Ta biết rằng lực phanh lý tưởng được phân phối ở các bánh xe tỉ lệ với sự phân bố tải trọng tác dụng lên chúng. Phần lớn các xe có động cơ đặt ở phía trước, tải trọng tác dụng lên các bánh xe trước là lớn hơn. Đồng thời khi phanh, do lực quán tính nên tải trọng cũng được phân bố lại, càng tăng ở các bánh xe trước và giảm đi ở các bánh xe sau. Việc phân phối lực phanh này trước đây được thực hiện hoàn toàn bởi các van cơ khí như van điều hoà lực phanh, van bù tải, van giảm tốc… Một trường hợp nữa là khi xe quay vòng, tải trọng cũng tăng lên ở các bánh xe phía ngoài, còn phía trong giảm đi, nên lực phanh cũng cần phải phân phối lại, nhưng các van điều hòa lực phanh cơ khí không giải quyết được vấn đề này.
Chính vì hạn chế đó nên các van điều hòa lực phanh bằng cơ khí đã được thay thế bởi hệ thống điện tử phân phối lực phanh EBD. Việc phân phối lực phanh bằng điện tử này cho độ chính xác và hiệu quả cao hơn. Bằng cách tính toán tốc độ khác nhau giữa bánh trước và bánh sau, hệ thống phân bổ lực phanh điện tử (EBD) sẽ điều chỉnh cần bằng lực phanh giữa bánh trước và bánh sau để mang lại hiểu quả phanh lớn nhất.
Cấu tạo của hệ thống điện tử phân phối lực phanh EBD
Về cấu tạo hệ thống phân phối lực phanh EBD gồm các bộ phận và cơ cấu như trên phanh thủy lực thường. Nhưng có bổ sung thêm cơ cấu chấp hành điều khiển áp lực phanh và phân phổi đến các bánh xe.
Nguyên lý làm việc của hệ thống điện tử phân phối lực phanh EBD
Theo tính toán động lực học ô tô, lực phanh cần thiết tại mỗi bánh xe phải tương đương với lực kéo (làm cho xe chuyển động) và sẽ phụ thuộc vào 2 yếu tố chủ yếu là trọng lực (tải trọng) đặt vào bánh xe và hệ số ma sát (chất lượng mặt đường) tại vị trí bánh xe tiếp xúc khi phanh.
Trong quá trình chuyển động trọng lượng của xe cũng luôn thay đổi và không phải lúc nào cũng phân bố đều lên các bánh, cụ thể: khi xe chuyển động về phía trước theo quán tính trọng tâm xe sẽ có xu hướng dồn về phía đầu xe (khi phanh), hơn nữa với các xe bố trí động cơ và hộp số phía trước thì khối lượng phía trước cũng tăng lên rất nhiều do vậy đòi hỏi lực phanh phía trước (cầu trước) cũng phải lớn hơn phía sau (cầu sau); còn khi vào cua trọng tâm xe sẽ có xu hướng dồn về phía tâm quay nhưng lực ly tâm luôn có xu hướng kéo xe văng ra phía ngoài, do vậy cũng cần phải điều chỉnh lực phanh sao cho xe phải giữ được cân bằng khi phanh tại các cung đường có khúc cua.
Do vậy, chúng ta có thể thấy mặc dù xe có được trang bị hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS nhưng hiệu quả phanh và độ ổn định của xe khi phanh thì vẫn chưa đàm bảo do lực phanh tác động lên mỗi bánh tại mỗi trạng thái khi phanh xe là không thay đổi trong khi lực kéo tác động lên mỗi bánh là khác nhau. Hệ thống phanh ABS chỉ có tác dụng chống bó cứng bánh xe để đảm bảo xe có thể điều khiển thay đổi hướng được ngay cả khi lực phanh là lớn nhất, còn độ ổn định của xe khi phanh thì cần phải có một hệ thống phụ trợ khác đó chính là hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD.
Lực phanh sinh ra tại má phanh của các bánh xe phụ thuộc vào diện tích bề mặt tiếp xúc của piston phanh và áp lực của dòng đầu, áp lực của dòng dầu thủy lực sẽ phụ thuộc vào lưu lượng dầu và tiết diện ống dẫn. Trong khi đó ống dẫn dầu thì không thể điều chỉnh thay đổi về tiết diện theo trạng thái hoạt động của xe. Vậy giải pháp để điều chỉnh được áp lực tạo ra tại các má phanh lúc này là điều chỉnh lưu lượng dầu (để thay đổi áp lực đầu) tác động lên piston phanh.
Ban đầu để điều chỉnh sự cân bằng lực phanh giữa cầu trước với cầu sau, các nhà thiết kế ô tô đã sử dụng một van tỷ trọng (còn gọi là van điều áp lực phanh). Đây là một van cơ khí được lắp trên cầu sau của xe và có khớp nối di động lắp với chassi (thân xe), tiết diện của van được điều chỉnh thay đổi theo tải trọng đặt lên cầu sau của xe, khi trọng lượng phía sau xe tăng lên (có tải) thì van sẽ mở rộng hơn cho dầu từ tổng phanh lưu thông qua van nhiều hơn đến xy lanh phanh bánh sau để tạo ra lực phanh lớn hơn. Chúng ta có thể thấy rằng với van điều áp cơ khí chỉ giải quyết được vấn đề cân bằng lực phanh giữa cầu trước/sau, nhưng thực sự hoạt động không linh hoạt và thiếu độ nhạy.
Ngày nay, khi hệ thống phanh ABS được coi là trang bị tiêu chuẩn cho tất cả các dòng xe con hiện đại thì vấn đề phân phối lực phanh tới các bánh xe đảm bảo một cách phù hợp với từng tình trạng xe hoạt động lại trở lên đơn giản. Hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD (Electronic Brake Force Distribution) hoạt động dựa trên nguyên tắc kiểm soát tỷ số trượt của từng bánh xe, góc đánh lái và lực trượt ngang.
Hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD có thể được coi như là một hệ thống phụ trợ cho hệ thống phanh ABS. Cho nên, nền tảng phát triển EBD cũng dựa trên các thiết bị sẵn có của ABS, cụ thể:
Về phần cứng
Để kiểm soát tỷ số trượt của từng bánh xe, EBD sẽ sử dụng hệ thống các cảm biến đo tốc độ tại từng bánh xe (như ABS) và một cảm biến đo tốc độ của xe (thường là tốc độ đầu ra của hộp số), trong quá trình phanh nếu bánh xe nào có hiện tượng trượt (bình thường tốc độ tại mỗi bánh xe sẽ bằng tốc độ của xe) thì hộp điều khiển EBD sẽ điều tiết dòng dầu thủy lực tới bánh đó nhiều hơn.
Trạng thái phanh xe cũng có thể xảy ra khi xe đang vào cung đường cua, do vậy lúc này trọng tâm của xe cũng bị thay đổi và lực tác dụng lên mỗi bánh xe sẽ là khác nhau. Để kiểm soát được hiện tượng này, hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD sẽ sử dụng tín hiệu từ cảm biến gia tốc ngang Y-sensor (do độ trượt ngang xe) và cảm biến góc tay lái SA-Sensor (đo góc đánh lái của xe). Căn cứ vào đó cũng đưa ra tín hiệu điều khiển cho áp lực phanh của từng bánh xe phù hợp với tải trọng đặt lên nó.
Cụm van thủy lực EBD (HECU) cũng có cấu tạo khác với ABS, thay vì chỉ có các van đóng mở đường dầu sẽ bố trí thêm các van trượt để điều chỉnh lưu lượng dầu tới từng bánh xe tương ứng. – Hộp điều khiển (ECU) được tích hợp chung.
Về phần mềm
Về phần cứng so với ABS thì EBD có bổ sung thêm một số cảm biến và thiết bị khác. Đối với phần mềm, lập trình EBD được coi như một mô đun nhỏ nhúng trong hộp điều khiển ECU cùng phần mềm ABS.
Như vậy hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD được coi là một hệ thống phụ trợ cho ABS hoạt động hiệu quả hơn khi thực hiện phanh. Cụ thể, căn cứ vào các tín hiệu về tỷ số trượt, góc đánh lái, lực trượt ngang của xe hộp điều khiển ECU của EBD sẽ tính toán và đưa ra tín hiệu điều khiển dòng dầu phanh tới từng bánh xe tương ứng nhằm tạo ra lực phanh tại mỗi bánh phù hợp với tải trọng tác động lên bánh xe, đảm bảo hiệu quả xe khi phanh tốt nhất, quãng đường phanh ngắn nhất.
Sự kết hợp giữa ABS và EBD
Hệ thống phanh ABS có hỗ trợ EBD và BA đã trang bị khá phổ biến ngay cả trên những dòng xe sedan cỡ nhỏ như Ford Focus, Toyota Altis…
EBD là chữ viết tắt của Electronic Brake-Force Distribution, nghĩa là hệ thống phân phối lực phanh giữa các bánh trước và sau hoặc giữa các bánh xe bên phải và bên trái. Như ta đã biết ABS là một hệ thống phanh hết sức an toàn. Trong những tình huống khẩn cấp, ABS có tác dụng chống bó cứng phanh và duy trì khả năng lái để giảm thiểu tai nạn có thể xảy ra. Nhưng để có một hệ thống phanh hiệu quả và ổn định trong mọi điều kiện địa hình, đường xá, các nhà chế tạo đã lắp thêm vào hệ thống phanh ABS các cảm biến EBD để điều khiện việc phân phối lực phanh giữa các bánh xe, tăng hiệu quả và tận dụng triệt để tính năng phanh.
Khi di chuyển trên đường thẳng, các hệ thống phanh ABS không có EBD lực phanh phân phối giữa các bánh trước và bánh sau không thay đổi khi tải trọng tác dụng lên các bánh trước và sau thay đổi. Khi lắp EBD vào, nó dùng EBD để phân phối lực phanh đến các bánh trước và bánh sau phù hợp với điều kiện chạy xe và đường xá. Cụ thể như trong hình vẽ phân tích ở trên, lực phanh đến bánh sau sẽ tăng lên khi tải trọng tác dụng lên bánh sau tăng và giúp rút ngắn quãng đường phanh đáng kể so với hệ thống không có EBD.
Tìm hiểu lực phanh lý tưởng ở các bánh xe tỉ lệ đồng đều với sự phân bố trọng tải lên chúng. Do phần lớn các xe hiện nay đều có động cơ đặt ở phía trước dẫn đến tải trọng lên các bánh xe trước thường là lớn hơn. Đồng thời khi phanh, xe có hướng bị dúi lại ở phía trước dẫn đến trọng tải phần đầu xe càng nặng hơn do lực quán tính, và phần đuôi xe thì càng nhẹ đi. Một trường hợp khác là khi xe vào cua do lực li tâm nên tải trọng cũng sẽ tăng lên ở các bánh xe phía ngoài, còn phía trong giảm đi nên lực phanh cũng cần phải phân phối lại, và tất các van điều hòa lực phanh cơ khí truyền thống không thể giải quyết được.
Và để giải quyết vấn đề trên các hãng xe đã tạo ra hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD. Việc phân phối lực phanh điện tử dựa trên các chíp cảm biến này cho khả năng lái xe chính xác và hiệu quả cao hơn hẳn khi không được trang bị. Bằng khả năng lái xe chính xác và hiệu quả cao hơn hẳn khi không được trang bị. Bằng cách tính toán trọng tải khác nhau được đặt trên mỗi bánh mà hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD sẽ điều chỉnh và cân bằng lực phanh giữa các bánh để mang lại hiệu quả tốt nhất. Hiện nay, việc trang bị phanh EBD đã khá phổ biến ngay cả trên những dòng xe sedan cỡ nhỏ cũng đã được trang bị hệ thống phanh ABS kết hợp EBD ngoài ra còn có thêm hệ thống phanh khẩn cấp BA.
Ngày nay số lượng người bị tai nạn do các phương tiện giao thông đường bộ gây ra ngày một tăng nên việc an toàn giao thông là một vấn đề luôn giành được sự quan tâm đặc biệt của luật pháp Quốc tế cũng như các nhà sản xuất ô tô. Đặc biệt là những năm gần đây với sự cải tiến về công nghệ cũng như thiết kế, tốc độ của xe được cải thiện rất nhiều, tốc độ cực đại của chiếc xe Bugatty Veyron Supersport có thể đạt tới 430 km/h và thời gian tăng tốc từ 0km lên 100 km chỉ có 2.5 giây. Vì vậy, vấn đề an toàn càng trở lên quan trọng hơn bao giờ hết.
Xem thêm: Cấu tạo và hoạt động phanh ABS
Trên đây mình đã giới thiệu đến các bạn hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD, mình hy vọng bài viết hữu ít với các bạn. Nếu thấy hay hãy chia sẽ bài viết để ủng hộ một phần công sức của admin nhé. Xin cảm ơn các bạn!
Theo dõi mình: Facebook