bám dọc và hệ số bám
ngang ở các góc tr ợt khác nhau trên đ ờng
khô.
à
S
à
A
Hình 2.6- Hệ số bám dọc và bám ngang ở các góc tr ợt khác
nhau trên đ ờng đóng băng
0.10
Hệ
số

bá
m
dọ
c
và
bá
m
ng
an
g

x
,

y
Độ tr ợt giữa lốp và mặt đ ờng
A
= 0.5
0
0.4 0.6 0.8
0.05
1.0
0.15
= 1
0
= 1
0
= 0.5
0


x

y
0.2
Trên mặt đờng băng tuyết, lực kéo cực đại đạt đợc ở độ trợt nhỏ (2-5%).
Trên đờng cát xốp, sỏi và đờng dày tuyết, hệ số bám khi tăng tốc tăng liên
tục cùng với độ trợt, và nó chỉ đạt giá trị cực đại tại điểm có độ trợt trên 60
%. Do đó, tốc độ trợt khoảng 2-20 % đã tìm đợc vùng hoạt động của ASR
sẽ không cung cấp lực kéo thích hợp ở mọi điều kiện.
Vì lý do này, tất cả các hệ thống ASR kết hợp với công tắc ngỡng trợt
hoặc khoá cắt ASR, điều này cho phép ngời lái điều chỉnh lại ngỡng trợt
của ASR tới mức cao hơn, hoặc tắt hoàn toàn hệ thống khi cần thiết.
Hình 2.5 và 2.6 mô tả sự tăng tốc trên đờng vòng; ở những điều kiện này
các bánh xe chủ động là yếu tố làm thay đổi góc đặt lực bên và là một hàm
của độ trợt bên khi xe tăng tốc. Việc tăng mức độ trợt khi tăng tốc (và tăng
lực tăng tốc) là nguyên nhân làm giảm lực bên.
Hình 2.5 biểu diễn mối quan hệ giữa hệ số bám dọc và bám ngang khi
xe chạy trên đờng khô với các góc trợt khác nhau. Đờng cong bắt đầu từ độ
trợt khi tăng tốc bằng 0. Ban đầu hệ số lực bên có chiều hớng giảm từ từ.
Tuy nhiên, tiếp tục tăng hệ số lực bám khiến hệ số lực bên giảm đáng kể.
Hình vẽ chỉ ra rằng lực tăng tốc phải đợc giới hạn bởi khả năng bám nếu đủ
lực bên để duy trì.
Trên mặt đờng đóng băng (hình 2.6), hệ số bám bị hạn chế nghĩa là sự
ổn định của xe khi tăng tốc chỉ đợc duy trì khi góc trợt nhỏ ( 2
0
). Khi góc
trợt rất nhỏ ( 0.05
0
) sẽ làm hệ số bám bên giảm đáng kể. Điều này cho
chúng ta thấy rất rõ việc điều khiển độ trợt là cần thiết khi xe chạy trên đ-

ờng băng tuyết (và các đờng khác có hệ số bám thấp). Bộ điều khiển lực
kéo phải có độ chính xác cao, tín hiệu xử lý và cơ cấu chấp hành của phần
tử điều khiển cuối cùng phải nhanh và chính xác.
III- Sự ổn định động học của ô tô khi quay vòng
- 21 -
Khi xe quay vòng, dới tác dụng của lực ly tâm thân xe bị nghiêng quanh
trục nào đó gần sát trục dọc của xe một góc nào đó.
Mô men quay do lực ly tâm đặt cách trục nghiêng thân xe là h. Khi đó
mô men quay do lực ly tâm sẽ là:
h
R
v
GM
n

2
=
(3-1)
Mô men này làm thay đổi các phản lực đặt lên bánh xe. Giả sử xe quay
vòng, ở cầu trớc tải trọng thay đổi một lợng Z
t
, bánh xe phía trong giảm đi
Z
t
, bánh xe phía ngoài tăng lên một lợng Z
t
. Tơng tự, ở cầu sau bánh
phía trong giảm một lợng Z
s
, và bánh xe phía ngoài tăng một lợng Z

s
.
Giả thiết với vận tốc quay vòng không đổi tải trọng thẳng đứng tác dụng
lên các bánh xe cầu trớc và cầu sau là:
L
b
gGZ
t
.=
;
L
a
GgZ
s
=
Khi đó tải trọng thẳng đứng tác dụng lên các bánh xe:
t
Z
L
b
GgZ
=
2
1
1
;
t
Z
L
b

GgZ +=
2
1
2
(3.2)
s
Z
L
a
GgZ =
2
1
3
;
s
Z
L
a
GgZ +=
2
1
4
(3.3)
- 22 -
Từ hình 3.1 và các công thức (3.2), (3.3) ta thấy rằng khi ôtô chuyển
động trên đờng vòng, các bánh xe phía trong dễ bị trợt hơn các bánh xe
phía bên ngoài vì lực kéo hay lực phanh cực đại phụ thuộc vào phản lực từ
mặt đờng lên bánh xe.
Sự chuyển động của ô tô trên đờng đòi hỏi phải thực hiện theo quỹ đạo
rất phức tạp, ngời lái luôn phải điều khiển góc quay vành tay lái. Khi

chuyển động với tốc độ cao, mối quan hệ giữa quỹ đạo chuyển động với
góc quay vành tay lái càng phải chặt chẽ. Trong nhiều trờng hợp chỉ cần
một sự sai lầm nhỏ trong điều khiển sẽ dẫn tới mất quỹ đạo chuyển động và
có thể dẫn đến tai nạn giao thông. Khi ô tô chuyển động trên đờng vòng với
tốc độ cao, gặp chớng ngại vật cần phải phanh xe đột ngột dẫn tới bánh xe
bị trợt lết, gia tốc hớng tâm tăng đột ngột sẽ làm các bánh xe bị trợt bên
làm cho xe mất ổn định và có thể bị lật.
Khi ô tô quay vòng có thể xảy ra hiện tợng quay vòng thiếu hoặc quay
vòng thừa, nếu xe quay vòng thừa các phản lực thẳng đứng tác dụng lên các
- 23 -
T
Gv
2
/R
S
1
S
2
S
4
S
3
Z
s
Z
s
Z
t
Z
t

t
s
t
t
z
y
x
h
h
g

t
b
a
L
Hình 3.1. Sự thay đổi phản lực thẳng đứng khi quay vòng
bánh phía bên trong giảm làm cho phản lực bên bị giảm không cân bằng đ-
ợc với lực ly tâm dẫn đến các bánh xe sau bị trợt bên rất lớn làm cho phần
đuôi xe bị văng ra phía ngoài, ô tô mất tính ổn định hớng. Mô men truyền
tới các bánh sau phải giảm đến khi các phản lực thẳng đứng tác dụng lên
các bánh xe phía trong tăng trở lại có nghĩa là các phản lực bên của xe cân
bằng với lự ly tâm và chúng giữ cho các bánh xe không bị trợt. Điều này đ-
ợc thực hiện bằng cách điều chỉnh mô men động cơ và phanh bánh sau và
bánh trớc phía ngoài để nhanh chóng giảm mô men truyền tới bánh xe. Các
lực phanh tác dụng lên các bánh xe sau và trớc phía ngoài sẽ tạo nên mô
men ngợc chiều với mô men quay vòng để giảm thiểu khả năng quay vòng
thừa. Khi xe quay vòng thiếu, các phản lực bên tác dụng lên bánh sau lớn
có xu hớng làm cho phần đuôi xe lệch về phía trong. Vì các bánh xe phía
trớc có góc quay nên không thể tăng phản lực bên. Để khắc phục hiện tợng
này cần phải giảm mô men động cơ, nếu cần thiết có thể phanh bánh xe sau

phía bên trong, lực phanh này sẽ tạo nên một mô men cùng chiều với mô
men quay vòng làm tăng mô men quay vòng. Vì vậy, hiện tợng quay vòng
thiếu đợc khắc phục.
Nh vậy, hệ thống ESC dựa trên cơ sỏ lý thuyết về động học của các quá
trình xảy ra với ô tô khi chuyển động để điều khiển và đảm bảo sự ổn
định và an toàn cho xe trong mọi tình huống.
Chơng III
Cấu tạo và nguyên lý làm việc
của hệ thống ESC
I- Các phần tử cơ bản của hệ thống
Sơ đồ bố trí chung của hệ thống:
- 24 -
1- Bộ phận thuỷ lực (Bộ phận thực hiện)
Bộ phận chấp hành của phanh gồm van điện từ giữ áp suất,van điện từ
giảm áp suất,bơm,mô tơ,bình chứa.
- 25 -