Hệ thống Điều khiển tự Động ô tô Đề tài “mô phỏng hệ thống phanh abs của xe máy Điện trên phần mềm bikesim similink

Bằng cách sử dụng cảm biến để theo dõi tốc độ quay của bánh xe và điều chỉnh áp suất phanh, ABS ø1úp người lái xe duy trì được sự én định của xe trên mặt đường.. Chi tiết hơn, khi phanh

BAO CAO CUOI KY

HE THONG DIEU KHIEN TU DONG O TO

DE TAI: “MO PHONG HE THONG PHANH ABS CUA XE MAY DIEN TREN PHAN MEM BIKESIM-SIMILINK”

Giảng viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Trung Hiếu

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

LỜI CÁM ƠN

Lời cảm ơn đầu tiên cho chúng con xin phép gửi đến bố mẹ Người đã sinh ra và

nuôi dạy chúng con khôn lớn Phải chịu nhiều vất vả, khó khăn, bươn chải kiếm tiền

để lo cho chúng con từng miễng ăn giác ngủ Càng lớn lên chứng con càng hiểu rằng

bố mẹ phải cực khô như thế nào, tân tảo vì chúng con Nếu để nói về công ơn của bố

mẹ thì dù có là một cuốn từ điển dài vài nghìn từ cũng không thể kế hết ra được Chúng con cảm thấy vô cùng hạnh phúc vì được sinh ra và làm con của bố mẹ

Tiếp đến, cho phép chúng em gửi lời cảm ơn đến thấy Lê Quang Vũ, người thẩy

đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ cho chúng em trong quá trình thực hiện đồ án môn học,

Sự hướng dẫn và đóng góp của thay giúp cho chúng em hiểu rõ hơn về nguyên lÿ hoạt động của Boost Converter và sẽ rất bồ Ích cho chuyên ngành mà chúng em đang theo học

Hơn thế nữa, chúng em xin chân thành cam ơn trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM và Khoa cơ khí động lực đã tạo cho chứng em một môi trường học tập năng động và phù hợp với chuyên ngành của chúng em, tạo điều kiện cho chúng em cọ xát với thực tế, cung cấp nguôn tài liệu đổi dào, cũng như cải tiễn về cơ sở vật chất phục vụ cho quả trình học tập cua chung em

Ching em xin chan thanh cam on

TOM TAT

Hệ théng ABS (Anti-lock Braking System) trén xe may điện được đánh giá là một công nehệ an toan va quan trong giup bánh xe không bi khóa cứng trong quá trình phanh, giữ cho xe điều khiến được trong điều kiện đường trơn trượt Bằng cách sử

dụng cảm biến để theo dõi tốc độ quay của bánh xe và điều chỉnh áp suất phanh, ABS

ø1úp người lái xe duy trì được sự én định của xe trên mặt đường

Việc mô phỏng hệ thống ABS trên xe máy điện bằng phần mềm như BikeSim

đòi hỏi việc tạo ra một mô hình chính xác của xe và hệ thông phanh Trong mô phỏng

bằng BikeSim, ABS trên xe máy điện được mô phỏng nhằm giảm thiêu nguy co mat

kiểm soát do bánh xe bị khóa trong quá trình phanh Chi tiết hơn, khi phanh được kích

hoạt, hệ thống ABS sẽ theo dõi tốc độ quay của từng bánh xe thông qua cảm biến và điều chỉnh áp lực phanh tương ứng để ngăn chặn bánh xe khóa Điều nảy giúp tăng Cường sự an toàn và ổn định của xe máy điện, đặc biệt là trong điều kiện đường trơn hoặc khó lai

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.2: Sơ đồ cấu tạo phanh AS xe HÁ 5:55 S2 2 212281 E111 re 5 Hình 3.1: Đô thị momen xoắn của động cơ ( Torque-Nm) trên số vòng quay (RPMj) 10 Hình 3.2: Đồ thị tốc độ (Speed - KPH) trên thời gian (TÌie-$) à.cccc se Il Hinh 3.3:S6 liệu dùng cho mô phỏng đỘng €Ơ Ă c5 SE E2 il Hình 3.4: Hình chiếu đứng — Hình chiếu bằng của xe điện VinFast Theon S 12 Hình 3.5: Tab điều chỉnh thông số cơ bản GủA X€ SE tt Ea 13 Hình 3.6: Tab điều chỉnh thông số người lái St SE nu 14 Hình 3.7: Tab điều chính thông số hệ thống lái 5 5c SE SE ri 15 Hình 3.8: Tab diéu chính thông số hệ thông phạnh St SE errye 1ó Hình 3.9: Tab điều chỉnh thông số van điều phối lực phanh của hệ thống ABS 16 Hình 3.10: Tab điều chỉnh thông số tông quát của hệ thông treo trước 17 Hình 3.11: Tab điều chỉnh thông số tổng quát của hệ thông treo sdu I8 Hinh 3.12: Tab điều chỉnh thông số lò xo phưỘc c5: 2E 19 Hinh 3.13: Tab diéu chinh thong 86 gidim Chan PhuOC.ccccccccccccccsccscscsvevsscscsvsscsvescsvee 19 Hình 3.14: Tab điều chỉnh thông số tỉ lệ giảm chấn phuộc ⁄ độ nây bánh xe 20 Hình 3.15:Tab điều chính thông số ÏỐP sM 5: 5c SE HH2 11 rê al

Hinh 3.17: Tab diéu chinh cdc thong số tông quát của hệ thông truyền HC ààccceccằ 22 Hình 3.18: Tab điều chỉnh các thông số tông quát của hệ thông truyền lực 23 Hình 3.19: Tab điều chính các chỉ số của ly hợp cccc chang rkg 24 Hình 3.20: Tab điều chỉnh tỉ số, quán tính và hiệu suất của các cấp số 25 Hình 3.21: Tab chỉnh điểu chỉnh tong hop 1b CO RAN MUC occccccccsccsscscscssvssecscscsesevseces 26 Hinh 3.22: Tab diéu chinh thoi gian dong m6 BUGM Gd.cecccccccccccecvcccsscesvsesscstesceeees 27

Hình 3 25: Đồ thị vận tốc — thời gian ở tỉ số 3 Ì à à cà St ưe 29 Hình 3.26: Đồ thị vận tốc — thời gian ở tỉ sỐ 3.ổ à cà cưa 29

Hình 3 29:Điễu khiến ly hợp ở thời điỀm sang số cà cà chang 37 Hình 3 30: Đồ thị vận tốc và dữ liệu vận tốc của thân xe, bảnh trước và bánh sau tai

Hình 3.31: Đồ thị tốc độ động cơ (ÑPÌM) ch Ha 32

Hình 3.32: Đồ thị tmmomen xoắn động cơ (TOFqMê) 5c Sc s2 2E 33 Hình 3.33: Đồ thị độ trượt tại bánh trước và sau trong quả trình tăng lỐC 33

MỤC LỤC CHƯƠNG I1: GIỚI THIỆU 5 2s 2ESE12212E12112117111221211111211 11 121k 1

1.2 Tinh cap thiết và tính mới của đề tài:

1.3 — Mục tiêu và mục đích:

1.4 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu:

1.6, Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước:

CHUONG 2: GIOI THIEU PHAN MEM MO PHONG VA HE THONG DIEU

2.2.1 Hệ thống điều khiển vòng kín: 2 ST EE1 1111121111111 xe tre 7

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYT 22252 22222221122221112211222112211.221 222 tee 9

3.1.1 Phanh ABS 18 gi? ooo ccccccccecenecneceneenteensesuseessesseeeneeteeeenieess 9 3.1.2 Lịch sử phát triển của phanh ABS: - 5 2 S222 yeu 10 3.13 Cấu tạo của hệ thống phanh ABS: - 5 ST H1 ren 11 3.1.4 Nguyên lí hoạt động phanh ABS xe máy: 0c co cay 12

3.2.1 Điều khiển theo ngưỡng trƯỢI: - - - S S2 nn HH1 11 1H váy 13

3.2.2 Điều khiển kiểu độc lập hay phụ thuộc: 2-55 re 13

3.2.3 Điều khiển theo kênh: . -2225- 2222222212212 rrrg 14

3.2.4 _ Lợi ích và hạn chế của hệ thống ABS: S0 SH 14

3.3 Các tiêu chí đánh giá quá trình phanh: 16

3.3.l Thời gian phanh: - 5Ú 0 2211121 1121115111110 1 1121111119011 1 11g kg 16 3.3.2 Gia tốc chậm dần khi phanh: - 5 2 SE 11 1112211121 2 te 16 3.3.3 Quãng đường phanh ngắn nhất: - ST 111111121121 1x tr 16 3.3.4 Lực phanh: S2 n 121 H1 1H 1n 1110211111110 1 1H12 vá, 17

3.4.1 Sự truyền lực phanh từ bánh xe tới mặt đường: s22 18

3.5.1 Hệ số trượt: SH HH n1 re 21 3.5.2 Banh xe lăn có trượt quay: ccc cette ce cnt n H92 1111211111 ráy 22

CHƯƠNG 4: MÔ PHÒNG XE ĐIỆN VINFAST THEON S THÔNG QUA PHẢN

MEM BIKFSIM 0 Q0 2 n2 2211122111221 1221112211 He 24

4.1 — Giới thiệu về xe máy điện Vinfast Theon S: - - 2s 5° s se 24

4.2 Nghiên cứu, tìm kiếm số liệu và lập bảng thông số: 25 4.2.1 Bảng thông số do nhà sản suất công bố: -2- 22s Sz E2 xe 25 4.2.2 Số liệu về công suất đo đạc được trên bàn thử Dyno: 26 4.2.3 Các số liệu chưa được công bố/ không có khả năng đo đạc trên thực

4.3 Thiết lập các thông số cơ bản của xe, người lái trên Bikesim: 29 4.3.1 Thông số, kích thước Xe: -5- S2 S1 1211212711112117112121 2 te 29 4.3.2 Thông số, kích thước người lái: - 5-51 StE1E1EE127121121 11x xe 30 4.3.3 Thông số của hệ thống lái: 5 S2 SnE1 121171 117122 re 31 4.3.4 Thong s6 ciia hé thong phamhe 0 0.00 0 cccccccccccccccccsseseteseeeseseessseseeees 32 4.3.5 Thông số của hệ thống treos ccc cccccccccccccceesessessessesseseessesesseseesees 33 4.3.6 Thông số lỐp: 5 c2 HH HH 122 xe 37 4.4 Thực hiện chuyền đỗi, tỉnh chỉnh các đặc tính của động cơ và hệ thống

AAD, SO DO: ccc cccccsceeceeeneensecnscessssseeseeseceseeneeteecnsstssesseeseeieess 38

4.4.2 Thong s6 dOmg C08 cccccccccccccccscecceseeseesssseessscssesscsesesesseeseesesenssesseeees 39 4.4.3 Thông số ly hợp: 1 TS E222 21121 121tr re 40

4.4.4 Hộp số: HH nung re 41

4.5 Kiểm tra, thử nghiệm và tỉnh chỉnh lại các số liệu: . 42

4.5.1 Chế độ thử nghiệm: 5 S1 SE SE 1211 1211k 43

4.5.2 _ Tỉnh chỉnh cấp số trong hộp số: -5- 5 S112 1g rre 45 4.5.3 Tỉnh chỉnh thời gian sang SỐ T112 111211 112121212111 rerrre 45 4.5.4 Kết quả đạt được sau thử nghiệm: ©5212 2222 re 48 4.6 Mô phỏng bộ chấp hành ABS thông qua Matlab/Simulink 50

5 TÀI LIỆU THAM KHẢO - + 21221 1112211121111 71121212111 rrrrrea 1

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU 1.I Lý do chọn đề tài:

Do mật độ phương tiện trên đường ngày cảng lớn và tốc độ chuyên động ngày cảng cao cho nên vấn đề tai nạn øiao thông trên đường là vấn đề cấp thiết luôn phải quan tâm Trong những nguyên nhân do con người gây ra thì theo thống kê cho thấy 10% số vụ tai nạn xảy ra trong trường hợp cần đừng khân cấp, tài xế đạp phanh đột ngột làm xe bị rê bánh và trượt di, đẫn đến mắt lái Hệ thống chống hãm cứng bánh xe Antilock Braking System (ABS) giúp khắc phục tình trạng này không phụ thuộc vào

kỹ thuật phanh của người lái

ABS (Anti-lock Braking System) 1a céng nghệ an toàn quan trọng được tích hợp trong các phương tiện ø1ao thông hiện đại ABS giúp ngăn chặn bánh xe bị khóa khi

phanh gắp, giúp tải xế duy trì khả năng lái xe và giảm thiểu nguy cơ tai nạn

Việc tìm hiểu về ABS rất quan trọng để hiểu cách chúng hoạt động, giúp tài xế

sử dụng các tính năng an toàn này một cách hiệu quả Hơn nữa, với sự phát triển của công nghệ và các tiêu chuẩn an toàn giao thông mới, việc nghiên cứu về ABS cũng có thể cung cấp thông tin hữu ích cho các nhà sản xuất và kỹ sư dé cải thiện hiệu suất và tính năng an toàn của các phương tiện siao thông trong tương lai

Do đó, việc chọn đề tài ABS sẽ mang lại nhiều giá trị và ý nghĩa nghiên cứu quan

trọng trong lĩnh vực an toàn ø1ao thông và kỹ thuật

Và cũng chính vì lý do này nhóm 6 chúng em quyết định chọn hệ thống ABS trên

xe máy điện đề làm đề tài nghiên cứu và mô phỏng

1.2 Tính cấp thiết và tính mới của đề tài:

Cơ cấu phanh là cơ cầu an toản, có vai trò quan trọne, được sử dụng với mục đích làm giảm tốc độ xe, dừng xe hay đỗ xe ở những trường hợp cần thiết

Hiện nay nền công nghiệp ô tô hay kế cả xe máy Điều đặc biệt là thị trường xe máy điện trong giai đoạn này đã và đang tập trung nghiên cứu, phát triển, hệ thống phanh một cách tối ưu nhất Theo đà xu hướng hiện tại, thị trường xe điện đang được đây mạnh công cuộc phát triển canh trạnh với xe động cơ đốt trong hiện tại, do đó yêu cầu về chất lượng của hệ thống phanh cũng ngày cảng cao và nghiêm ngặt hơn

Với sự quan trọng, cần thiết và không thê thiếu hệ thống phanh trên xe máy điện

nên nhóm sinh viên tụi em quyết định chọn đề tài mô phỏng hê thống phanh ABS trên

xe máy điện qua phân mềm bikesim

1.3 Mục tiêu và mục đích:

LH Mục tiêu:

H Tìm hiểu về thành phần cấu tạo, nguyên lí hoạt động của hệ thống ABS trên

xe máy điện Nghiên cứu, tìm hiểu và đưa ra được các phương trình tính toán liên quan đến bộ chấp hành của hệ thống ABS

D Giới thiệu về phần mềm matlab/simulink và bikesim

H Sử dụng được phần mềm bikesim để tiến hành mô phóng hoạt động của hệ thống ABS

H Tìm hiểu cơ sở lý thuyết của hệ thống ABS, làm quen được phần mềm matlab/Simulink va bikesim

H Phân tích và đánh giá đồ thị liên quan tới chất lượng phanh, tốc độ xe khi phanh,

H Từ những kết quả đạt được có thê đưa ra những hướng ứng dụng và phát triển

mới cho hệ thông ABS trên xe máy điện

1.4 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu:

Không gian: Mô phòng hệ thống thông trên không gian phần mềm bikesim và

matlab, sử dụng thuật toán tìm hàm truyền để mô phỏng

Thời gian: 8 tuần từ ngày 19/2/2024 đến ngày 15/4/2024

Lĩnh vực nghiên cứu: Nghiên cứu về hệ thống ABS để nắm rõ nguyên lí hoạt

động, kiếm chứng chất lượng qua phần mém bikesim va matlab, danh gia thực nghiệm sản phẩm

1.5 Phương pháp nghiên cứu:

Nghiên cứu tài liệu, thu nhập dữ liệu từ các nguồn, phân tích và chọn lọc tài liệu

và trình bày các nội dung nghiên cứu theo quan điêm cá nhân

Phương pháp nghiên cứu ABS trên bikesim và Simulink có thê được thực hiện bang cach thực hiện các bước sau:

H Xác định mục tiêu nghiên cứu: Xác định mục tiêu của nghiên cứu ABS trên xe máy điện bao gồm các yếu tố như tốc độ phanh, độ bám đường, giảm chắn, tối

ưu hóa lực phanh và áp suất phanh

H Lựa chọn mô hình: Lựa chọn mô hình bikesim và Simulink để mô phóng hệ thông ABS trên xe máy điện

H Xây dựng mô hình: Xây dựng mô hình của hệ thống ABS trên bikesim và

Simulink, bao gồm mô hình các bộ phận, các đầu vào và đầu ra

H Đánh giá mô hình: Đánh giá mô hình bằng cách sử dụng dữ liệu đầu vào thực

tế, đảm bảo rằng mô hình đang hoạt động chính xác

H Thực hiện mô phỏng: Thực hiện mô phỏng để đánh giá hiệu suất của hệ thống ABS trên xe máy điện và xác định các yếu tố cần cải tiến

H Thực hiện thí nghiệm: Thực hiện thí nghiệm để kiếm tra và đánh giá hiệu suất của hệ thông ABS trên xe máy điện

H Phân tích và đánh giá kết quả: Phân tích và đánh giá kết quả để xác định

những cải tiễn cần thiết cho hệ thống ABS trên xe máy điện Phương pháp này cho phép các nhà nghiên cứu nghiên cứu và đánh giá hiệu suất

hệ thống ABS của xe máy điện trên một môi trường mô phỏng chính xác, giúp hiểu rõ hơn về cách mà hệ thống hoạt động và tìm ra các giải pháp để cải thiện hiệu suất của

no

1.6 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước:

CHUONG 2: GIOI THIEU PHAN MEM MO PHONG VA HE THONG DIEU

hệ thống an toàn chủ động tiên tiến

BikeSim cung cấp một bộ công cụ trực quan giúp kỹ sư đánh giá hiệu suất của xe máy, các bộ phận phụ và bộ điều khiến trong môi trường mô phỏng lái xe phức tạp Đồng thời, với sự gia tăng của các công ty và tô chức thể thao đua xe áp dụng kỹ thuật

mô phỏng, BikeSim cung cấp phương pháp lập mô hình hệ thống, giúp người dùng tập

trung vào chuyên môn của họ mả vẫn duy trì tính ôn định của môi trường mô phỏng

ae) DIK©SIM

~/ MECHANICAL SIMULATION’

H Ưu điểm:

BikeSim là một ứng dụng độc lập, và không cần bất kỳ phần mềm bổ sung nào

MATLAB/Simulink, giúp người dùng tích hợp dễ dàng

BikeSim có khả năng mớ rộng quy mô trong nhiều khía cạnh như phần mềm, mô hình và phần cứng trong vòng lặp Nó cũng hỗ trợ các tủy chọn mô hình như cảm biến ADAS thông qua thư viện Mô hình Toán học BikeSIm

BikeSim đi kèm với tài liệu đầy đủ, bao gồm hơn 1900 trang, để hỗ trợ người

dùng trong quá trình sử dụng Các phương tiện, đường đi và quy trình mẫu cũng được cung cấp để giúp người dùng mới tiếp cận dễ dàng

BikeSim được đánh giá là tiết kiệm hơn so với các công cụ phần mềm động lực học khác, cung cấp một giải pháp toàn diện và hiệu quả cho việc phát triển và kiểm tra hiệu suất của các loại xe

L1 Nhược điểm:

Mặc dù BikeSim cung cấp một loạt các tính năng và mô hình mặc định, nhưng

đôi khi có thê gặp khó khăn trong việc tùy chỉnh các mô hình mô phỏng Đây có thế là

một trở ngại đối với các dự án đòi hỏi sự linh hoạt cao hoặc đòi hỏi phải phát triển các

mô hình tủy chỉnh

Sử dụng BikeSim đòi hỏi người dùng có kiến thức sâu rộng về động lực học và

mô hình hóa Việc hiểu và áp dụng các nguyên lý động lực học vào các mô hình mô phỏng có thế đòi hỏi thời gian và nỗ lực đáng kế từ người sư dụng

Để tạo ra các mô hình mô phỏng chính xác, BikeSim cần dựa vào đữ liệu và thông số kỹ thuật chính xác của các loại xe cụ thê Việc thiếu thông tin hoặc dữ liệu không chính xác có thế ảnh hưởng đến chất lượng và đáng tin cậy của kết quả mô phỏng

Việc học cách sử dụng BikeSim đòi hỏi thời gian và công sức đáng kế từ người

sử dụng mới Đây cũng là một thách thức đặc biệt đối với những người không quen thuộc với phần mềm mô phỏng hoặc không có kinh nghiệm trong lĩnh vực động lực

học

2.12 Simulink:

Simulink, được phát triển bởi MathWorks, là một môi trường lập trình đồ họa

cho việc tạo ra và phân tích các mô hình động đa miền và thực hiện các phép mô

phỏng Giao điện chính của Simulink là một công cụ sơ đồ khối đồ họa, kết hợp với

một bộ thư viện khối tuy chinh Simulink tích hợp mạnh mẽ với MATLAB và có khả

năng tương tác với nó, cho phép tích hợp dễ dàng giữa các phân tích và các công cụ

lập trình Phần mềm này thường được sử dụng trong điều khiến tự động

SIMULINK

H Ưu điểm:

Simulink cung cấp một giao diện đồ họa sơ đồ khối, giúp người dùng đễ dàng tạo

và chỉnh sửa các mô hình mô phỏng và điều khiến

Simulink tich hop chat ché v6i MATLAB, cho phép su dung cac tính toán và chic nang manh mé tr MATLAB trong qua trình mô phỏng và phân tích

Smmulink cung câp các công cụ mạnh mẽ đề phân tích và mô phỏng hiệu suât của

các hệ thống, từ mô hình đơn giản đến mô hình phức tạp

Simulink cho phép tích hợp với các thiết bị phần cứng thực tế thông qua các phần mềm và giao thức tương thích

Simulink duoc su dung rộng rãi trong nhiêu lĩnh vực, có một cộng đồng lớn của người dùng và các tài liệu hỗ trợ phong phú

H Nhược điểm:

Với các mô hình phức tạp, việc quản lý và hiểu rõ cấu trúc của mô hình có thé trở

nên khó khăn, đặc biệt là đối với người mới bắt đầu

Với các mô hình lớn hiệu suất tính toán có thê trở thành một vấn đề, đặc biệt là

khi sử dụng trên các máy tính có cầu hình thấp

Sử dụng Simulink đòi hỏi người sử dụng có kiên thức chuyên môn về lĩnh vực cụ thê của hệ thông mà họ đang mô hình hóa, cũng như về các khái niệm lập trình và mô

hình hóa

2.2 Hệ thống điều khiến tự động trên ô tô:

2.2.1 Hệ thống điều khiển vòng kín:

Hệ thống điều khiến vòng kín là một hệ thống sử dụng tín hiệu phản hỗi dé tao ra

đầu ra hoặc hệ thống có vòng phản hồi Bất kỳ hệ thông điều khiến vòng hớ nảo cũng

có thể được chuyên đổi thành hệ thống điều khiển vòng kín Trong hệ thống điều khiển

vòng kín, thông tin về trạng thái hiện tại của hệ thông được thu thập và so sánh với tín hiệu phản hỏi Sau đó, thông qua việc điều chỉnh các thông số của hệ thông điều khiến,

tạo ra tín hiệu điều khiến để điều chỉnh đầu ra sao cho phù hợp Điều nảy giúp cải

thiện sự ôn địnhôncải thiện hiệu suât và độ chính xác của hệ thông điêu khiến

Trong hệ điều khiển vòng kín, có một số thành phần chính đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh và duy trì hoạt động của hệ thông:

H Tín hiệu đầu vào: Đây là thông tin hoặc tín hiệu được đưa vào hệ thống để điều khiển hệ thống Thông thường, đây là đữ liệu thu thập được từ cảm biến hoặc các nguồn khác nhau, hoặc có thể là tín hiệu điều khiến từ bên ngoài

H Bộ so sánh: đóng vai trò quan trọng trong việc so sánh tín hiệu đầu vào với

tín hiệu phản hồi từ hệ thống Dựa trên sự khác biệt giữa hai tín hiệu này, bộ so

sánh tạo ra một tín hiệu điều chỉnh để đạt được mục tiêu đã đề ra

H Bộ điều khién: Thường được xem là trái tim của hệ thông, bộ điều khiển quyết định cách điều chỉnh các thông số của hệ thống để đạt được tín hiệu đầu ra mong muốn Nó có thê sử dụng các thuật toán điều khiến phức tạp hoặc thực hiện các hành động điều khiển dựa trên dữ liệu đầu vào và phản hồi từ hệ thống

H Tín hiệu đầu ra: Được tạo ra bởi bộ điều khiến, tín hiệu nảy là kết quả của quá trình điều chỉnh của hệ thông và được sử dụng đề điều khiến hoặc ảnh hưởng đến các thiết bị hoặc quy trình khác

H Hệ thống phản hồi: Là thông tin trả về từ hệ thống sau khi đã được điều

khiển Thông thường, nó được sử dụng để đánh giá hiệu suất của hệ thống và điều chỉnh lại các thông số nêu cân thiết đê đảm bảo hoạt động ôn định và hiệu

quả

~Actuaring sipnals

Feedback Signal Sensors

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

3.1 Tổng quan về ABS:

3.1.1 Phanh ABS là gì?

Trong hệ thống phanh thường, chức năng chính của nó là giảm tốc độ hoặc đừng

xe bằng cách tạo ra hai loại lực cản khác nhau Đó là lực cản được tạo ra thông qua má phanh và đĩa phanh và lực cản giữa lốp và bề mặt đường

Sự ôn định của hệ thống phanh phụ thuộc vào sự cân bằng giữa lực cản từ hệ thông phanh và lực cản giữa lốp và bề mặt đường Khi lực cán từ hệ thống phanh nhỏ hơn so với lực cản giữa lốp và bề mặt đường thì hệ thống phanh sẽ duy trì được tính ôn định Tuy nhiên, nếu mỗi quan hệ này bị đảo ngược thì bánh xe có thể bó cứng và dẫn

đến sự mất ôn định khi lái xe

Trong hệ thống phanh chống bó cứng (ABS), áp suất dầu được điều chỉnh để

ngăn chặn bánh xe bị bó cứng khi phanh trên bề mặt đường trơn hoặc trong tình huống phanh gấp ABS cũng đảm bảo tính ôn định trong quá trình phanh và cho phép lái xe tiếp tục được kiểm soát mặc dù hệ thống phanh đã được kích hoạt Điều mặc, giup

tránh được tình trạng mắt kiểm soát vả đảm bảo an toản khi lái xe trong các điều kiện

đường không lý tưởng

Trong một số trường hợp, ABS có thể tăng cường hiệu suất phanh bằng cách giảm thiểu khoảng cách đừng và cải thiện sự kiểm soát của lái xe trong điều kiện đường trơn Do đó, ABS thường được coi là một phần quan trọng của hệ thống phanh hiện đại, đặc biệt là trong xe hơi, để cải thiện khả năng kiểm soát và an toàn khi phanh ABS trên các xe máy điện hoạt động tương tự như trên các xe máy chạy bằng động cơ đốt trong Hệ thống ABS trên xe máy điện được thiết kế đề cung cấp một cách tiếp cận hiệu quả và an toàn khi phanh, đặc biệt là trong điều kiện đường trơn trượt

Khi người lái phanh trên một bề mặt đường trơn, hệ thống ABS trên xe máy điện

sẽ tự động điều chỉnh áp suất phanh trên các bánh xe để ngăn chặn bánh xe bị bó cứng Điều này giúp giữ cho bánh xe luôn quay và giảm nguy cơ mắt kiểm soát do trượt bánh xe, cung cap sự ôn định và kiêm soát tôt hơn cho người lái xe

băng đóng băng ở tốc độ 210 km/h, nếu phí công không thể kiếm soát phanh bằng

cách nhắn liên tục vào bản đạp phanh, máy bay trị giá hàng triệu đô la sẽ trượt ra khỏi đường băng và gây ra tai nạn nghiêm trọng Đề giải quyết vấn đề này, phanh ABS đã được phát triển và áp dụng cho máy bay

Trong thời kỳ đó, công nghệ ABS sử dụng cơ khí và dầu thủy lực, nhưng không

đủ nhanh và không đáng tin cậy đối với mọi tình huống Các thiết bị cơ khí của hệ thông ABS lớn và đắt đỏ, điều này làm hạn chế tính linh hoạt và khả năng tích hợp vào các phương tiện như ô tô

Tuy nhiên, trone những năm 1960, sự tiến bộ của vi mạch và chip điện tử đã mở

ra cánh cửa cho việc phát triển các máy tính nhỏ gọn và mạnh mẽ hơn, có khả năng tích hợp vào nhiều ứng dụng, bao gồm cả hệ thông phanh ABS Và kế từ năm 1988, hệ thống phanh ABS lần đầu xuất hiện trên xe máy và không ngừng được cải tiến để đảm bảo an toàn tôi đa

Trải qua nhiều thập kỷ, bộ xử lý đã trở nên nhỏ gọn và mạnh mẽ hơn, cho phép đạt được độ chính xác cao và hiệu suất tốt trong các ứng dụng trên ô tô Ngày nay, các

hệ thống trên ô tô như hộp số tự động, hệ thống treo, và hệ thống phanh ABS đều được

điều khiến bằng điện tử

Hệ thông phanh ABS hiện đại được điều khiến bởi một bộ điều khiến điện tử, gọi

là ABS ECU (Electronic Control Unit), theo đối tốc độ của từng bánh xe thông qua các cảm biến Khi phát hiện trượt, ABS ECU điều khiển áp suất dầu phanh đến các bánh xe để giảm trượt, thông qua các van điện từ bên trong bộ chia dầu HCU (Hydraulic Control Unit), giúp duy trì sự kiểm soát và an toàn khi phanh

Hiện nay, với sự phát triển đột phá của ngành công nghé điện tử, điều khiển tự động và các phần mềm tính toán, các nghiên cứu đã mở ra cánh cửa cho việc áp dụng các phương pháp điều khiến tiên tiến vào hệ thống phanh ABS Các phương pháp này bao gồm điều khiển mờ, điều khiển thông minh và tối ưu hóa quá trình điều khiển

ABS

Các công ty hàng đầu như BOSCH, AISIN, DENSO, BENDIX đang dẫn đầu trong việc nghiên cứu, cải tiến và sản xuất hệ thông ABS, cung cấp cho các nhà sản xuất trên toan thế giới Những công ty này không chỉ tập trung vào việc phát triển công nghệ ABS tiên tiến, mà còn liên tục tìm kiếm cách nâng cao hiệu suất, độ tin cậy và tính linh hoạt của hệ thống này Đồng thời, họ cũng đáp ứng được các yêu cầu ngày cảng cao về an toàn và hiệu suất của các phương tiện di chuyền trong mọi điều kiện đường

3.1.3 Cấu tạo của hệ thống phanh ABS:

Cấu tạo phanh ABS xe máy được thiết kế gồm những bộ phận chính được kết hợp một cách khéo léo, tạo nên một hệ thống vô cùng phức tạp và thông minh

H Cảm biến tốc độ bánh xe: Giám sát tốc độ quay của bánh xe Các cảm biến nảy

vị trí ở bánh trước và bánh sau

H Bộ xử lý và điều khiển điện tử trung tâm (ECU): Tiếp nhận và phân tích thông

tin từ cảm biến Khi nhận thấy xe đang nguy hiểm, ECU sẽ đưa ra những lệnh

để điều khiển các bộ chấp hành khác

H -Công tắc phanh: Báo cho ECU biết người điều khiến đạp phanh

O -Bơm thủy lực và các van điều chỉnh: Điều chỉnh lực đây lượng dầu tác động

lên má phanh thông qua hệ thống van điều chỉnh với 3 vị trí cơ bản

+ Vi tri 1: Tao nén áp lực phanh tương đương với áp lực mà người lái đặt lên bàn đạp phanh và truyền trực tiếp tới bánh xe

+ VỊ trí 2: Có nhiệm vụ tăng áp lực phanh từ bàn đạp lên bánh xe, giúp hệ thống ABS hoạt động hiệu quả hơn

+ Vị trí 3: Được sử dụng dé giảm áp lực phanh từ bản đạp lên bánh xe máy

H Đèn báo taplo: Báo cho người điều khiến biết về hư hỏng của hệ thống

Hệ thống thực hiện hành động ấn — nha trên đĩa với tuần suất lên tới 15 lần/piây, giữ cho phanh hoạt động ôn định và tránh tỉnh trạng phanh ngừng hoạt động ôn định

Tone wheel

3.2 Các phương pháp điều khiến của ABS

3.2.1 Điều khiển theo ngưỡng trượt:

Trong điều khiến theo ngưỡng trượt thấp, ECU quyết định thời điểm bắt đầu hãm cứng của bánh xe có khả năng bám thấp, để điều khiển áp suất phanh đồng đều cho cả cầu xe Khi đó, lực phanh tại các bánh xe sẽ được đồng bộ và giới hạn bởi giá trị lực phanh cực đại của bánh xe có hệ số bám thấp Đối với bánh xe ở phần đường có hệ số bám cao, chúng vẫn còn trong vùng ổn định đặc tính trượt và lực phanh chưa đạt đến giá trị cực đại Phương pháp này giữ cho hệ thống ôn định cao, nhưng hiệu suất phanh

sẽ piảm do lực phanh thấp

Trong điều khiển theo ngưỡng trượt cao, ECU chọn thời điểm kích hoạt hệ thông phanh hãm cứng ở bánh xe có khả năng bám cao trước, để điều khiển phanh chung cho

cả cầu xe Trước đó, bánh xe ở phần đường có hệ số bám thấp đã bị hãm cứng khi

phanh Phương pháp này tối ưu hóa hiệu suất phanh bằng cách tận dụng hết khả năng bám của các bánh xe, nhưng có thê gây mất tính ôn định

3.2.2 Điều khiến kiểu độc lập hay phụ thuộc:

Trong loại điều khiến độc lập, mỗi bánh xe sẽ được điều khiến riêng khi đạt tới

ngưỡng trượt, tức là khi bắt đầu có dấu hiệu của sự hãm cứng Điều này có nghĩa là hệ thông sẽ chỉ can thiệp vào bánh xe đó đề piữ cho nó trong vùng an toàn

Trong loại điều khiến phụ thuộc, hệ thống ABS sẽ điều khiến áp suất phanh

chung cho cả hai bánh xe trên cùng một cầu hoặc toàn bộ xe dựa trên một tín hiệu chung Điều này có thê theo ngưỡng trượt thấp hoặc ngưỡng trượt cao, tùy thuộc vào cách thiết lập và điều kiện hoạt động của hệ thống

3.2.3 Điều khiển theo kênh:

ABS I1 kênh (1-Channel ABS): Đây là loại hệ thống phanh ABS đầu tiên được

giới thiệu Hệ thống này chỉ giữ cho một bánh xe không bị khóa, thường là bánh xe trước ABS I kênh thường được sử dụng trên các xe tải nhỏ hoặc xe hơi có động cơ nhỏ Giúp cải thiện khả năng kiếm soát của xe khi phanh trên bề mặt đường trơn trượt ABS 2 kênh (2-Channel ABS): Loại phanh ABS này giữ cho hai bánh xe trước

và sau không bị khóa Vì vậy, hệ thống này cung cấp hiệu quả phanh tốt hơn so với

ABS I1 kênh và được sử dụng phố biến trên các loại xe hơi ABS 2 kênh giúp cải thiện

sự ôn định và kiêm soát của xe trong điều kiện đường trơn và khó kiêm soát

ABS 3 kênh (3-Channel ABS): Loai phanh ABS nay giữ cho ba bánh xe không

bị khóa, bao gồm hai bánh xe trước và một bánh xe sau Thường được sử dụng trên các loại xe đặc biệt như SUV hoặc xe bán tải ABS 3 kênh cung cấp sự ổn định và kiểm soát phanh tối ưu trên đa dạng các loại địa hình

ABS 4 kénh (4-Channel ABS): Day là loại phanh ABS hiện đại nhất và hiệu quả

nhất Hệ thống này giữ cho tất cả bốn bánh xe không bị khóa, cung cấp khả năng

phanh tốt nhất và đảm bảo an toản tuyệt đối cho xe và hành khách ABS 4 kênh

thường được sử dụng trên các loại xe cao cấp và xe thê thao Điều này giúp cải thiện hiệu suất phanh và kiểm soát trong mọi điều kiện đường bằng cách điều chỉnh lực phanh tại từng bánh xe độc lập

3.2.4 Lợi ích và hạn chế của hệ thống ABS:

Giảm quãng đường phanh: ABS giup giảm quãng đường phanh, đặc biệt là trên

bề mặt đường trơn trượt, bằng cách ngăn chặn bánh xe khóa và duy trì độ ma sát p1ữa bánh xe và mặt đường, giúp tôi ưu hóa hiệu suất phanh và giảm khoảng cách dừng của

xe

Nâng cao khả năng kiểm soát: Hệ thống ABS giúp tài xế dé dang kiém soát hướng di chuyên và tốc độ của xe trong khi phanh trên mặt đường trơn trượt Kỹ thuật này giảm nguy co mat lái và giữ cho xe ôn định, đặc biệt là trong điều kiện thời tiết không thuận lợi hoặc địa hình khó khăn

Tiết kiệm chi phí bảo trì: ABS giúp giảm hao mòn của bánh xe và hệ thông phanh bằng cách ngăn chặn bánh xe khóa và trượt trên đường Điều nay kéo dai tudi thọ của các linh kiện, giảm tần suất bảo trì và sửa chữa, từ đó giảm tôn thất và chi phí bảo dưỡng của xe

H Hạn chế:

Phụ thuộc vào điều kiện mặt đường: Hiệu suất của hệ thống ABS có thể bị ảnh hưởng bởi điều kiện đường đi, bao gồm cả độ trơn trượt và độ bản bám trên bề mặt đường Trong những điều kiện đường không thuận lợi, như đường trơn hoặc đường

đầy nước, hiệu suất của hệ thống ABS có thể giảm đi, dẫn đến việc phanh không hiệu

quả

Chi phí bảo trì và sửa chữa có thể cao: Hệ thống ABS có cấu trúc phức tạp hơn

so với hệ thống phanh truyền thống, điều này có thể làm tăng chỉ phí bảo trì và sửa chữa Cần phải đành thêm kinh phí cho việc bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống này, đặc

biệt là khi các linh kiện phải được thay thé

Yêu cầu kỹ năng lái xe cao: Sử dụng hệ thống ABS hiệu quả đòi hỏi tài xế phải

có kỹ năng lái xe cao và hiểu biết về hoạt động của hệ thống này Sử dụng không đúng cách có thể làm giảm hiệu suất của hệ thống và tạo ra tỉnh huống nguy hiểm hơn là không sử dụng Cần phải được đảo tạo và rèn luyện kỹ năng lái xe đặc biệt để sử dụng

hệ thống ABS một cách an toàn và hiệu quả

3.3 Cac tiêu chí đánh giá quá trình phanh:

3.3.1 Thời gian phanh:

Thời gian phanh được coi là một trong những tiêu chí đánh giá cơ bản về chất lượng

hệ thống phanh Thời gian phanh càng ngắn, chất lượng phanh càng cao Công thức để xác định thời gian phanh tối thiểu có thể được biểu điễn như sau:

- Set a dv= Ồi,

CÓ min pø 9)

Trong đó:

vl: vận tốc của xe tại thời điểm bắt đầu phanh

v2: vận tốc của xe tại thời điểm kết thúc phanh

ọ: hệ số bám

5j: hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng quay

3.3.2 Gia tốc chậm dần khi phanh:

Gia tốc chậm dân khi phanh là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá hiệu suất của hệ thống phanh trên ô tô Nó đo độ giảm tốc độ của xe trong quá trình phanh

Biểu thức xác định gia tốc chậm dần khi phanh lớn nhất thường được biểu diễn bằng

một phương trình vật ly, thường dựa trên lực phanh, khối lượng xe và hệ số ma sát gitta banh xe va bé mat đường, xác định bởi:

Trong đó:

ồ; Hệ số tính đến ảnh hướng của các trọng khối quay của ô tô

7„„a„: Gia tốc chậm dần khi phanh lớn nhất

3.3.3 Quãng đường phanh ngắn nhất:

Quang đường phanh là một chỉ tiêu cực kỳ quan trọng để đánh giá hiệu suất của

hệ thống phanh Nó đo lường khoảng cách mà xe cần để dừng hoàn toàn sau khi bắt đầu phanh Quãng đường phanh cho phép người sử dụng đánh giá và dự đoán vị trí mà

xe sẽ dừng lại khi họ áp dụng phanh, giúp tránh tai nạn trong các tình huống khẩn cấp Biểu thức xác định quãng đường phanh ngắn nhất thường dựa trên một số yếu tố như tốc độ ban đầu, hệ số ma sát giữa bánh xe và bề mặt đường, cũng như hiệu suất của hệ thống phanh Đây thường được mô tả thông qua các phương trình vật lý, liên quan đến nguyên lý vận động học cơ bản

xe, được xác định bởi:

Trong đó:

F,: lực phanh ô tô

M¡: momen phanh cơ cầu phanh

ty: bán kính tính toán bánh xe

3.4 Sự bám:

3.4.1 Sự truyền lực phanh từ bánh xe tới mặt đường:

Khi phanh, cơ cấu phanh tạo ra một moment phanh (hay còn gọi là Mp) ngược chiều với hướng chuyên động quay của bánh xe Khi đó, ở vùng tiếp xúc giữa bánh xe

và mặt đường, xuất hiện một phản lực tiếp tuyến chống lại sự chuyên động của xẽ, duoc goi la lực phanh (hay Fp) Lực phanh Fp có hướng ngược lại với hướng di chuyên của xe va co diem dat tai vung tiếp xúc e1ữa bánh xe và mặt đường

Thông qua cơ cấu này, hệ thống phanh tạo ra một lực phanh ngược chiều với hướng di chuyền của xe, góp phần giảm tốc độ hoặc dừng lại hoàn toàn xe Quá trình này tạo ra ma sát 01ữa bốn bánh xe và mặt đường, tạo ra lực phanh Fp cần thiết để kiểm soát và giảm tốc độ của xe trong quá trình phanh

M LYỚNG (1.1)

M;— Momen quán tính của bánh xe (Nm)

Ms — Moomen can lan (Nm)

M, — Momen phanh cua banh xe dang phanh (Nm)

G, — Tải trọng thăng đứng tác dụng lên bánh xe ( còn được gọi là trọng lượng bám )

bánh xe (G,)

Hệ số bám đọc (o,) cho ta biết về khả năng của bánh xe bám vào mặt đường theo chiều dọc, là khả năng truyền lực phanh hoặc lực kéo từ bánh xe xuống mặt đường để giữ cho xe ổn định và ngăn chặn trượt Đây là một yếu tố quan trọng đặc biệt trong việc đảm bảo an toàn khi lái xe, đặc biệt là trong điều kiện đường trơn trượt hoặc khi phải phanh gắp

¬¬ (1.2)

F»»a -Lực phanh cực đại tại vùng tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường (N)

Cần chú ý rằng, lực phanh F,„„ trên công thức (1.2) được xác định bằng biểu thức:

Mpmax

Em =~ (1.3)

Lực phanh được tạo ra bởi khả năng của động cơ hoặc cơ cầu phanh, nhưng việc lực này được sử dụng hết hay không phụ thuộc vào khả năng bám giữa bánh xe và mặt đường Từ định nghĩa của hệ số bám đọc, ta có thể xác định lực phanh cực đại phát sinh dựa trên điều kiện bám giữa bánh xe và mặt đường Giả sử F„»z là lực phanh cực

dai, va G, la tai trọng thắng đứng tác động lên bánh xe Khi lực phanh cực đại được áp dụng và bánh xe bám chặt vào mặt đường, tỷ số giữa lực phanh cực đại vả tải trọng thang đứng là hệ số bám dọc

Nếu bánh xe đang phanh, để bánh xe không bị trượt lết khi phanh thì lực phanh

cực đại ở bánh xe đó phải nhỏ hơn hoặc bằng lực bám dọc:

Fonax <Fy, (17)

H Hệ số bám ngang $ và lực bám ngang F,,

Nếu xét khả năng bám theo chiều ngang (khi bánh xe chỉ có phản lực ngang,

thường được ký hiệu là Yb), ta sử dụng hệ số bám ngang, được ký hiệu là @ y Hệ số bám ngang được định nghĩa là tý số giữa phản lực ngang cực đại và tải trọng thắng đứng tác động lên bánh xe (Gb) Ta có thể xác định được hệ số bám ngang, giúp đánh giá khả năng của bánh xe bám vào mặt đường theo chiều ngang Điều này quan trọng

đê đảm bảo ôn định và kiêm soát của xe

Trong trường hợp tông quát, khi đưới bánh xe đồng thời có cả phản lực dọc Xb

và phản lực ngang Yb, phải xét khả năng bám theo chiều của vectơ lực Q = ýX?+Y? lả

hợp lực của X¿ (X› = E, + F¿ khi phanh) và Y¡ Lúc này, hệ số bám được gọi là hệ số bám tông quát Ø„ và được định nghĩa như sau:

Qz„„ _ (Y x ty, max

G,

g (111)

Prq =

Qmax — Gid tri cực đại của Q (N)

X¿ — Phản lực tiếp tuyến (N) X, =F, + Fe khi phanh va X, = F, - F¿ khi kéo

Kha nang bám theo chiều của vectơ hợp lực Q được thê hiện qua lực bám tổng quát

Đề tăng hệ số bám, thường sử dụng lốp có độ gai cao, giúp tăng khả năng lốp

bám vào mặt đường, tạo ra lực ma sát lớn hơn giữa bánh xe và mặt đường khi phanh

o ô,- độ trượt khi kéo

o_ ô,- độ trượt khi phanh

3.5.2 Bánh xe lăn có trượt quay:

Trong trường hợp của bánh xe đang có lực kéo, khi đó tốc độ của tâm bánh xe

(tốc độ thực tế) V nhỏ hơn tốc độ lý thuyết vọ, do vậy cực P nằm trong vòng bánh xe

và rị < r Trong vùng tiếp xúc của bánh xe với mặt đường, theo quy luật phân bố vận tôc sẽ xuât hiện một vận tốc trượt v;ngược hướng với trục x Ta có quan hệ sau:

Ox

Vo

nse

V; <0

v=v¿ạ+ve=vaạT?0.r=(.1 (1.16)

[L vạ=v-vạ >0

V,-V r, Mẵ,= =l-—

Ta có khi bânh xe bị trượt lết đđy lă trường hợp bânh xe đang được phanh Trong trường hợp năy v >vọ, cực P nằm bín ngoăi bânh xe vă r¡ > r Tại vùng tiếp xúc của bânh xe với mặt đường cũng xuất hiện tốc độ trượt nhưng hướng theo hướng dương của trục x\

Ta có:

O vs=v-v, >0