Đang tải...

Cơ bản Hệ thống phanh BBW trên ôtô con

Thảo luận trong 'Khung gầm' bắt đầu bởi khoadongluc, 22/8/10.

Thành viên đang xem bài viết (Users: 0, Guests: 0)

  1. khoadongluc
    Offline

    Nothing Is Impossible
    Thành viên BQT
    Expand Collapse

    Tham gia ngày:
    17/3/09
    Số km:
    22,748
    Được đổ xăng:
    7,016
    Mã lực:
    2,289
    Giới tính:
    Nam
    Xăng dự trữ:
    30,186 lít xăng
    1. SƠ LƯỢC VỀ HỆ THỐNG PHANH BBW (Brake-by-Wire)
    Hệ thống phanh BBW bắt đầu thủ nghiệm từ những năm 1997, các hệ thống phanh này dựa trên cơ sở điều khiển điện tử, cũng như các hệ thống: Ster-by-wire (hệ thống lái điều khiển bằng điện tử), Drive-by-wire (hệ thống truyền lực điều khiển bằng điện tử) tạo nên các kết cấu “thông minh” trên ô tô con.
    Hệ thống BBW không thể vắng mặt các cơ cấu cơ khí, và có thể phân chia thành:

    • - BBW có hỗ trợ thủy lực, viết tắt là EHB (Electric Hydraulic Brake),
      - BBW không hỗ trợ thủy lực, EMB (Electric Mechanical Brake),
    2. HỆ THỐNG PHANH EHB (Electric Hydraulic Brake)

    [​IMG]
    Hình 1: Các cụm của EHB và ABS có liên hợp

    Hệ thống phanh thủy lực điện tử SBC mới xuất hiện vào những năm sau 2000. So sánh cấu trúc tổng thể của EHB và ABS có liên hợp chức năng tương đương trình bày trên hình 1.
    Hệ thống EHB hoàn toàn đáp ứng khả năng làm việc của hệ thống phanh thủy lực ABS và các liên hợp của xe, nhưng về mặt cấu trúc có những thay đổi đáng kể.
    EHB không dùng bộ trợ lực trên xy lanh chính. Cụm bàn đạp xy lanh chính chỉ làm nhiệm vụ cấp tín hiệu khi phanh từ bàn đạp, đồng thời đảm nhận chức năng phanh xe dự phòng khi có sự cố trong hệ thống điện điều khiển. Năng lượng phanh thực hiện thông qua bơm dầu DC (với nguồn điện 1 chiều cấp từ bình điện của xe). Hệ thống truyền năng lượng tiến hành phanh và điều chỉnh một phần lực kéo bánh xe thực hiện nhờ các mạch thủy lực truyền dẫn từ bơm dầu tới các van điều áp bố trí trong block thủy lực.
    Nguyên lý cơ bản của các cụm còn lại tương tự như các cụm của hệ thống phanh thủy lực có ABS như đã trình bày ở các phần trên.
    Các chức năng của EHB cũng bao gồm ABS và liên hợp BAS, TRC, VSC và liên kết với các hệ thống truyền lực khác nhau như EMS, MSR, ABD….
    2. HỆ THỐNG PHANH EHB (Electric Hydraulic Brake)
    [​IMG]
    Hình 2: Phân phối lực phanh trên các bánh xe
    Khả năng phân phối lực phanh trên các bánh xe thực hiện độc lập đối với các bánh xe, do vậy khả năng động lực học của xe được đáp ứng tốt. Khả năng điều chỉnh lực dọc trên ô tô có động cơ và cầu trước chủ động phụ thuộc vào điều kiện chuyển động của ô tô trên nền đường khác nhau được mô tả trên hình 2.
    3. HỆ THỐNG PHANH SBC (Sensoelectric Braking Control)
    [​IMG]
    Hình 3: Bố trí các cụm trên ô tô con với SBC
    SBC là một phân khúc của hệ thống EHB, năng lượng cung cấp cho các xy lanh bánh xe được thực hiện nhờ ắc quy và nguồn điện 1 chiều trên xe thông qua bơm dầu, bàn đạp phanh và xy lanh chính chỉ được sử dụng như phần tạo tín hiệu phanh yêu cầu, Bố trí các cụm của hệ thống phanh thủy lực điện tử SBC trình bày trên hình 3.
    Sơ đồ khối mạch thủy lực cơ bản thể hiện trên hình 4. Trên các mạch dầu của van thủy lực đều bố trí các cảm biến áp suất dầu phanh trước xy lanh bánh xe và trước các van cấp, van cắt dầu.
    Các loại cảm biến cung cấp tín hiệu cho ECU và các khối cơ bản gồm:

    • - Công tắc bàn đạp phanh có chức năng cấp tín hiệu khi phanh,
      - Cảm biến hành trình bàn đạp phanh cung cấp tín hiệu về mức độ phanh trên bàn đạp của lái xe: phanh bình thường hay phanh khẩn cấp.
    Bộ mô phỏng p-s (áp suất – hành trình) xác lập quan hệ của áp suất – hành trình bàn đạp trong quá trình phanh nhằm so sánh quan hệ định sẵn với ECU để đưa ra chế độ xử lý phanh khẩn cấp (BAS).

    • - CB p1, CB p2 đo áp suất trên đường dầu của xy lanh chính, áp suất dầu này chỉ có nhiệm vụ cung cấp tín hiệu cho ECU (được gọi là đường dầu tín hiệu). Áp suất dầu không cao (max. khoảng 30 bar) do vậy không bố trí bộ trợ lực phanh. Khi bị mất tín hiệu điều khiển áp suất trên toàn bộ đường dầu cao áp phía sau, các van ngắt 1, van ngắt 2 sẽ mở thông đường dầu nối với xy lanh chính làm nhiệm vụ phanh xe với hiệu quả phanh không cao (trạng thái dự phòng).
      - CB p3 đo áp suất trên mạch dầu cao áp, mạch dầu này được cung cấp từ bình chứa dầu phanh qua bơm, một phần nạp vào bầu tích năng và còn lại cấp chờ tại các van đóng mở đường dầu cấp cho xy lanh bánh xe thực hiện phanh bánh xe. Trong trường hợp CB p3 báo không đủ áp suất, van ngắt 1 và 2 sẽ ở trạng thái thông đường dầu cung cấp cho hệ thống phanh. Đây là mạch dầu cao áp bố trí song song với mạch cung cấp thấp áp làm nhiệm vụ cung cấp năng lượng phanh ô tô, do vậy mạch thường xuyên hoạt động. Trên mạch dầu này bố trí bộ tích áp với hai nhiệm vụ: tích năng lượng và san đều áp suất của mạch dầu cao áp khi làm việc. Bơm hoạt động nhờ mạch điện cung cấp từ bình điện.
    [​IMG]
    Hình 4: Bố trí các cụm trên ô tô con với SBC
    - CB p4, CB p5, CB p6 CB p7 dùng để đo áp suất dầu tại các xy lanh bánh xe. Hệ thống sử dụng mạch phanh ABS loại 2 van 2 vị trí, toàn bộ gồm 8 van: các van điện tử làm nhiệm vụ mở thông đường dầu khi tăng áp là: van TT1 (van cho bánh trước trái), van TP1 (van cho bánh trước phải), van SP1 (van cho bánh sau phải), van ST1 (van cho bánh sau trái). Các van làm nhiệm vụ ngắt đường dầu hồi về là: van TT2 (van cho bánh trước trái), van TT2 (van cho bánh trước trái), van TP2 (van cho bánh trước phải), van ST2 (van cho bánh sau trái), van SP2 (van cho bánh sau phải). Tổ hợp các van này sẽ tạo khả năng tăng, giữ, giảm áp như đã trình bày ở các bài về ABS.
    - Các van thông T và van thông S được nằm ở trạng thái mở đường dầu khi phanh, tạo khả năng thông mạch dầu của các bánh xe trên cùng một cầu khi phanh. Các van này ở trạng thái ngắt khi cần điều khiển tách biệt các bánh xe theo các chế độ điều khiển TRC hay VSC.
    - Các bộ cân bằng áp suất trên các bánh xe cầu trước dùng với trạng thái khi van thông T mở thông đường dầu giữa hai bánh.
    Như vậy hệ thống phanh làm việc chủ yếu theo mạch cấp dầu cao áp cấp từ bơm dầu dựa trên cơ sở các tín hiệu từ cảm biến áp suất (CB p). Tín hiệu của áp suất được chuyển về một mođun điện tử (nằm trong ECU) kiểm soát chặt chẽ áp suất của hệ thống. Hiển nhiên, cùng với các cảm biến tốc độ bánh xe, cảm biến gia tốc bên và vận tốc góc quay thân xe và thiết bị điều khiển công suất động cơ EMS, các cảm biến áp suất cho phép quản lý trạng thái làm việc của hệ thống phanh này (ABS+TRC+ESP+EMS), hệ thống được gọi là (Sensoelectric Braking Control)
    4. HỆ THỐNG PHANH EMB (BBW)
    Hệ thống phanh EMB thuộc cấu trúc BBW sử dụng với nhiều hệ thống điện tử kiểm soát các chế độ hoạt động của ô tô con. Bố trí tổng thể các hệ thống trình bày trên hình 5 bao gồm:

    • - Hệ thống kiểm soát chướng ngại đầu xe (1),
      - Hệ thống phanh EMB,
      - Hệ thống dẫn đường (4),
      - Hệ thống điều khiển động cơ điện tử (5),
      - Hệ thống kiểm soát cửa bên (6),
      - Hệ thống kiểm soát ánh sáng bên ngoài (7),
      - Hệ thống kiểm soát dây đai bảo vệ (8),
      - Hệ thống kiểm soát vị trí ghế ngồi (9),
      - Hệ thống kiểm soát tốc độ ô tô (11).
    [​IMG]
    Hình 5: Bố trí tổng thể các hệ thống trên xe có EMB
    Riêng đối với hệ thống phanh EMB sử dụng:

    • - Bình điện là nguồn năng lượng cung cấp dòng điện điều khiển phanh tại các cơ cấu phanh.
      Bàn đạp phanh là cơ cấu tạo tín hiệu mức độ bàn đạp phanh (e-pedal).
      - Các cảm biến tốc độ bánh xe như các hệ thống ABS truyền thống.
      - Cảm biến gia tốc dọc, gia tốc ngang và vận tốc góc quay thân xe.
      - Bộ vi sử lý trung tâm.
      - Các cơ cấu phanh đặt tại bánh xe.
    Bố trí cơ cấu phanh đĩa đặt trong lòng bánh xe trình bày trên hình 6.
    [​IMG] Hình 6: Cơ cấu phanh đĩa điều khiển điện của hãng Siemens lắp trên xe BMW
    Cơ cấu phanh được hình thành trên cơ sở phanh đĩa có giá di động. Cụm xy lanh thủy lực bánh xe được thay thế bằng hai mô tơ bước (loại siêu nhỏ, công suất cao) điều khiển dịch chuyển các má phanh. Bố trí cụm mô tơ bước nằm gọn phía trong lòng bánh xe (một số kết cấu thử nghiệm sử dụng một mô tơ bước).
    Kết cấu cụ thể cụm điều khiển má phanh hai mô tơ bước được trình bày trên hình 7.
    [​IMG] Hình 7: Bố trí cụm điều khiển má phanh
    Mô tơ bước được đặt trên bệ đỡ cố định sử dụng điện áp 12 V (kết cấu sử dụng 1 mô tơ bước với điện áp cung cấp là 42 V). Mô tơ bước dẫn động một bộ truyền vít, tạo nên dịch chuyển tịnh tiến của cơ cấu trượt, đồng thời đẩy các mặt chêm nghiêng dịch chuyển. Con lăn bố trí giữa hai mặt chêm nghiêng, cho phép khi mặt chêm dịch chuyển đẩy các má phanh ép sát vào đĩa phanh và tạo lực ma sát giữ đĩa phanh lại thực hiện phanh bánh xe.
    Các trạng thái làm việc của cơ cấu trình bày trên hình 8.
    Trạng thái chưa phanh con lăn nằm giữa hai mặt lõm của chêm nghiêng, hai má của cơ cấu trượt được thu vào giữa, đủ đảm bảo cho má phanh không bị ép sát vào đĩa. Đĩa phanh quay tự do. Trạng thái phanh có thể chia ra làm ba giai đoạn nhỏ:
    [​IMG]
    Hình 8: Nguyên lý làm việc của cơ cấu phanh
    [​IMG] Hình 9: Sơ đồ khối mạch điều khiển của EMS
    Giai đoạn đầu: Mô tơ bước hai bên kéo hai má của cơ cấu trượt rộng ra hết khe hở tự do.
    Giai đoạn hai: Má trượt kéo một mặt chêm trong dịch chuyển theo chiều quay của đĩa phanh, ép sát vào đĩa, đồng thời đẩy mặt chêm đối diện ép má phanh còn lại vào đĩa.
    Giai đoạn ba: khi cả hai mặt chêm bị tách ra, các má phanh ép sát vào đĩa, mô tơ bước tiếp tục quay thực hiện gia tăng lực ép vào đĩa phanh. Mô men phanh tăng dần làm giảm tốc độ quay của đĩa phanh cho tới khi mô tơ ngừng hoạt động.
    Trạng thái nhả phanh được thực hiện do đảo chiều quay của mô tơ bước.
    Quá trình phanh được thực hiện tùy thuộc vào mức độ đạp bàn đạp chân phanh (e-pedal). Mức độ dịch chuyển của mô tơ bước thực hiện chủ yếu theo tín hiệu cung cấp từ e-pedal.
    Sơ đồ tổng quát hệ thống điện điều khiển phanh mô tả trên hình 9.
    Sơ đồ mạch điện cơ bản của BBW sử dụng cho một cấu trúc của hãng BOSCH trình bày trên hình 10.
    [​IMG]
    Hình 10: Sơ đồ mạch điện cơ bản của BBW
    Hệ thống điện tử sử dụng:

    • - 3 cảm biến bàn đạp cho phép xác định: tín hiệu phanh, hành trình bàn đạp, tốc độ bàn đạp,
      - 4 cảm biến tốc độ quay bánh xe,
      - 1 bộ cảm biến tổng hợp xác định gia tốc dọc, gia tốc ngang và vận tốc góc quay thân xe phục vụ cho liên hợp ABS+BAS+ESP,
      - 1 cảm biến xác định góc quay vành lái cung cấp tín hiệu cho ESP,
      - 2 bình điện loại 12 V nhằm đảm bảo năng lượng điện cung cấp cho mọi chức năng của xe.
    Chương trình logic và tính toán lựa chọn chế độ kiểm soát ABS, BAS, hay ESP tương tự như các hệ thống phanh liên hợp khác.
    Ngoài ra trên xe còn sử dụng các cảm biến xác định vị trí chướng ngại trước, sau, bên cạnh (ngang) cung cấp chế độ tốc độ ô tô an toàn cần thiết giúp cho xe thực hiện khả năng điều khiển an toàn trong các tình huống giao thông khác khi hoạt động.
    [​IMG]
    Hình 11: Các cụm của EMB và ABS có liên hợp
    So sánh cấu trúc cơ bản của hệ thống phanh EMS và ABS cho ô tô con của hãng BMW miêu tả trên hình 11.Việc sử dụng năng lượng điện phục vụ điều khiển các mô tô bước đòi hỏi năng lượng nhiều hơn, cùng với xu hướng mở rộng môi trường thông tin giao thông cho xe do vậy cần thiết bố trí thêm bình điện.
    Các loại xe có kết cấu hệ thống phanh như trên, đã có mặt trên các ô tô HYBRID kết hợp với các hệ thống kết cấu “thông minh” khác. By-wire (hệ thống điều khiển ô tô bằng dây dẫn) là xu hướng kết cấu ô tô tương lai gần, trong đó có BBW.
    Tài liệu tham khảo

    • [1]. Edward Arnold- Automobile Eletrical and Electronic System Tom Denton 2002
      [2]. Bosch- Automotive Handbook 6. Edition- Stuttgart Germany 2004
      [3]. Bosch- Automotive Handbook 7. Edition Stuttgart Germany 2007
      [4]. Nguyễn Khắc Trai – Hệ thống phanh ABS trên ô tô – Bài giảng ĐHBK Hà Nội
     
  2. PNTQ
    Offline

    Tài xế O-H
    Expand Collapse

    Tham gia ngày:
    16/12/09
    Số km:
    457
    Được đổ xăng:
    78
    Mã lực:
    51
    Xăng dự trữ:
    1,953 lít xăng
    những kiểu phanh như thế này thì cũng mới có trên các xe hiện đại và dòng xe hibrid hả bác ?
     

Chia sẻ trang này