Phân phối lực phanh điện tử (EBD) là một hệ thống kiểm soát phanh bổ sung có thể tăng cường và cải thiện chức năng của hệ thống chống bó cứng phanh.
EBD là gì?
EBD là viết tắt của Electronic Brakeforce Distribution – Hệ thống Phân phối lực phanh điện tử (EBD hoặc EBFD) hoặc giới hạn lực phanh điện tử (electronic brakeforce limitation EBL) là công nghệ phanh ô tô tự động thay đổi lượng lực tác dụng lên từng bánh xe, dựa trên điều kiện đường xá, tốc độ, tải trọng, v.v., do đó cung cấp khả năng kiểm soát thông minh của cả cân bằng phanh và lực phanh tổng thể. [EnterKnow]
EBD dựa trên nguyên tắc trọng lượng được hỗ trợ bởi các bánh xe ô tô của bạn không được phân bổ đều. Một số bánh xe chịu tải nặng hơn những bánh xe khác và sẽ cần nhiều lực phanh hơn để xe dừng lại mà không bị mất kiểm soát. Hơn nữa, lượng trọng lượng được hỗ trợ bởi một bánh xe sẽ thay đổi trong quá trình phanh, do đó lượng lực cần thiết ở mỗi bánh xe có thể thay đổi nhanh chóng. Hệ thống EBD không chỉ có thể phát hiện mỗi bánh xe đang hỗ trợ bao nhiêu trọng lượng mà còn thay đổi lượng lực phanh được gửi tới từng bánh xe trên cơ sở tức thời.
Luôn kết hợp với hệ thống chống bó cứng phanh (ABS), EBD có thể tăng hoặc giảm áp lực phanh lên từng bánh xe để tối đa hóa lực dừng trong khi vẫn duy trì khả năng kiểm soát phương tiện. Thông thường, phần đầu xe chịu nhiều trọng lượng hơn và EBD phân phối lực phanh ít hơn cho phanh sau nên phanh sau không bị bó cứng và gây trượt bánh. Trong một số hệ thống, EBD phân phối nhiều lực phanh hơn ở phanh sau trong quá trình đạp phanh ban đầu trước khi tác động của việc chuyển trọng lượng trở nên rõ ràng.
Theo bài báo kỹ thuật do Buschmann và cộng sự xuất bản, “Công việc của EBD với tư cách là một hệ thống con của hệ thống ABS là kiểm soát việc sử dụng lực bám dính hiệu quả của các bánh sau. Áp lực phanh của các bánh sau xấp xỉ với lực phanh lý tưởng phân phối trong một hoạt động phanh một phần. Để làm như vậy, thiết kế phanh thông thường được sửa đổi theo hướng phanh quá mức trục sau và các thành phần của ABS được sử dụng. EBD làm giảm căng thẳng cho van định lượng lực phanh thủy lực trong xe. EBD tối ưu hóa thiết kế phanh liên quan đến: sử dụng độ bám dính; ổn định lái xe; mài mòn; ứng suất nhiệt độ; và lực bàn đạp.”
EBD có thể hoạt động cùng với hệ thống ABS và hệ thống kiểm soát ổn định điện tử (ESC) để giảm thiểu gia tốc chệch hướng yaw khi rẽ. ESC so sánh góc vô lăng với tốc độ quay của xe bằng cảm biến tỷ lệ lệch Yaw. “Yaw” là chuyển động quay của xe quanh trọng tâm thẳng đứng (rẽ trái hoặc phải). Nếu cảm biến chệch hướng phát hiện độ lệch ít (hoặc nhiều) hơn so với góc vô lăng nên tạo ra, thì ô tô đang thiếu lái (thừa lái) và ESC kích hoạt một trong các phanh trước hoặc phanh sau để xoay ô tô trở lại hướng đi dự kiến. Ví dụ: nếu một ô tô đang rẽ trái và bắt đầu thiếu lái (ô tô lao về phía ngoài chỗ rẽ), ESC sẽ kích hoạt phanh sau bên trái, phanh này sẽ giúp ô tô rẽ trái. Các cảm biến rất nhạy và hoạt động nhanh đến mức hệ thống có thể điều chỉnh hướng trước khi người lái phản ứng. ABS giúp chống bó cứng bánh xe và EBD giúp tác dụng lực phanh phù hợp để ESC hoạt động hiệu quả và dễ dàng.
EBD Phân phối lực phanh điện tử hoạt động như thế nào?
Các hệ thống EBD thường sử dụng các thành phần như:
- Cảm biến tốc độ
- Bộ điều biến lực phanh
- Đơn vị điều khiển điện tử
- Cảm biến lệch hướng Yaw
- Cảm biến góc vô lăng
Lốp xe hoạt động nhờ ma sát. Khi bạn đạp ga, lực ma sát giữa lốp xe và mặt đường là thứ khiến bạn tiến lên phía trước. Khi bạn đạp phanh, ma sát giữa lốp xe và mặt đường là thứ khiến bạn giảm tốc độ. Đó là lý do tại sao trong điều kiện băng giá, đôi khi rất khó để xe của bạn bắt đầu di chuyển khi bạn muốn — và thậm chí còn khó hơn để khiến xe dừng lại. [EnterKnow]
Ma sát cũng là thứ giữ cho ô tô di chuyển theo hướng bạn muốn. Khi tăng tốc, chúng ta thường cho rằng xe sẽ di chuyển theo hướng mà các bánh xe đang chỉ; tuy nhiên, nếu không có ma sát giữa lốp xe và mặt đường, xe có thể dễ dàng trượt ngang và mất kiểm soát.
Điều quan trọng đối với sự an toàn khi lái xe là duy trì ma sát giữa lốp xe và mặt đường, tuy nhiên có một số điều kiện mà ma sát này có thể bị mất đi. Một là khả năng tăng tốc trên đường băng, như đã đề cập ở trên, nhưng lực ma sát cũng có thể bị mất nếu bạn phanh quá mạnh. Động lượng về phía trước của ô tô có thể giữ cho ô tô chuyển động với tốc độ lớn hơn đáng kể so với tốc độ quay của lốp xe. Hiện tượng này được gọi là khóa bánh xe và là nguyên nhân phổ biến gây ra tai nạn khi lái xe. Một khi nó xảy ra, lốp xe không còn bám vào mặt đường và chiếc xe tiếp tục di chuyển theo hướng mà nó đã đi khi bắt đầu trượt.
Chìa khóa để tránh bị trượt là tỷ lệ trượt, sự khác biệt giữa tốc độ xe đang di chuyển và tốc độ quay của lốp xe. Hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) có thể cảm nhận tỷ lệ trượt của từng lốp xe và điều chỉnh lực phanh áp dụng cho từng lốp sao cho tỷ lệ trượt duy trì trong phạm vi an toàn, nhờ đó tránh trượt bánh.
Khi một chiếc ô tô chạy chậm lại, trọng lượng của nó chuyển về phía trước. Ở ô tô động cơ đặt trước, trọng lượng tăng thêm ở phía trước làm tăng độ bám của lốp trước trong khi giảm độ bám của lốp sau. Điều này làm cho lốp sau dễ bị bó cứng hơn trong quá trình phanh. Khi bánh sau bị trượt, ô tô có thể bắt đầu bị trượt đuôi cá hoặc thậm chí quay vòng. Theo cách truyền thống, hệ thống phanh bao gồm một van cân bằng để phân bổ lực phanh chính xác cho lốp trước và sau. Tuy nhiên, với ABS, van tỷ lệ không còn là giải pháp lý tưởng cho vấn đề này.
Đây là lúc phân phối lực phanh điện tử (EBD) ra đời. Với EBD, một máy tính được gọi là bộ điều khiển điện tử (ECU) xác định tỷ lệ trượt của từng lốp riêng lẻ. Nếu ECU nhận thấy rằng các bánh sau có nguy cơ bị trượt, nó sẽ tác dụng ít lực hơn lên chúng trong khi duy trì (hoặc, nếu cần, tăng) lực tác dụng lên các bánh trước. EBD cũng hữu ích khi xe đang phanh trong khi lái xe quành một góc cua. Khi quay, bánh ngoài của ô tô quay nhanh hơn bánh trong. Nếu tác dụng quá nhiều lực phanh lên các bánh xe bên trong, chúng có thể bị khóa, khiến xe bị vượt và mất kiểm soát. EBD có thể cảm nhận độ trượt của các bánh xe bên trong và giảm lực phanh ở các bánh xe đó mà không làm giảm lực ở các bánh xe bên ngoài. [XecoV]
Các thành phần Hệ thống phân phối lực phanh điện tử
Phần cứng điều tiết và an toàn được sử dụng bởi hệ thống phân phối lực phanh điện tử cũng giống như phần cứng được sử dụng bởi hệ thống chống bó cứng phanh không có EBD. Nó chỉ được lập trình khác đi. Đối với mục đích của EBD, ba phần cứng khác nhau là cần thiết: các cảm biến có thể xác định tỷ lệ trượt của từng bánh xe, các van có thể điều chỉnh lượng lực phanh đi đến từng bánh xe và một bộ điều khiển điện tử có thể tính toán lượng lực cần thiết.
Cảm biến tốc độ: Để xác định tỷ lệ trượt của bánh xe, hệ thống EBD cần hai thông tin: tốc độ quay của bánh xe và tốc độ của ô tô. Nếu tốc độ quay của bánh xe chậm hơn tốc độ mà ô tô đang chuyển động thì bánh xe sẽ bị trượt và có thể dẫn đến trượt bánh. Một cảm biến được đặt ở mỗi bánh xe để xác định tốc độ của bánh xe. Không có cảm biến cụ thể để đo chuyển động tịnh tiến của ô tô. Thay vào đó, các phép đo tốc độ từ cả bốn bánh xe được tính trung bình để tạo ước tính về tốc độ chung của xe.
Bộ điều biến lực phanh: Lực phanh được tác dụng lên các bánh xe bằng thủy lực, với dầu phanh được bơm vào các đường phanh để kích hoạt các xi lanh bánh xe. Hệ thống EBD có thể điều chỉnh lượng dầu phanh đi đến từng bánh xe thông qua các van điều khiển bằng điện.
Bộ điều khiển điện tử (ECU): ECU là một máy tính nhỏ được nhúng trong hệ thống chống bó cứng phanh. Nó nhận đầu vào từ các cảm biến tốc độ, tính toán tỷ lệ trượt của các bánh xe và sử dụng bộ điều biến lực phanh để tác dụng một lượng lực thích hợp nhằm giữ tỷ lệ trượt của mỗi bánh xe trong một phạm vi hợp lý.
Hầu hết các hệ thống EBD cũng bao gồm một cảm biến lệch hướng yaw sensor, giúp phát hiện chuyển động quay của xe khi xe quay, chuyển hướng. Điều này có thể được so sánh với góc của vô lăng bằng cách sử dụng cảm biến góc của vô lăng để phát hiện hiện tượng thừa lái oversteer (xoay quá nhiều so với góc của bánh xe) hoặc thiếu lái understeer (không đủ xoay so với góc của bánh xe). Sau đó, EBD có thể điều chỉnh hệ thống lái bằng cách kích hoạt một trong các phanh sau. Chẳng hạn, nếu ô tô bắt đầu thiếu lái, phanh sau bên trong sẽ được kích hoạt để tăng vòng quay của ô tô. Nếu ô tô bắt đầu thừa lái, phanh sau bên ngoài sẽ được kích hoạt để giảm vòng quay của ô tô. Cảm biến lệch hướng yaw sensor cũng có thể được sử dụng cùng với hệ thống kiểm soát ổn định điện tử (ESC) để ngăn ngừa tai nạn lật xe.
Lợi ích của Hệ thống phân phối lực phanh điện tử
Hãy tưởng tượng bạn đang lái xe trên đường cao tốc với tốc độ 50 dặm một giờ (80,5 km một giờ) và bạn nhìn thấy chướng ngại vật phía trước — chẳng hạn như một chiếc ô tô đang dừng. Bạn đạp phanh nhưng không còn đủ chỗ để dừng hẳn trước khi va chạm với cản sau của ô tô. Trong tuyệt vọng, bạn xoay vô lăng sang một bên để đi vòng qua chiếc xe đang dừng, ngay cả khi bạn vẫn đang nhấn phanh.
Điều gì sẽ xảy ra? Nếu ô tô của bạn có hệ thống phanh truyền thống, bạn có thể không gặp may. Trọng lượng xe dịch chuyển có thể khiến lốp xe bị bó cứng, làm giảm khả năng đánh lái của bạn. Bạn có thể thấy rằng bạn không thể vượt qua chướng ngại vật kịp thời. Hoặc xe có thể thừa lái và mất kiểm soát. Mặt khác, nếu xe bạn có hệ thống phân bổ lực phanh điện tử, lốp xe của bạn không bị bó cứng và bạn vẫn có thể đánh lái. Và hiện tượng thừa lái được ngăn chặn bằng cách duy trì lực phanh thích hợp cho các bánh xe bên trong và bên ngoài. Do đó, bạn có nhiều khả năng thoát khỏi tình huống này mà chiếc xe của bạn còn nguyên vẹn và hành khách của bạn không bị thương.
Bây giờ, hãy tưởng tượng bạn đang lái xe trên bề mặt băng giá hoặc con đường trơn trượt với nước mưa. Trong những điều kiện này, ô tô của bạn rất dễ bị trượt. Và mặc dù EBD không thể phát hiện trực tiếp các điều kiện đường xá, nhưng nó có thể suy ra chúng từ tỷ lệ trượt của các bánh xe và bù đắp cho phù hợp. Nếu các điều kiện khác nhau đối với mỗi bánh xe — chẳng hạn, nếu một bánh xe ở trên một mảng băng còn bánh xe kia thì không — điều này có thể được phát hiện thông qua tỷ lệ trượt. Mặc dù không có giải pháp kỳ diệu nào cho vấn đề dừng xe trong điều kiện đường xấu, nhưng EBD có thể giúp phanh khẩn cấp trong những điều kiện này an toàn nhất có thể.
Đây là một lợi ích ít rõ ràng khác của EBD: Khi bạn chất hành lý lên cốp ô tô, nó sẽ thay đổi lực kéo ở các bánh sau của bạn, nghĩa là có thể tác dụng nhiều lực hơn lên các bánh này trong quá trình phanh. Van tỷ lệ tiêu chuẩn sẽ không nhất thiết phải tính đến trọng lượng tăng thêm này, nhưng hệ thống phân phối phanh điện tử sẽ bù đắp một cách thích hợp cho phần đuôi xe hiện nặng hơn của ô tô của bạn. EBD không thể phát hiện trực tiếp trọng lượng tăng thêm này, nhưng hệ thống sẽ nhận biết được nó thông qua tác động của nó đối với tỷ lệ trượt của lốp xe.
Nói một cách rõ ràng, lái xe an toàn là điều quan trọng đối với mọi người — kể cả người đi bộ. Công nghệ hệ thống chống bó cứng phanh và phân phối phanh điện tử, đặc biệt khi được kết hợp với các công nghệ an toàn khác như kiểm soát lực kéo và kiểm soát ổn định điện tử, là một đóng góp quan trọng cho sự an toàn khi lái xe và có thể giúp bạn và gia đình an toàn, cho dù trong những chuyến đi dài hay chỉ lái xe đơn thuần đến cửa hàng tạp hóa.
