Chương 6: Hệ thống phanh tự động khẩn cấp (Autonomous Emergency Braking)
6.2. Cấu tạo thành phần và cách thức hoạt động của hệ thống phanh tự động khẩn cấp
Hệ thống kiểm soát hành trình thích ứng bằng laser sản xuất đầu tiên trên xe Toyota được giới thiệu trên mẫu Celsior (chỉ dành cho Nhật Bản) vào tháng 8/1997.
6.1.1. Nguyên tắc hoạt động
Vì hệ thống AEB luôn hoạt động với người lái xe nên chúng có thể hữu ích và được người lái xe chấp nhận. Mục tiêu của hệ thống này là cho phép người lái xe có đủ thời gian để tránh va chạm nhưng vẫn tránh gây khó chịu cho người lái xe với hiệu suất tránh và giảm thiểu va chạm thỏa mãn. Hình cho thấy một sơ đồ của một thuật toán điều khiển được đề xuất. Như thể hiện trong, một số chỉ số được sử dụng để xác định thời điểm cảnh báo / can thiệp phanh thích hợp và tính toán lệnh phanh: thời gian đến va chạm (TTC), giảm tốc bắt buộc, trong xác suất đường đi (Vị trí & Chồng chéo). Khi các chỉ số thỏa mãn với điều kiện được chỉ định dựa trên giá trị ngưỡng, cảnh báo va chạm và can thiệp phanh sẽ được tạo ra. Để cải thiện sự chấp nhận của trình điều khiển và đáp ứng hiệu suất, điều quan trọng là phải điều chỉnh các thông số trong hệ thống AEB. Trong nghiên cứu này, giá trị ngưỡng của mỗi chỉ số được xác định bằng kết quả phân tích của người lái.
Sơ đồ 6. 2 - Sơ đồ khối thuật toán điều khiển hệ thống phanh khẩn cấp (AEB)
6.2. Cấu tạo thành phần và cách thức hoạt động của hệ thống phanh tự độngkhẩn cấp khẩn cấp
Hình 6. 1 – Các bộ phận trên hệ thống phanh khẩn cấp tự động
Hệ thống phanh tự động khẩn cấp AEB sử dụng cảm biến radar, laser hay camera nhằm quan sát và phát hiện các nguy cơ tiềm ẩn có thể xảy ra va chạm với các phương tiện khác, khách bộ hành hoặc các mối nguy hiểm.
Tuy AEB có nhiều loại nhưng hầu hết đều đưa ra các cảnh báo bằng hình ảnh, âm thanh hoặc rung tay lái hoặc bằng cả 3. Trong trường hợp lái xe ô tô không phản ứng lại các cảnh báo, AEB sẽ tự động phanh. Ngoài ra, một số hệ thống AEB còn có có thể căng dây đai an toàn giúp giảm thiểu tổn thương cho hành khách.
Và hệ thống AEB sẽ tự động tắt nếu phát hiện tài xế bẻ tay lái chuyển hướng di chuyển.
Hệ thống chia làm 3 loại chính :
– Hệ thống ngăn ngừa va chạm ở tốc độ thấp: Phiên bản này có chức năng ngăn ngừa va chạm xảy ra ở tốc độ thấp, đặc biệt là ở trong thành phố nhưng có thể gây chấn chấn thương cột sống, đốt sống cổ dẫn đến tử vong. Phanh AEB loại này có thể phản ứng đối với các xe ô tô khác, tuy nhiên, lại hoàn toàn không nhạy đối với khách bộ hành và các phương tiện khác. Tùy vào từng phiên bản, radar có thể quét ở phía trước xe từ 8-10 m và ngăn ngừa va cham khi di chuyển ở tốc độ 30 – 50 km/h.
– Hệ thống ngăn ngừa va chạm ở tốc độ cao: Phiên bản này thường dùng radar tầm xa có thể quét các xe khác ở phía trước cách khoảng 200 m ở tốc độ lên đến 80 km/h.
– Hệ thống ngăn ngừa va chạm với khách bộ hành: Phiên bản này sẽ sử dụng kết hợp camera và radar để phát hiện khách bộ hành qua hình dáng và đặc điểm của người
đi bộ. Sau đó sẽ tính toán tốc độ của xe để xách định xem có tiềm ẩn nguy hiểm hay không.
Tất nhiên, cả 3 loại hệ thống ngăn ngừa va chạm trên không loại trừ lẫn nhau. Thực tế, có hệ thống AEB chỉ có thể tránh va chạm ở tốc độ thấp nhưng lại có loại kết hợp cả 3 loại ngăn ngừa trên (ở tốc độ thấp/cao và khách bộ hành).
6.2.2. Cách thức hoạt động của hệ thống
Phanh khẩn cấp tự động khi băng qua đường
Hình 6. 2 – Điểm giao phía trước
Cảm biến radar được lắp đặt ở các góc phía trước của xe nâng cao trường nhìn ngang của nó và cho phép phát hiện các phương tiện đang băng qua đang di chuyển ở tốc độ cao hơn và nhanh hơn. Các cảm biến radar được thiết kế lý tưởng để phát hiện các đối tượng có liên quan trong giao thông đô thị phức tạp và phân biệt giữa chúng. Nếu phát hiện có xe đang băng qua là đối thủ va chạm, hệ thống sẽ cảnh báo người lái xe và kích hoạt phanh khẩn cấp tự động càng muộn càng tốt. Điều này giúp người lái có cơ hội phản ứng trước khi hệ thống can thiệp. Bằng cách này, nó giúp tránh hoặc giảm thiểu va chạm không thể tránh khỏi với phương tiện đang băng qua.
Hình 6. 3 - Phanh khẩn cấp khi cua qua cắt qua đường
Khi rẽ, người lái xe không chỉ phải quan sát phương tiện đang băng qua mà còn phải quan sát các phương tiện đang chạy tới. Việc coi thường hoặc đánh giá sai tốc độ của xe đang tới khi rẽ có thể nhanh chóng trở nên nguy hiểm. Đó là lý do tại sao nhiều nhà sản xuất đã phát triển thêm hệ thống phanh khẩn cấp tự động cho các tình huống rẽ. Khi người lái xe đứng yên để chuẩn bị rẽ và cố gắng rẽ mặc dù thực sự có nguy cơ va chạm với phương tiện giao thông đang tới, hệ thống sẽ tự động ngăn anh ta làm như vậy cho đến khi nguy hiểm đã qua đi. Khi xe đang di chuyển với tốc độ đáng kể bất chấp nguy cơ va chạm, hệ thống sẽ đưa ra cảnh báo cho người lái ngay khi xác định được tình huống rẽ nguy hiểm. Người lái xe vẫn có trách nhiệm thực hiện một hành động thích hợp.
Hình 6. 4 - Phanh khẩn cấp tự động bảo vệ khỏi va chạm trước
Để kích hoạt phanh khẩn cấp tự động trước khi tai nạn xảy ra, xe phải luôn biết trước xe có vật thể nào trong phạm vi nguy hiểm hay không. Cảm biến radar được lắp đặt trong xe có khả năng phát hiện vật thể và những người tham gia giao thông khác nhờ điều chế chuỗi tiếng kêu mới của Bosch với độ tin cậy và độ chính xác cao, ngay cả trong điều kiện thời tiết bất lợi và tầm nhìn kém. Nhờ góc mở rộng của cảm biến radar, người đi bộ hoặc người đi xe đạp có thể được phát hiện ngay từ giai đoạn đầu. Ngoài ra, hướng và tốc độ của xe liên tục được so sánh với dữ liệu của người đi bộ hoặc người đi xe đạp. Nếu hệ thống phát hiện tình huống nguy cấp đối với những người đi đường dễ bị tổn thương, nó có thể cảnh báo người lái xe hoặc tự động bắt đầu phanh khẩn cấp nếu người lái xe không phản ứng. Bằng cách này, Có thể tránh được va chạm với người đi bộ, hoặc tốc độ của xe ít nhất có thể giảm hết mức có thể trước khi va chạm, nếu không thể tránh khỏi va chạm. Điều này có thể làm giảm nguy cơ chấn thương nghiêm trọng đến mức tối thiểu tuyệt đối..
Hình 6. 5 - Trường hợp va chạm cắt ngang
Lái xe lùi ra khỏi chỗ đậu xe có thể là một thách thức nếu người lái xe không quan sát đầy đủ xung quanh phía sau xe. Một khoảnh khắc thiếu chú ý ngắn ngủi cũng đủ để bỏ sót một người đi bộ đang băng qua phương tiện. Hệ thống phanh khẩn cấp tự động khi lùi đối với người đi bộ làm giảm nguy cơ này do hệ thống giám sát khu vực phía sau xe khi lùi và cảnh báo va chạm sắp xảy ra. Nếu người lái không phản ứng kịp, hệ thống sẽ tự động phanh xe. Điều này làm cho việc di chuyển đậu xe an toàn hơn và thoải mái hơn.
Với việc sử dụng kết hợp cảm biến siêu âm và máy ảnh tầm gần, dữ liệu cảm biến có thể được hợp nhất trong một bộ phận điều khiển và có thể tạo chế độ xem ba chiều toàn cảnh để hiểu rõ hơn và chắc chắn hơn về cảnh. Những người đi đường khác, các đối tượng và dấu hiệu bãi đậu xe có thể được phát hiện và hiểu được nhờ vào sự kết hợp dữ liệu. Điều này làm cho các chức năng đỗ xe và phanh khẩn cấp tự động trở nên đáng tin cậy và an toàn hơn.
Ví dụ, hệ thống cũng nhận biết khi có người đi bộ băng qua xe khi xe lùi ra khỏi chỗ đỗ và có thể báo cáo thông tin này cho hệ thống kiểm soát phanh, sau đó sẽ kích hoạt phanh khẩn cấp tự động.
6.2.3. Sơ đồ mạch điện của hệ thống
Sơ đồ 6. 3 – Sơ đồ mạch điện hệ thống phanh khẩn cấp tự động trên Honda CRV 2019
Sơ đồ 6. 4 - Sơ đồ mạch điện hệ thống phanh khẩn cấp tự động trên Honda CRV 2019 Tuy AEB có nhiều loại nhưng hầu hết đều đưa ra các cảnh báo bằng hình ảnh, âm thanh hoặc rung tay lái hoặc bằng cả 3. Trong trường hợp lái xe ô tô không phản ứng lại các cảnh báo, AEB sẽ tự động phanh. Ngoài ra, một số hệ thống AEB còn có có thể căng dây đai an toàn giúp giảm thiểu tổn thương cho hành khách.
Và hệ thống AEB sẽ tự động tắt nếu phát hiện tài xế bẻ tay lái chuyển hướng di chuyển.
Sơ đồ 6. 5 - Sơ đồ mạch điện hệ thống phanh khẩn cấp tự động trên Honda CRV 2019 Hệ thống hoạt động nhờ nguồn 12V, qua bộ phận bảo vệ mạch (cầu chì, rờ-le, biến áp), đến mô đun đo lường và tính toán (Gauge Control Module). Đồng thời, mô-đun này sẽ nhận các tín hiệu của Electric Parking Brake Control Unit, Braking and Backup Sensor Control Unit, Headlight Leveling Control Unit và Keyless Access Control Unit. Sau đó, Gauge Control Module sẽ gửi tín đến PCM (Mô-đun điều khiển bộ truyền động) để kích hoạt các bộ chấp hành thực hiện các chức năng hỗ trợ phanh khẩn cấp ngăn ngừa tài xế chuyển lái, đồng thời phát các tín hiệu cảnh báo bằng hình ảnh, âm thanh hay là rung tay lái hoặc cả ba.