Hình 2.80: Hệ thống SBC.
SBC (sensotronic brake control) là hệ thống phanh được điều khiển bằng điện để điều khiển áp suất phanh ở mỗi bánh xe một cách độc lập. Khi phanh khi vào cua, lực phanh được phân phối cho từng bánh xe độc lập. Tuy nhiên hệ thống SBC còn khá mới. Trong thực tế, hệ thống SBC là sự phát triển dựa trên các hệ thống ABS, ASR (chống trượt khi tăng tốc), ESP, BA. So với các hệ thống phanh truyền thống, SBC có nhiều ưu điểm hơn: quãng đường phanh ngắn, áp suất phanh được phân phối lý tưởng phù hợp với điều kiện mặt đường, hiệu suất cao hơn hệ thống ABS, tăng cường chức năng của hệ thống ESP và BA và các chức năng bổ sung như chức năng Softstop và chức năng tự làm khô đĩa phanh. Hệ thống SBC được giới thiệu đầu tiên trên xe Mercedes-Benz R230.
Khi phanh ở hệ thống phanh thông thường, lực phanh được phân phối giữa bánh trước và bánh sau. Nhưng khi phanh ở tốc độ cao, ít lực phanh được tác dụng ở phanh sau hơn bởi vì trọng lượng xe dịch chuyển về phía trước. Tương tự, phanh khi xe đang quay vòng, lực phanh được phân phối cho bánh phía trong và bánh phía ngoài. Để tính toán lực phanh tác dụng và khi nào cần phân phối lực phanh ở từng
105 bánh xe. Hệ thống SBC sử dụng tín hiệu từ nhiều nguồn, Nó bao gồm tín hiệu từ ESP, cảm biến tốc độ bánh xe và bàn đạp phanh
Hình 2.81: Cấu tạo hệ thống SBC.
Cấu tạo của hệ thống SBC bao gồm 2 bộ phận chính là bộ điều khiển và bộ thủy lực.
Bộ điều khiển
Hình 2.82: Cấu tạo bộ điều khiển.
Xilanh chính: Xilanh chính có cấu tạo bao gồm 2 piston, trong đó có một piston kết nối với bàn đạp phanh thông qua đũa đẩy. Trên thân mỗi piston có kết hợp một van nạp.
106
Hình 2.83: Cấu tạo xilanh chính.
(i) Phanh bình thường – lực phanh nhẹ: Khi người lái đạp bàn đạp phanh, piston số 1 di chuyển sang phải và đóng van nạp. Cảm biến hành trình bàn đạp phanh gửi tín hiệu bàn đạp phanh cho bộ thủy lực. Van phân phối y1 và y2 được đóng dầu phanh được giữ ở giữa van phân phối và xilanh chính. Piston của bộ mô phỏng lực đạp phanh cho phép dầu phanh đi vào bộ mô phỏng, nén lò xo và tạo ra cảm giác đạp phanh cho người lái
(ii) Phanh bình thường- lực phanh tăng: Khi người lái tiếp tục đạp bàn đạp phanh, dầu phanh nén lò xo của bộ trợ lực thêm nữa tạo ra cảm giác đạp bàn dạp phanh lớn hơn cho người lái.
(iii) Phanh bình thường – lực phanh lớn nhất: Khi người lái đạp bàn đạp phanh lớn nhất, dầu phanh nén lò xo và đệm cao su của bộ mô phỏng. Tạo ra cảm giác đạp bàn đạp phanh là lớn nhất.
Bộ mô phỏng lực bàn đạp phanh: Bộ mô phỏng có chức năng tạo ra lực đạp bàn phanh cho người lái. Cấu tạo bộ mô phỏng bao gồm một piston thủy lực và một lò xo.
107 Cảm biến hành trình bàn đạp phanh: Cảm biến bao gồm 2 phần tử Hall. Cảm biến xác định hành trình của bàn đạp phanh và gửi tín hiệu này cho bộ thủy lực. Bằng cách so sánh tín hiệu theo thời gian, bộ điều khiển SBC có thể xác định được vận tốc khi bàn đạp phanh được nhấn.
Hình 2.85: Cảm biến hành trình bàn đạp phanh.
Bình chứa dầu phanh: cung cấp dầu phanh:
Hình 2.86: Bình chứa dầu phanh.
Hoạt động của bộ điều khiển:
Khi người lái đạp bàn đạp phanh, áp suất thủy lực từ xilanh chính đến van phân phối y1 và y2 và đến xilanh bánh xe. SBC sử dụng hai tín hiệu từ cảm biến áp suất b1 để xác định sự tăng áp suất và cảm biến hành trình bàn đạp B37/1 để xác định hành trình của bàn đạp phanh từ đó tính toán được lực phanh yêu cầu.
108
Hình 2.87: Khi đạp bàn đạp phanh.
Bộ thủy lực:
109 Module điều khiển: Module điều khiển là một phần của bộ thủy lực. Module điều khiển SBC nhận tín hiệu từ bộ điều khiển và cảm biến tốc độ bánh xe cộng với một số hệ thống điện tử khác. Ví dụ như hệ thống ESP cung cấp tín hiệu về cảm biến góc lái, Yaw-rate, và cảm biến tăng tốc. Giao tiếp với hệ thống quản lý động cơ và hộp số liên quan đến tình trạng lái xe hiện tại thông qua mạng CAN-BUS của xe. Mô-đun điều khiển bao gồm chức năng hoàn chỉnh của ABS và BA.
Hình 2.89: Module điều khiển.
Bơm thủy lực: Bơm thủy lực piston đơn được vận hành bằng điện. Nó tiêu thụ khoảng 18-20 amps khi chạy và có thể lên đến 80 amps khi khởi động ban đầu. Chức năng tự kiểm tra theo dõi dòng tăng mỗi khi bơm hoạt động. Nếu bơm quá dòng, một mã lỗi được ghi lại trong bộ nhớ của mô-đun điều khiển. Công tắc bơm ON/OFF được điều khiển bởi mô-đun điều khiển SBC dựa vào cảm biến áp suất, kết quả là một áp suất khoảng 140-160 bar được giữ trong bình chứa.
110 Bình chứa áp lực: Có chức năng dự trữ áp suất được tạo ra bởi bơm thủy lực có cấu tạo là một khối cầu chứa đầy khí và một màng ngăn. Áp suất thủy lực được sử dụng bởi hệ thống phanh. Khí tác dụng bằng cách đẩy màng ngăn ra và duy trì áp suất thủy lực. Hoạt động này đảm bảo một thởi gian phản hồi ngắn cho hoạt động của hệ thống phanh. Khi áp suất trong bình chứa áp lực giảm thấp dưới mức giới hạn, công tắc bơm thủy lực ON và bình chứa được nạp lại.
Hình 2.91: Bình chứa áp lực.
Thân van: Có nhiệm vụ điều chỉnh thủy lực cho hệ thống phanh và có cấu tạo bao gồm các van phân phối, van cân bằng, van nạp và van xã và các cảm biến áp suất.
111 (i) Cảm biến áp suất: Bao gồm 6 cảm biến áp suất thủy lực trong bộ điều khiển, đo áp suất bình chứa và ở mỗi mạch dầu phanh. Và cung cấp tín hiệu đầu vào cho mô-đun điều khiển SBC.
(ii) Van phân phối: Ban phân phối có chức năng phân chia mạch thủy lực giữa bộ điều khiển và xilanh phanh trước. Van phân phối mở khi không được cấp nguồn, đóng khi bàn đạp phanh được nhấn.
(iii) Van nạp: Ban nạp đóng và mở để cung cấp áp suất thủy lực đến xilanh bánh xe. Van nạp hoạt động nhờ vào một tín hiệu điều chế độ rộng xung và làm việc cùng với van xã.
(iv) Van xã: Ban xã hoạt động cùng với các van nạp để điều chỉnh áp suất ở mỗi bánh xe. Van xã có 2 vị trí là đóng và mở. Van xã và van nạp làm việc cùng nhau và sử dụng 3 chế độ giảm áp, giữ áp và tăng áp của hệ thống ABS.
(v) Van cân bằng: Khi phanh xe trên đường thẳng với lực kéo bằng nhau ở mỗi bánh xe. Van cân bằng sẽ mở và áp suất được phân phối như nhau cho các bánh xe. Khi xe vào cua hoặc khi hệ thống ESP can thiệp, van cân bằng đóng lại và các phanh được điều khiển độc lập.
112
Khi đạp phanh:
Khi hệ thống SBC hoạt động, áp suất thủy lực ở bình chứa cao áp được kiểm tra, nếu áp suất này thấp công tắc bơm thủy lực sẽ ON áp suất thủy lực được giữ trong mạch dầu phạnh giữa van nạp và bình chứa áp suất cao. Hệ thống SBC sẵn sàng. Khi nhấn bàn đạp phanh, chuyển động của bàn đạp phanh được xác định bởi cảm biến hành trình bàn đạp phanh và công tắc đèn phanh ON. Lúc này van phân phối đóng, dầu phanh được giữ ở đường dầu phanh giữa xilanh chính và van phân phối. Khi người lái đạp bàn đạp phanh thêm nữa, áp suất phanh tăng trong mạch dầu phanh giữa bộ điều khiển và van phân phối. Cùng thởi điểm đó, bộ điều khiển điều khiển van nạp mở và van xã đóng. Khi đó:
Hình 2.93: Khi đạp bàn đạp phanh.
Ở mạch phanh sau, áp suất thủy lực đến xilanh bánh xe thông qua mạch dầu phanh. Tuy nhiên lực tác động vào cả hai bánh sau bằng nhau, van cân bằng mở, áp suất thủy ở mạch phanh sau được cân bằng và cả hai phanh sau nhận được áp suất thủy lực như nhau. Khi lực tác động vào bánh sau khác nhau, van cân bằng đóng và mỗi bánh xe nhận được áp suất thủy lực khác nhau.
113 Ở mạch phanh trước, khi đạp bàn đạp phanh van phân phối đóng. Dầu phanh được giữ ở đường dầu phanh giữa van phân phối và xilanh phanh trước. Khi van nạp mở kết quả là phanh trước được tác dụng. Mô-đun điều khiển vẫn kiểm tra áp suất thủy lực bằng cách theo dõi tín hiệu từ cảm biến áp suất phanh trước. Tuy nhiên khi lực tác dụng lên hai bánh trước là như nhau, van cân bằng mở, áp suất ở mỗi mạch phanh được cân bằng và mở mỗi mạch dầu phanh trước nhận được áp suất thủy lực như nhau. Khi lực tác dụng lên 2 bánh trước khác nhau, van cân bằng đóng và mỗi bánh nhận được áp suất thủy lực khác nhau.
Hình 2.95: Hoạt động ở mạch phanh trước mạch phanh sau.
Khi nhả phanh:
Khi người lái nhả bàn đạp phanh, áp suất ở xilanh chính giảm trước khi van xã mở để giảm áp suất thủy lực ở xilanh bánh xe. Cuối cùng van cân bằng được ngắt làm cho van mở và cho phép áp suất thủy lực thoát khỏi xilanh bánh xe quay về bình chứa. Van phân phối mở.
114
Hình 2.96: Khi nhả phanh.
Phanh ở đường thẳng
Khi phanh xe trên đường thẳng ở tốc độ cao, ở một số xe trọng lượng xe sẽ bị dịch chuyển về phía trước và có thể gây ra hiện tưởng khóa cứng bánh xe. Để ngăn ngừa hiện tượng này xảy ra, áp suất phanh ở bánh sau sẽ được giảm. Với hệ thống phanh thông thường. Ở hệ thống SBC sự khác biệt áp suất phanh không những xảy ra ở phanh trước và phanh sau mà còn trên từng bánh xe.
115 Khi đạp bàn đạp phanh, van phân phối y1 va y2 đóng. 4 van nạp mở, 4 van xã đóng. Áp suất bắt đầu tăng trong mạch phanh trước và sau, đi đến xilanh bánh xe và thực hiện quá trình phanh. Sau đó van phân phối của mạch phanh sau đóng để giới hạn áp suất phanh, van phân phối của mạch phanh trước đóng lại sau để giới hạn áp suất phanh ở phanh trước do đó áp suất phanh ở bánh sau thấp hơn ở bánh trước. Điều khiển van phân phối được thực hiện bởi SBC control module.
Hình 2.98: Khi đạp phanh.
Khi nhả bàn đạp phanh, áp suất thủy lực ở xilanh chính và cảm biến áp suất b1 giảm, chuyển động của bàn đạp phanh được xác định bởi cảm biến bàn đạp và công tắc đèn phanh. Từ tín hiệu đầu vào SBC control module điều khiển van xã y7, y8, y11, y13 mở cho phép áp suất thủy lực trở về bình chứa. y1 và y2 trở lại vị trí mở.
116
Hình 2.99: Khi nhả bàn đạp phanh.
Phanh khi vào cua
Phân phối áp suất phanh ở từng bánh tùy thuộc vào lúc đó phương tiện đang di chuyển trên đường thẳng hoặc đang vào cua. Khi vào cua, lực ly tâm cố gắng đẩy xe ra văng ra ngoài quỹ đạo. Để chống lại các lực này, bánh trước ở phía ngoài cần nhiều lực phanh hơn, đối với bánh sau phía trong cần phân phối ít lực phanh hơn. Áp suất khác nhau sẽ được áp dụng cho phanh khác nhau, 2 van cân bằng đóng cùng lúc với van nạp mở.
Phân phối lực phanh ở bánh sau: Ở mạch phanh sau áp suất thủy lực được cung cấp bởi bơm và bình chứa áp suất cao cung cấp cho van nạp của mạch phanh trước. dựa vào tín hiệu từ ESP control module và thực tế xe đang trong đường vòng và phân phối lực phanh ở bánh sau, lúc này 2 van xã y11 và y13 đóng, van nạp y10 và y12 mở và y10 phân phối ít áp suất đến mạch phanh trái, y12 phân phối áp suất phanh lớn hơn cho mạch phanh phải.cùng lực đó, van cân bằng mạch phanh sau đóng khi van nạp vừa mở.
117
Hình 2.100: Phân phối lực phanh ở bánh sau.
Phân phối ở mạch phanh trước: Cũng như ở mạch phanh sau, áp suất thủy lực ở mạch phanh trước được cung cấp bởi bơm và bình chứa áp suất cao đến van nạp của phanh trước trái phải y6, y8. Theo lực phanh yêu cầu, van xã y7 và y9 đóng. Van cân bằng y3 tiếp tục đóng để không cân bằng áp suất giữa mạch phanh trước trái và phải. Van nạp y6 và y8 mở và áp suất thủy lực cung cấp cho phanh trước phải tăng nhiều hơn so với phanh trước trái.
118
ESP can thiệp
ESP truyền tín hiệu cho SBC. Van phân phối y1 và y2 mở, van xã y11 và van cân bằng y4 đóng, van nạp y10 mở cho phép áp suất thủy lực tác dụng lên bánh sau trái thực hiện quá trình phanh và sớm ổn định xe.
Hình 2.102: Hoạt động của ESP.
Chế độ phanh bình thường:
Hình 2.103: Ở chế độ phanh bình thường.
Để đảm bảo an toàn, SBC tích hợp chức năng phanh bình thường. Khi bộ điều khiển ESP có lỗi, giao tiếp giữa ESP với mô-đun điều khiển SBC thất bại. SBC mặc
119 định chức năng phanh bình thường để giữ hoạt động của hệ thống phanh, chức năng phanh bình thường đặt mức phân phối lực phanh giữa bánh trước và bánh sau phù hợp hơn so với hệ thống phanh truyền thống. SBC phân phối tỷ lệ khoảng 70% ở cầu trước và 30% ở cầu sau.
Chức năng Soft-stop:
Với chức năng Soft-stop, áp suất phanh được điều chỉnh để giảm dần xuống dưới 6 km/h cho đến khi xe đến điểm dừng một cách nhẹ nhàng. Chức năng này ngăn chặn những cú sốc khó chịu và bất ngờ thường có thể xảy ra trên xe với hệ thống phanh truyền thống. Công tắc Soft-stop OFF khi chế độ phanh khẩn cấp hoạt động.
Chức năng tự làm khô đĩa phanh:
Chức năng tự làm khô đĩa phanh di chuyển nhanh các má phanh chạm nhẹ vào đĩa phanh để loại bỏ mạng nước trên đĩa phanh trong điều kiện ẩm ướt. Chức năng tự làm khô được lăp đi lặp lại theo một chu kỳ đều đặn. Hệ thống tự làm khô hoạt động dựa trên tín hiệu từ cần gạt mưa.
Hình 2.104: Chế độ tự làm khô đĩa phanh.
Chức năng điền sẵn
Chức năng điền sẵn được kích hoạt khi người lái nhanh chóng nhả chân ga, hành động này ngay lập tưc báo hiệu cho hệ thống SBC và hệ thống hiểu người lái đang cần dừng xe khẩn cấp vì vậy SBC điêu khiển điền đầy áp suất thủy lực trong các
120 mạch dầu trước loại bỏ khe hở giữa đĩa phanh và má phanh. Từ đó cải thiện thời gian phản ứng phanh một cách nhanh chóng.
Hình 2.105: Chức năng điền sẵn.
Đặc tính biến đổi của bàn đạp phanh:
Tính năng của SBC là đặc tính của bàn đạp phanh biến đổi. Với chế độ phanh bình thường, cách duy nhất để tăng lực phanh ở tốc độ cao đó là nhấn bàn đạp phanh mạnh hơn nửa, điều đó làm tăng hành trình bàn đạp phanh. Với hệ thống SBC, áp suất thủy lực áp dụng cho hệ thống phanh tăng trong mạch dầu phanh theo tốc độ xe. Kết quả là, hành trình bàn đạp phanh vẫn giống nhau nhưng nhiều lực hơn được áp dụng cho hệ thống phanh khi tốc độ xe tăng lên và xe dừng sớm hơn.
Chức năng khởi động trước:
Để đảm bảo cho hệ thống SBC có thể hoạt động ngay lập tức thì hệ thống được khởi động bằng điện trước khi người lái đạp bàn đạp phanh. Điều này cho phép bình chứa áp suất cao được sử dụng bơm thủy lực và chế độ tự kiểm tra sẽ được hoàn