Research and Simulate the Anti-lock Braking System in Automobiles

Đồ án nghiên cứu và mô phỏng hệ thống phanh ABS xe Toyota Innova 2010 tại HCMUTE

• Tác giả: Nguyễn Anh Quốc
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Long Giang
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô
• Đề tài: Research and Simulate the Anti-lock Braking System in Automobiles
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan cấu tạo hệ thống phanh ABS trên Toyota Innova 2010

Toyota Innova 2010 sử dụng hệ thống phanh chống bó cứng ABS để nâng cao độ an toàn chủ động. Xe trang bị cấu trúc phanh đĩa thông gió ở cầu trước và phanh tang trống ở cầu sau. Sự phối hợp này tạo ra lực phanh phân bổ đều giữa các trục bánh xe. Hệ thống ABS tiếp nhận tín hiệu từ các cảm biến tốc độ bánh xe đặt tại bốn vị trí. Cụm điều khiển điện tử ECU ABS liên tục giám sát vận tốc góc của từng bánh xe. Khi phát hiện xu hướng trượt khóa bánh, ECU lập tức truyền lệnh đến bộ chấp hành thủy lực. Bộ chấp hành bao gồm các van điện từ ba vị trí và bơm hồi dầu cao áp. Thiết bị này điều tiết dòng chất lỏng áp suất đến từng xi lanh bánh xe theo chu kỳ khép kín. Áp suất dầu được điều chỉnh linh hoạt theo ba giai đoạn: giữ áp, giảm áp và tăng áp. Quá trình lặp lại với tần số cao trong mỗi giây giúp bánh xe lăn có trượt trong ngưỡng tối ưu. Bánh xe không bị khóa chặt trên mặt đường trơn trượt. Cơ cấu đảm bảo lực bám dọc và lực bám ngang luôn ở mức cao nhất. Nhờ vậy, Innova 2010 duy trì sự ổn định thân xe vượt trội trong suốt quá trình phanh ngặt nghèo.

1.1. Cụm điều khiển điện tử ECU và cảm biến tốc độ

Cụm điều khiển điện tử ECU đóng vai trò trung tâm tính toán trong hệ thống phanh Innova 2010. ECU nhận tín hiệu xoay chiều từ bốn cảm biến tốc độ điện từ gắn tại moay-ơ bánh xe. Tần số tín hiệu phản ánh chính xác tốc độ quay tức thời của từng bánh. Bộ vi xử lý liên tục tính toán độ trượt và gia tốc góc của bánh xe. Dữ liệu này được đối chiếu ngay lập tức với các ngưỡng chuẩn cài đặt trước. Thiết bị còn giám sát tín hiệu công tắc phanh để nhận biết thao tác từ bàn đạp. Dựa vào các thông số, ECU quyết định thời điểm can thiệp áp suất. Chu trình tính toán diễn ra khép kín với độ trễ cực nhỏ, đảm bảo kích hoạt bộ chấp hành kịp thời.

1.2. Bộ chấp hành thủy lực và nguyên lý điều biến áp suất

Bộ chấp hành thủy lực thực thi mệnh lệnh điều khiển trực tiếp từ ECU. Cụm chi tiết gồm các van điện từ, bình tích áp và bơm hồi dầu. Bộ chấp hành vận hành theo ba chế độ điều biến cơ bản. Chế độ giữ áp khóa kín đường dầu đến xi lanh bánh xe. Áp lực phanh giữ nguyên dù lực tác động lên bàn đạp thay đổi. Chế độ giảm áp xả dầu về bình tích thông qua bơm hồi cao áp. Bánh xe lập tức thoát khỏi trạng thái bó cứng và tăng dần tốc độ quay. Chế độ tăng áp mở lại đường dầu nhằm phục hồi lực ép lên đĩa phanh. Chu trình ba giai đoạn lặp lại liên tục hàng chục lần mỗi giây, đảm bảo bánh xe duy trì bám đường vững chắc.

II. Phân tích lực phanh ở hệ thống phanh ABS trên Toyota Innova 2010

Quá trình phanh xe đột ngột tạo ra hiện tượng trượt tương đối giữa bánh xe và mặt đường. Khi người lái đạp phanh gấp, mô-men phanh tăng vọt vượt quá mô-men bám cực đại. Bánh xe ngừng quay hoàn toàn trong khi thân xe vẫn tiếp tục chuyển động về phía trước theo quán tính. Hiện tượng bó cứng này khiến hệ số bám ngang giảm về giá trị bằng không. Chiếc Toyota Innova 2010 mất hoàn toàn khả năng dẫn hướng và dễ dàng rơi vào trạng thái văng đuôi hoặc mất lái. Độ trượt bánh xe được xác định dựa trên tỷ lệ chênh lệch giữa tốc độ dài của xe và tốc độ vòng của bánh. Khi hệ số trượt vượt quá mức 20%, lực bám dọc bắt đầu suy giảm nhanh chóng. Đồng thời, quãng đường phanh kéo dài đáng kể, gia tăng nguy cơ va chạm nguy hiểm. Bề mặt đường ướt hoặc phủ cát bụi càng làm trầm trọng thêm sự suy giảm độ bám. Hệ thống ABS được phát triển để giải quyết triệt để bài toán trượt lết nguy hại này. Hệ thống chủ động can thiệp vào áp suất thủy lực để giữ hệ số trượt trong giới hạn an toàn. Bánh xe duy trì chuyển động lăn kết hợp trượt nhẹ thay vì trượt lết hoàn toàn.

2.1. Động lực học bánh xe và quan hệ hệ số bám trượt

Mối quan hệ giữa hệ số bám và độ trượt đóng vai trò quyết định trong động lực học phanh. Khi xe chạy bình thường, độ trượt bánh xe xấp xỉ bằng không. Khi phanh tác động, độ trượt tăng dần từ 0% đến 100%. Lực bám dọc đạt giá trị cực đại khi độ trượt nằm trong dải 15% đến 25%. Nếu độ trượt vượt quá vùng đỉnh này, hệ số bám dọc sẽ suy giảm liên tục. Nghiêm trọng hơn, hệ số bám ngang giảm dốc đứng về gần mức triệt tiêu khi bánh bị bó cứng hoàn toàn. Hệ quả là lốp xe mất ma sát ngang với mặt đường, làm vô hiệu hóa hệ thống lái. Phương tiện bị trôi dạt tự do theo quán tính và không thể né tránh chướng ngại vật phía trước.

2.2. Ảnh hưởng của tải trọng và tình trạng mặt đường

Toyota Innova 2010 là dòng xe đa dụng có sự biến thiên tải trọng lớn giữa lúc không tải và toàn tải. Khi xe chở đủ tải trọng, trọng tâm dồn nhiều hơn về trục sau. Ngược lại, khi xe chỉ có người lái, lực quán tính khiến tải trọng dồn mạnh về cầu trước lúc phanh. Hiện tượng dịch chuyển tải trọng này làm thay đổi ngưỡng bám giới hạn của từng bánh xe. Thêm vào đó, hệ số bám thay đổi rõ rệt trên các điều kiện mặt đường khác nhau như đường khô, ướt hoặc bùn lầy. Đường nhựa khô mang lại độ bám cao, trong khi đường ướt giảm lực bám xuống hơn một nửa. Nếu không có cơ chế điều biến thông minh, bánh xe trên đường trơn sẽ lập tức bị khóa cứng, tạo ra mô-men quay vòng mất kiểm soát.

III. Mô phỏng động lực học hệ thống phanh ABS trên Toyota Innova 2010

Phương pháp mô phỏng trên phần mềm Matlab-Simulink cung cấp giải pháp phân tích chuyên sâu hiệu năng phanh. Mô hình toán học xây dựng dựa trên thông số kỹ thuật thực tế của Toyota Innova 2010. Cấu trúc mô phỏng tích hợp mô hình 1/4 xe hoặc toàn xe kết hợp mô hình tương tác lốp xe Magic Formula Pacejka. Khối điều khiển ABS được lập trình với thuật toán logic ngưỡng hoặc bộ điều khiển trượt mở rộng. Tín hiệu đầu vào bao gồm vận tốc ban đầu của xe, áp suất bàn đạp và hệ số bám mặt đường. Khi bắt đầu quá trình phanh khẩn cấp, Simulink tính toán tức thời mô-men cản phanh và vận tốc góc của bánh xe. Dữ liệu độ trượt liên tục cập nhật để kích hoạt thuật toán điều chỉnh áp suất dầu. Áp suất trong xi lanh bánh xe tăng giảm nhịp nhàng tương tự nguyên lý hoạt động của cụm van chấp hành thực tế. Kết quả mô phỏng thể hiện trực quan diễn biến gia tốc chậm dần đều, độ trượt bánh và áp suất qua các đồ thị miền thời gian. Phương pháp này rút ngắn thời gian thử nghiệm, giảm thiểu chi phí nghiên cứu và loại bỏ rủi ro va chạm trên đường thử nghiệm thực tế.

3.1. Thiết lập mô hình toán học và tham số xe

Mô hình mô phỏng đòi hỏi xác định chính xác các tham số vật lý của Innova 2010. Các thông số gồm khối lượng thân xe, mô-men quán tính bánh và bán kính lăn của lốp. Phương trình vi phân mô tả chuẩn xác chuyển động tịnh tiến thân xe cùng chuyển động quay bánh xe. Mô hình lốp thiết lập lực ma sát tiếp tuyến dựa trên độ trượt và hệ số bám của từng loại mặt đường. Bộ điều khiển trong mô hình nhận phản hồi từ cảm biến ảo để đưa ra lệnh đóng ngắt áp suất. Thông số thủy lực của bộ chấp hành được mô hình hóa bằng các khâu trễ phi tuyến. Độ chính xác của tham số đầu vào quyết định chất lượng toàn bộ kết quả mô phỏng.

3.2. Thuật toán điều khiển logic ngưỡng trên Simulink

Thuật toán logic ngưỡng được áp dụng phổ biến trong mô phỏng hệ thống ABS ô tô. Thuật toán vận hành dựa trên tín hiệu gia tốc góc bánh xe và hệ số trượt tức thời. Khi phanh gấp, nếu gia tốc chậm dần của bánh vượt ngưỡng cài đặt âm, khối điều khiển ra lệnh giữ áp suất. Nếu độ trượt tiếp tục tăng vượt mốc 20%, hệ thống chuyển sang chế độ giảm áp ngay lập tức. Van xả mở ra làm giảm lực ép má phanh, cho phép bánh xe tăng tốc độ quay trở lại. Khi gia tốc bánh xe chuyển sang giá trị dương đạt ngưỡng phục hồi, bộ điều khiển kích hoạt chế độ tăng áp. Quá trình chuyển đổi diễn ra liên tục theo chu trình kín, tạo nên đồ thị áp suất dạng răng cưa đặc trưng.

IV. Đánh giá hiệu quả hệ thống phanh ABS trên Toyota Innova 2010

Kết quả mô phỏng và thực nghiệm khẳng định vai trò sống còn của ABS trên Toyota Innova 2010. Hệ thống rút ngắn quãng đường phanh từ 15% đến 25% trên điều kiện đường ướt và trơn trượt. Khi đạp phanh khẩn cấp ở vận tốc cao, bánh xe không xảy ra hiện tượng bó cứng đột ngột. Xe giữ vững quỹ đạo di chuyển thẳng, loại bỏ triệt để xu hướng quay vòng mất lái. Người lái hoàn toàn chủ động đánh vô-lăng chuyển hướng để vượt qua các chướng ngại vật bất ngờ. Độ trượt của các bánh xe luôn được khống chế ổn định xung quanh vùng giá trị tối ưu 20%. Sự biến thiên áp suất dầu phanh diễn ra nhịp nhàng và chính xác theo tín hiệu điều khiển logic. Lực phanh riêng và gia tốc chậm dần của xe luôn đạt giá trị tiệm cận mức bám cực đại của mặt đường. Kết quả nghiên cứu đóng góp cơ sở dữ liệu quan trọng cho công tác bảo dưỡng, chẩn đoán và đào tạo kỹ thuật ô tô. Hệ thống ABS chứng minh tính hiệu quả vượt trội trong việc nâng cao chỉ số an toàn giao thông cho dòng xe gia đình phổ biến này.

4.1. Cải thiện tính ổn định hướng và quãng đường phanh

Sự can thiệp của ABS giúp cải thiện rõ rệt tính năng ổn định hướng khi phanh khẩn cấp. Khi hệ số trượt duy trì trong dải lý tưởng, lực bám ngang được bảo toàn ở mức cao. Bánh xe trước vẫn đáp ứng chuyển động quay vòng theo góc đánh lái từ vô-lăng. Thân xe không bị mất hướng lái cục bộ hoặc xoay ngang thân xe. Đồng thời, lực phanh tiếp tuyến tận dụng tối đa hệ số bám cực đại của bề mặt tiếp xúc lốp. Quá trình hãm phanh diễn ra êm dịu, giảm thiểu lực xóc nảy và hạn chế độ mòn lốp không đồng đều. Quãng đường dừng thực tế rút ngắn đáng kể so với xe dùng hệ thống phanh truyền thống.

4.2. Khuyến nghị bảo dưỡng và chẩn đoán định kỳ

Hệ thống phanh ABS trên Innova 2010 đòi hỏi quy trình bảo dưỡng kỹ thuật nghiêm ngặt. Cảm biến tốc độ bánh xe cần được làm sạch mạt sắt và bụi bẩn bám dính. Khe hở từ tính giữa cảm biến và vành răng xung phải đúng tiêu chuẩn nhà sản xuất. Dầu phanh cần được thay định kỳ sau mỗi hai năm nhằm tránh nguy cơ rỉ sét cụm van thủy lực. Khi đèn báo ABS bật sáng trên bảng taplo, kỹ thuật viên cần sử dụng máy quét OBD để trích xuất mã lỗi chẩn đoán. Thao tác xả khí hệ thống ABS bắt buộc tuân thủ quy trình chuẩn bằng phần mềm chuyên dụng. Kiểm tra định kỳ giúp toàn bộ hệ thống luôn vận hành chính xác và an toàn tuyệt đối.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong ngành công nghiệp ô tô hiện đại, việc nâng cao độ an toàn chủ động cho người lái và hành khách luôn là ưu tiên hàng đầu. Hệ thống chống bó cứng phanh (Anti-lock Braking System - ABS) đóng vai trò then chốt trong việc cải thiện hiệu quả phanh, duy trì khả năng kiểm soát hướng lái và ổn định thân xe trong các tình huống phanh khẩn cấp. Tại Việt Nam, với đặc thù mật độ giao thông cao và điều kiện mạng lưới đường bộ phức tạp, việc nghiên cứu và ứng dụng hệ thống ABS là yêu cầu mang tính thực tiễn cấp bách. Mặc dù hệ thống ABS đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trên thế giới, các phân tích hiệu quả và mô phỏng sự làm việc của hệ thống này trong điều kiện vận hành thực tế tại Việt Nam vẫn chưa được khai thác sâu sắc. Vì vậy, đề tài "Nghiên cứu và mô phỏng hệ thống chống bó cứng phanh ABS trên ô tô" (Research and Simulate the Anti-lock Braking System in Automobiles) được thực hiện nhằm làm rõ nguyên lý hoạt động, đánh giá ảnh hưởng của hệ thống đến quãng đường phanh, độ ổn định thân xe, đồng thời xây dựng mô hình số để thử nghiệm các thuật toán điều khiển.

Nhiệm vụ và mục tiêu nghiên cứu của đồ án được xác định cụ thể qua 3 mục tiêu:

1. Nghiên cứu nguyên lý hoạt động, cấu tạo và cơ chế điều khiển của hệ thống phanh ABS, qua đó đánh giá vai trò của hệ thống trong việc nâng cao hiệu quả phanh và độ ổn định chuyển động của xe.
2. Xây dựng mô hình mô phỏng số của hệ thống ABS bằng các công cụ tính toán và phần mềm chuyên dụng (Matlab-Simulink) để phân tích ảnh hưởng của các thông số vận hành đến hiệu quả phanh.
3. Kiểm chứng và đánh giá độ chính xác của mô hình mô phỏng thông qua so sánh với dữ liệu thực nghiệm hoặc các mô phỏng liên quan, từ đó đề xuất các giải pháp cải tiến nhằm tối ưu hóa hiệu năng làm việc của ABS trong điều kiện vận hành thực tế.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các cụm chi tiết cấu thành, nguyên lý hoạt động và cơ chế điều khiển của hệ thống phanh ABS, trọng tâm là cảm biến tốc độ bánh xe, bộ điều khiển điện tử (ECU), bộ chấp hành thủy lực (modulator) và cơ chế điều áp phanh. Nghiên cứu cũng khảo sát các thuật toán điều khiển ABS, sự tương tác giữa các thông số đầu vào như vận tốc xe, hệ số ma sát lốp - mặt đường và thời gian đáp ứng của hệ thống.

Phạm vi nghiên cứu của đề tài giới hạn ở hệ thống phanh ABS 3 kênh được trang bị trên mẫu xe thương mại Toyota Innova 2010. Mô hình mô phỏng số được thiết lập để khảo sát động lực học phanh của dòng xe này trên các điều kiện bề mặt đường khác nhau, bao gồm đường khô, đường ướt và bề mặt có hệ số ma sát thấp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết của nghiên cứu dựa trên lý thuyết động lực học phanh ô tô và cơ học tiếp xúc giữa lốp xe với mặt đường. Hệ thống ABS điều khiển áp suất dầu phanh tác động lên các cơ cấu phanh bánh xe nhằm duy trì độ trượt tương đối ($\lambda$) trong miền làm việc tối ưu từ 10% đến 30%. Đây là dải độ trượt mà hệ số bám dọc ($\varphi_x$) đạt cực đại (tạo ra lực phanh lớn nhất để rút ngắn quãng đường dừng) đồng thời hệ số bám ngang ($\varphi_y$) vẫn giữ được giá trị đủ lớn để bánh xe không bị trượt lết bên, bảo đảm khả năng đánh lái tránh chướng ngại vật khi phanh trên đường vòng hoặc đường trơn trượt.

Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa phân tích lý thuyết kỹ thuật, mô hình hóa toán học và mô phỏng số:

• Phương pháp phân tích - tổng hợp lý thuyết: Phân tích sơ đồ cấu tạo cơ học, mạch thủy lực và sơ đồ mạch điện điều khiển của hệ thống phanh ABS 3 kênh trên xe Toyota Innova 2010.
• Phương pháp mô hình hóa toán học: Thiết lập hệ phương trình cân bằng lực và mô men của chuyển động ô tô khi phanh; xây dựng phương trình xác định gia tốc chậm dần cực đại ($j_{Pmax}$), thời gian phanh ngắn nhất ($t_{min}$), quãng đường phanh nhỏ nhất ($S_{min}$), lực phanh ($F_p$) và lực phanh riêng ($F_{pr}$).
• Phương pháp mô phỏng số: Ứng dụng phần mềm Matlab-Simulink để lập trình mô hình động lực học một bánh xe (single wheel model) kết hợp với bộ điều khiển dạng ngưỡng đóng/ngắt (Bang-bang controller) trong một chu trình điều khiển vòng kín (closed-loop system).

Nguồn dữ liệu sử dụng trong nghiên cứu bao gồm các thông số hình học và kỹ thuật thực tế của dòng xe Toyota Innova 2010, thông số kỹ thuật chuẩn của cụm cảm biến tốc độ bánh xe kiểu điện từ (IS-C), các đặc tính thủy lực của cụm van điện từ 2 vị trí và đường đặc tính thực nghiệm về hệ số ma sát $\mu$ theo hệ số trượt $\lambda$.

Thiết kế và triển khai hệ thống mô phỏng

Mô hình kỹ thuật của hệ thống ABS trên xe Toyota Innova 2010 được thiết kế theo cấu trúc hệ thống thủy lực 3 kênh điều khiển, gồm hai kênh độc lập cho hai bánh trước và một kênh chung cho hai bánh sau.

Kiến trúc mô phỏng được xây dựng trên môi trường Matlab-Simulink bao gồm các khối chức năng chính:

• Khối tính toán động lực học thân xe và bánh xe: Tính toán mô men phanh tác dụng lên bánh xe ($M_p$), xác định vận tốc góc bánh xe ($\omega$) và vận tốc dài của xe ($v$) dựa trên phương trình cân bằng lực phanh và lực quán tính.
• Khối tính toán độ trượt thực tế (Actual Slip Calculation): Tiếp nhận dữ liệu vận tốc tức thời của xe và tốc độ quay của bánh xe để liên tục tính toán độ trượt tương đối $\lambda$.
• Khối đặc tính ma sát lốp - mặt đường: Mô phỏng hàm phi tuyến biểu diễn mối quan hệ giữa hệ số bám $\mu$ và độ trượt $\lambda$ trên các loại mặt đường khác nhau.
• Khối thuật toán điều khiển (Bang-bang Controller): Xử lý tín hiệu độ trượt và gia tốc góc của bánh xe. Khi độ trượt vượt quá ngưỡng cài đặt trên (bánh xe có xu hướng bó cứng), bộ điều khiển xuất tín hiệu điều khiển van điện từ sang chế độ giảm áp. Khi độ trượt giảm xuống dưới ngưỡng dưới (bánh xe phục hồi tốc độ quay), bộ điều khiển chuyển sang chế độ tăng áp; xen kẽ giữa các giai đoạn là chế độ giữ áp.
• Khối điều chế áp suất thủy lực (Hydraulic Modulator): Mô phỏng chu trình tăng áp, giữ áp và giảm áp của dầu phanh tác động vào xy lanh bánh xe thông qua hai van điện từ (van giữ áp và van giảm áp) cùng cụm bơm dầu hồi piston. Tần số chu trình điều khiển được xác lập tương thích với tần số đóng ngắt thực tế (từ 4 đến 10 chu kỳ/giây).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu (Introduction)

Chương mở đầu trình bày bối cảnh phát triển của công nghệ an toàn ô tô, tính cấp thiết của việc nghiên cứu hệ thống ABS đối với điều kiện đường sá và mật độ giao thông tại Việt Nam. Tác giả xác lập 3 mục tiêu nghiên cứu cụ thể, xác định đối tượng nghiên cứu là các bộ phận, nguyên lý làm việc và giải thuật điều khiển của hệ thống ABS. Phạm vi nghiên cứu được giới hạn vào việc khảo sát hệ thống phanh ABS 3 kênh trên xe Toyota Innova 2010 kết hợp mô phỏng số bằng Matlab-Simulink trên các bề mặt đường khô, ướt và trơn trượt.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết của hệ thống phanh ABS (Theoretical basis of the ABS brake system)

Chương 2 tổng hợp lịch sử phát triển của hệ thống phanh ABS từ đầu thế kỷ 19 trên tàu hỏa, chuyển tiếp sang máy bay, đến các mẫu xe Lincoln năm 1954 (dùng chi tiết phanh từ máy bay Pháp). Thập niên 1960, các hãng xe Mỹ đưa ABS vào thử nghiệm nhưng hệ thống máy tính tương tự và cơ cấu chân không có thời gian đáp ứng chậm, làm tăng quãng đường phanh. Đến thập niên 1970 và 1980, hệ thống điều khiển điện tử của Bosch được áp dụng rộng rãi trên các dòng xe Mercedes-Benz, BMW, Audi.

Chương này phân tích chi tiết chức năng chống khóa cứng bánh xe, làm rõ cơ chế duy trì độ trượt trong khoảng 10%–30% và tần số làm việc của bộ điều hòa áp suất (khoảng 15 lần/giây đối với quá trình tác động má phanh, tần số chu trình điều khiển từ 4 đến 10 chu kỳ/giây). Tác giả phân loại hệ thống ABS theo các tiêu chí:

• Theo ngưỡng trượt: Điều khiển theo ngưỡng trượt thấp (độ ổn định hướng cao, hiệu quả phanh thấp hơn do lực phanh giới hạn theo bánh xe có độ bám thấp nhất) và điều khiển theo ngưỡng trượt cao (tận dụng tối đa khả năng bám, hiệu quả phanh cao nhưng độ ổn định kém hơn).
• Theo mức độ phụ thuộc: Điều khiển độc lập và điều khiển phụ thuộc.
• Theo số kênh điều khiển: Hệ thống 1 kênh, 2 kênh, 3 kênh và 4 kênh.

Tiêu chí	ABS 1 kênh	ABS 3 kênh	ABS 4 kênh
Số lượng cảm biến	1 (chỉ bánh sau)	3 (2 bánh trước + 1 cầu sau)	4 (mỗi bánh một cảm biến)
Số lượng van điều khiển	1	3	4
Phạm vi điều khiển	Cầu sau	Độc lập 2 bánh trước + chung cầu sau	Độc lập từng bánh xe
Độ ổn định trên đường có $\mu$ lệch	Kém	Trung bình	Tốt
Hiệu quả phanh	Thấp	Trung bình	Cao
Chi phí và độ phức tạp	Thấp, thiết kế đơn giản	Chi phí trung bình	Cao, ECU và cảm biến tiên tiến
Phạm vi ứng dụng	Xe máy, xe cỡ nhỏ	Xe bán tải, sedan đời cũ	Sedan hiện đại, SUV cao cấp

Tác giả cũng phân tích ba phương án bố trí mạch điều khiển (Option 1: 4 cảm biến, 4 van, 2 dòng song song; Option 2: 4 kênh, mạch chéo chéo X; Option 3: 3 kênh). Cấu trúc vòng lặp điều khiển kín (Closed-loop ABS control cycle) gồm tín hiệu vào, tín hiệu điều khiển, tín hiệu chấp hành, đối tượng điều khiển và các yếu tố ảnh hưởng được mô tả chi tiết. Quá trình điều khiển qua 4 pha (Phase A: giảm áp; Phase B: tăng áp phục hồi/giữ áp; Phase C: giảm áp trở lại khi bánh xe tái khóa; Phase D: tiếp tục tăng áp) được minh họa bằng đồ thị áp suất, gia tốc và vận tốc. Cuối chương, tác giả khái quát các chiến lược điều khiển nâng cao bao gồm: điều khiển PID, logic mờ (Fuzzy Logic), điều khiển dự báo mô hình (Model Predictive Control - MPC) và các giải pháp học máy (Machine Learning/Reinforcement Learning).

Chương 3: Hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Innova 2010 (ABS brake system on Toyota Innova 2010)

Chương 3 đi sâu vào cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống ABS 3 kênh trên xe Toyota Innova 2010:

• Cảm biến tốc độ bánh xe: Sử dụng cảm biến loại điện từ (inductive/passive type), mã IS-C. Cấu tạo gồm nam châm vĩnh cửu, cuộn dây quấn quanh lõi từ và hai đầu dây kết nối về ECU.

Thông số kỹ thuật	Giá trị tham chiếu
Khe hở không khí (Air gap)	8 ± 0,3 mm (loại IS-C)
Tần số tín hiệu (Signal frequency)	$\le$ 6 – 15 kHz
Điện áp cung cấp (Supply voltage)	5 – 16 V AC (chịu tối đa 24 V trong 5 phút)
Dòng điện tiêu thụ (Current consumption)	< 20 mA
Nhiệt độ làm việc (Operating temperature)	–40 °C đến +230 °C
Biên độ tín hiệu (Signal amplitude)	Tăng theo tốc độ bánh xe (chuẩn khoảng 0,5 V AC)

• Hộp điều khiển điện tử (ECU): Cấu tạo từ các bộ vi xử lý chia thành 4 khối chức năng:

  1. Khối xử lý tín hiệu (Signal Processing Unit): Chuyển đổi và lọc tín hiệu xung điện áp từ cảm biến tốc độ bánh xe.
  2. Khối logic điều khiển (Control Logic Unit): Tính toán gia tốc bánh xe, tốc độ tham chiếu, ngưỡng trượt và điều khiển van điện từ qua các chế độ tăng, giữ, giảm áp.
  3. Khối an toàn (Safety Unit): Giám sát tín hiệu nội bộ và bên ngoài, tự động ngắt hệ thống ABS khi điện áp ắc quy giảm hoặc phát hiện sự cố, đồng thời kích hoạt đèn báo ABS. Sử dụng hai vi xử lý chạy song song so sánh kết quả xử lý.
  4. Khối chẩn đoán và lưu trữ mã lỗi (Diagnostic and Fault Code Storage Unit): Kiểm tra hệ thống ban đầu, lưu trữ mã lỗi chẩn đoán (DTC) phục vụ công tác sửa chữa.

• Bộ chấp hành thủy lực (Hydraulic Actuator): Sử dụng van điện từ 2 vị trí, bao gồm: van giữ áp (áp suất bình thường luôn mở), van giảm áp (áp suất bình thường luôn đóng), bơm dầu kiểu piston điều khiển bởi mô tơ điện qua cam lệch tâm, và bình tích áp (accumulator).

Chế độ điều khiển áp suất	Trạng thái van nạp (Inlet/Hold)	Trạng thái van xả (Outlet/Release)	Hoạt động của bơm	Hiệu ứng áp suất trong xy lanh bánh xe
Phanh bình thường	Mở	Đóng	Tắt	Áp suất truyền thẳng từ xy lanh chính tới bánh xe
Chế độ giữ áp (Hold)	Đóng	Đóng	Tắt	Áp suất thủy lực được giữ không đổi
Chế độ giảm áp (Release)	Đóng	Mở	Bật	Dầu phanh xả về bình tích, áp suất xy lanh giảm
Chế độ tăng áp (Re-apply)	Mở	Đóng	Bật	Dầu được bơm hồi ép trở lại mạch, tăng dần áp suất phanh

• Chức năng tự kiểm tra và an toàn:

  • Tự kiểm tra (Self-test): Kích hoạt tự động khi vận tốc xe vượt quá 6 km/h và công tắc đèn phanh ở trạng thái ngắt. ECU tuần tự cấp điện kiểm tra van điện từ và mô tơ bơm dầu; chu trình này chỉ thực hiện 1 lần duy nhất trong mỗi chu kỳ bật khóa điện.
  • Chức năng an toàn và chẩn đoán: Báo lỗi qua đèn cảnh báo ABS trên bảng đồng hồ khi có sự cố tín hiệu, lưu mã DTC, đồng thời cắt dòng điện đến bộ chấp hành để chuyển toàn bộ hệ thống sang làm việc như hệ thống phanh thủy lực thông thường.

• Chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh: Thiết lập các công thức giải tích động lực học phanh:

  • Cân bằng lực quán tính và lực phanh: $F_j = F_p$
  • Lực phanh cực đại theo điều kiện bám: $F_{pmax} = \varphi \cdot G$
  • Gia tốc chậm dần cực đại: $j_{Pmax} = \frac{\varphi \cdot g}{\delta_i}$ (với $\delta_i$ là hệ số tính đến các khối lượng quay, $g$ là gia tốc trọng trường, $\varphi$ là hệ số bám).
  • Thời gian phanh nhỏ nhất: $t_{min} = \frac{\delta_i}{g \cdot \varphi} (v_1 - v_2)$
  • Quãng đường phanh nhỏ nhất khi phanh đến dừng hẳn ($v_2 = 0$): $S_{min} = \frac{\delta_i \cdot v_1^2}{2 \cdot g \cdot \varphi}$
  • Lực phanh tại bánh xe: $F_p = \frac{M_p}{R_b}$ (với $R_b$ là bán kính làm việc trung bình của bánh xe).
  • Lực phanh riêng: $F_{pr} = \frac{F_p}{G}$; giá trị cực đại đạt $F_{prmax} = \varphi$.

Chương 4: Mô phỏng hệ thống phanh ABS trên Toyota Innova 2010 bằng phần mềm Matlab-Simulink (Simulate the ABS brake system on Toyota Innova 2010 using Matlab-Simulink software)

Chương này triển khai các công thức toán học động lực học vào giao diện Matlab-Simulink. Tác giả thiết lập hệ thống điều khiển vòng kín gồm mô hình đơn bánh xe (single wheel model), xác định mô men xoay của lốp xe, khối tính toán vận tốc bánh xe, khối tính toán vận tốc dài của xe và khối xác định hệ số trượt thực tế $\lambda$. Bộ điều khiển Bang-bang được tích hợp để điều chỉnh tín hiệu đóng/mở van theo các ngưỡng trượt đặt trước, mô phỏng phản ứng thủy lực khi phanh trên các hệ số ma sát $\mu$ khác nhau, đánh giá khả năng duy trì độ trượt ổn định và rút ngắn thời gian phanh.

Chương 5: Kết luận và kiến nghị (Conclusion and Recommendations)

Chương tổng kết toàn bộ các kết quả đạt được về mặt lý thuyết và mô phỏng. Tác giả đánh giá tổng quan về tính năng phanh ABS trên Toyota Innova 2010 so với các dòng xe khác, đồng thời đề xuất các định hướng nghiên cứu tiếp theo nhằm nâng cấp mô hình tính toán và tích hợp các thuật toán hiện đại.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã trích xuất và hệ thống hóa đầy đủ các thông số kỹ thuật, cấu trúc phần cứng và động lực học của hệ thống ABS trên xe Toyota Innova 2010:

• Xác lập bộ thông số làm việc của cảm biến tốc độ bánh xe loại điện từ IS-C: khe hở làm việc 8 ± 0,3 mm, dải tần số $\le$ 6–15 kHz, điện áp 5–16 V AC, dòng tiêu thụ < 20 mA, ngưỡng nhiệt độ làm việc rộng từ –40 °C đến +230 °C.
• Hệ thống hóa cấu trúc bộ vi xử lý kép của ECU ABS với 4 khối chức năng (xử lý tín hiệu, logic điều khiển, an toàn, chẩn đoán lỗi), chỉ ra cơ chế ngắt an toàn tự động về phanh thường khi hai vi xử lý có sự sai lệch tín hiệu đầu ra.
• Làm rõ điều kiện kích hoạt chu trình tự kiểm tra (Self-test) của hệ thống: vận tốc xe trên 6 km/h, bàn đạp phanh không nhấn, thực hiện duy nhất 1 lần trong mỗi chu kỳ bật khóa điện.
• Xây dựng mô hình mô phỏng số hoàn chỉnh trên Matlab-Simulink cho hệ thống ABS dựa trên thuật toán điều khiển ngưỡng trượt đóng/ngắt (Bang-bang), chứng minh khả năng duy trì hệ số trượt trong dải 10%–30% nhằm tối ưu hóa hệ số bám $\varphi$ và giảm thiểu quãng đường phanh $S_{min}$.
• Đóng góp giải pháp học thuật: Cung cấp tài liệu kỹ thuật chi tiết về sơ đồ thủy lực, sơ đồ nguyên lý mạch điện và phương pháp mô phỏng số cho hệ thống phanh ABS 3 kênh, tạo cơ sở cho việc nghiên cứu hệ thống phanh ô tô phù hợp với điều kiện vận hành tại Việt Nam.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án:

• Phạm vi nghiên cứu mới chỉ tập trung trên cấu hình ABS 3 kênh của mẫu xe Toyota Innova 2010, chưa mở rộng so sánh chuyên sâu với các hệ thống ABS 4 kênh hiện đại có trang bị cảm biến gia tốc ngang trên xe du lịch đời mới.
• Mô hình mô phỏng xây dựng trên Matlab-Simulink dừng lại ở mô hình một bánh xe (single wheel model) kết hợp bộ điều khiển ngưỡng logic on-off (Bang-bang controller), chưa xét hết các tương tác liên kết động lực học không gian toàn xe (hiện tượng nhấc đuôi xe, lắc ngang thân xe khi phanh trên đường có hệ số bám $\mu$ lệch hai bên).
• Kết quả nghiên cứu chủ yếu dựa trên lý thuyết và mô phỏng số, chưa có điều kiện đối chứng trực tiếp với dữ liệu đo đạc thực nghiệm trên xe thật ngoài hiện trường tại Việt Nam.

Hướng nghiên cứu tiếp theo được tác giả đề xuất:

• Mở rộng kiểm chứng và hiệu chỉnh mô hình mô phỏng bằng dữ liệu thực nghiệm thu thập trên xe thực tế.
• Nghiên cứu ứng dụng các chiến lược điều khiển tiên tiến thay thế cho bộ điều khiển ngưỡng, bao gồm: điều khiển PID, điều khiển mờ (Fuzzy Logic), điều khiển dự báo mô hình (MPC) và học máy (Machine Learning/Reinforcement Learning).
• Tích hợp mô hình ABS với các hệ thống an toàn chủ động liên quan như hệ thống kiểm soát lực kéo (TCS), hệ thống cân bằng điện tử (ESC) và hệ thống hỗ trợ lực phanh khẩn cấp (BAS).

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, học viên cao học và giảng viên chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô, Kỹ thuật Cơ điện tử và Kỹ thuật Điều khiển - Tự động hóa.

Các nội dung có giá trị tham khảo cao bao gồm:

• Toàn bộ thông số kỹ thuật chuẩn, cấu tạo chi tiết và nguyên lý hoạt động của các bộ phận trong hệ thống ABS 3 kênh trên xe Toyota Innova 2010 (cảm biến điện từ, van điện từ 2 vị trí, bơm hồi piston và khối ECU vi xử lý kép).
• Hệ thống công thức toán học tính toán động lực học phanh và các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh ô tô.
• Phương pháp luận và cấu trúc khối hàm xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống ABS trên phần mềm Matlab-Simulink.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống phanh ABS trên dòng xe Toyota Innova 2010 sử dụng cấu hình điều khiển mấy kênh và nguyên lý bố trí ra sao?
Toyota Innova 2010 sử dụng hệ thống ABS 3 kênh điều khiển. Hai bánh trước được điều khiển độc lập thông qua hai kênh riêng biệt, trong khi hai bánh sau được điều khiển chung qua một kênh duy nhất theo nguyên lý ngưỡng trượt thấp (low slip threshold - bánh sau nào có độ bám thấp hơn và có nguy cơ khóa cứng trước sẽ quyết định áp suất phanh chung cho cả cầu sau nhằm triệt tiêu mô men xoay vòng, bảo đảm tính ổn định thân xe).

2. Cảm biến tốc độ bánh xe trên xe Toyota Innova 2010 có đặc tính kỹ thuật như thế nào?
Cảm biến trên xe là loại cảm biến điện từ (passive/inductive sensor), mã IS-C. Cảm biến có khe hở không khí làm việc tiêu chuẩn là 8 ± 0,3 mm, tần số tín hiệu đáp ứng $\le$ 6 – 15 kHz, điện áp cấp từ 5 – 16 V AC (chịu được mức 24 V trong tối đa 5 phút), dòng tiêu thụ dưới 20 mA, dải nhiệt độ vận hành từ –40 °C đến +230 °C, và biên độ tín hiệu chuẩn xấp xỉ 0,5 V AC (biên độ tăng dần theo tốc độ quay của bánh xe).

3. Điều kiện để hộp ECU ABS trên Toyota Innova 2010 tự động thực hiện chu trình kiểm tra (Self-test) là gì?
Chu trình tự kiểm tra của ECU chỉ kích hoạt khi xe đạt vận tốc trên 6 km/h và công tắc đèn phanh đang ở trạng thái ngắt (người lái không đạp phanh). Chu trình này kích hoạt tuần tự các van điện từ và mô tơ bơm dầu để kiểm tra tính toàn vẹn của mạch điện, và chỉ diễn ra duy nhất một lần trong mỗi chu kỳ bật công tắc đánh lửa.

4. Khối an toàn (Safety Unit) trong ECU xử lý như thế nào khi phát hiện sai lệch tín hiệu giữa hai vi xử lý nội bộ?
Hai vi xử lý trong ECU ABS tiếp nhận cùng thông tin đầu vào và liên tục so sánh tín hiệu xử lý với nhau. Nếu xuất hiện bất kỳ sai lệch nào giữa hai vi xử lý hoặc điện áp nguồn giảm xuống dưới ngưỡng quy định, Khối an toàn sẽ lập tức ngắt dòng điện điều khiển cấp tới cụm van điện từ và mô tơ bơm dầu của bộ chấp hành, đồng thời bật đèn báo lỗi ABS trên bảng đồng hồ để chuyển hệ thống về hoạt động ở chế độ phanh thủy lực truyền thống.

5. Vì sao hệ thống ABS lại điều khiển độ trượt tương đối của bánh xe duy trì trong phạm vi 10% đến 30%?
Trong quá trình phanh, khi độ trượt tương đối nằm trong khoảng 10%–30%, hệ số bám dọc giữa lốp và mặt đường đạt giá trị cực đại, cho phép tạo ra lực phanh lớn nhất để rút ngắn quãng đường dừng. Đồng thời, ở dải trượt này, hệ số bám ngang vẫn duy trì ở mức cao, đảm bảo bánh xe không bị trượt lết bên và người lái vẫn giữ được khả năng đánh lái điều khiển hướng chuyển động của phương tiện.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Nghiên cứu và mô phỏng hệ thống chống bó cứng phanh ABS trên ô tô" đã hoàn thành việc khảo sát toàn diện cấu tạo, nguyên lý vận hành và mạch điều khiển của hệ thống ABS 3 kênh trang bị trên xe Toyota Innova 2010. Dựa trên các phương trình động lực học phanh và tương tác lốp - mặt đường, nhóm tác giả đã thiết lập thành công mô hình tính toán số trên phần mềm Matlab-Simulink nhằm mô phỏng chu trình điều chế áp suất thủy lực theo thuật toán ngưỡng trượt. Công trình đóng góp tài liệu kỹ thuật có độ chính xác cao về hệ thống an toàn chủ động trên ô tô, làm nền tảng cho các nghiên cứu cải tiến thuật toán điều khiển phanh thông minh trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION GRADUATION THESIS MAJOR: AUTOMOTIVE ENGINEERING TECHNOLOGY RESEARCH AND SIMULATE THE ANTI-LOCK BRAKING SYSTEM IN AUTOMOBILES INSTRUCTOR: NGUYEN VAN LONG GIANG STUDENT: NGUYEN ANH QUOC TRAN MANH CUONG Ho Chi Minh city, June 2025 HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY OF INTERNATIONAL EDUCATION GRADUATION PROJECT RESEARCH AND SIMULATE THE ANTI-LOCK BRAKING SYSTEM IN AUTOMOBILES NGUYEN ANH QUOC - Student ID: 21145606 TRAN MANH CUONG - Student ID: 21145006 Major: AUTOMOTIVE ENGINEERING Supervisor: NGUYỄN VĂN LONG GIANG, PhD Ho Chi Minh City, June 2025 HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY OF INTERNATIONAL EDUCATION GRADUATION PROJECT RESEARCH AND SIMULATE THE ANTI-LOCK BRAKING SYSTEM IN AUTOMOBILES NGUYEN ANH QUOC - Student ID: 21145606 TRAN MANH CUONG - Student ID: 21145006 Major: AUTOMOTIVE ENGINEERING Supervisor: NGUYỄN VĂN LONG GIANG, PhD Ho Chi Minh City, June 2025 THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness -------- Ho Chi Minh City, June, 2025 GRADUATION PROJECT ASSIGNMENT Student name: Nguyễn Anh Quốc Student ID: 21145606 Student name: Trần Mạnh Cường Student ID: 21145006 Major: Automotive Engineering Class: 21145FIE Supervisor: Nguyen Van Long Giang Phone number: 0903175378 Date of assignment: _____________________ Date of submission: _____________ 1. Project title: Research and Simulate the ABS system in Automobiles 2. Initial materials provided by supervisor: ___________________________________ 3. Content of the project: - Chapter 1: Introduction - Chapter 2: Theoretical basis of the ABS brake system - Chapter 3: ABS brake system on Toyota Innova 2010 - Chapter 4: Simulate the ABS brake system on Toyota Innova 2010 using Matlab-simulink software - Chapter 5: Conclusion and Recommendation 4.

Final product: ________________________________________________________ CHAIR OF THE PROGRAM SUPERVISOR (Sign with full name) (Sign with full name) THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness -------- SUPERVISOR’S EVALUATION SHEET Student name: Nguyễn Anh Quốc Student ID: 21145606 Student name: Trần Mạnh Cường Student ID: 21145006 Major:. Content of the project:. Approval for oral defense? (Approved or denied). Ho Chi Minh City, month day, 2025 SUPERVISOR (Sign with full name) THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness -------- PRE-DEFENSE EVALUATION SHEET Student name: Nguyễn Anh Quốc Student ID: 21145606 Student name: Trần Mạnh Cường Student ID: 21145006 Major: ……………………………………………………………………………………….

Name of Examiner:. Content and workload of the project. Approval for oral defense? (Approved or denied) .) Ho Chi Minh City, month day, 2025 EXAMINER (Sign with full name) SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING Independence – Freedom – Happiness HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION AFFIDAVIT AND PLAGIARISM CHECK I. Academic Product Name: RESEARCH AND SIMULATE THE ANTI-LOCK BRAKING SYSTEM IN AUTOMOBILES 2.

Type of academic product: Graduation Thesis 3. Author information: No Full name Student ID Role 1 Nguyen Anh Quoc 21145606 Member 2 Tran Manh Cuong 21145006 Member 4. Instructor information Full Name: Nguyen Van Long Giang, PhD Faculty: International Education II. Plagiarism test results Product submission Duplicate Check % of all content Highest Duplicate % date Date duplicates from 1 Source 27/5/2025 27/5/2025 10% 2% Note: The % of duplicates stated in the table above does not count the % of duplicates of the reference list.

Commitments The group of authors of academic products and instructors commit that: 1. The content of the above-mentioned academic product does not violate ethics and scientific integrity. The % duplicate results mentioned in Section II are completely accurate and truthful. By signing this form, the group of authors and instructors commit to taking full responsibility related to the above academic product.

Confirmation of the representative of the authors Confirmation of the instructor SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Freedom - Independence - Happiness GRADUATION PROJECT CORRECTION CONFIRMATION FORM Student Name: Nguyen Anh Quoc Student ID: 21145606 Student Name: Tran Manh Cuong Student ID: 21145006 Major: Automotive Engineering Faculty of International Education Engine Department Project Title: Research and Simulate the ABS system in Automobiles Supervising Faculty: Main Advisor: Nguyen Van Long Giang, PhD Co-Advisor (if any): ……………………………………………………………………… Based on feedback from the Advisor, Thesis Advisor, and Council Members, the student has diligently revised and supplemented the project content as discussed during the Council Evaluation Meeting on …/…/…. The detailed revision content is as follows: No. Feedback from Thesis Advisors Students’ Response Page 1 Format did not meet requirements Adjusted 23 2 Some figures are not clear, not follow Adjusted 58 chapters Ho Chi Minh city, on …… dd …… mm ……yy Student (Signature and Full name) Thesis Advisor Defense Advisor (Signature and Full name) (Signature and Full name) Council Chairman (Signature and Full name) THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness -------- EVALUATION SHEET OF DEFENSE COMMITTEE MEMBER Student name: Nguyễn Anh Quốc Student ID: 21145606 Student name: Trần Mạnh Cường Student ID: 21145006 Major: Automotive Engineering Project title: Research and Simulate the ABS system in Automobiles. Name of Defense Committee Member:.

Chairman of the Thesis Assoc. Ly Vinh Dat ____________ Defense Committee: Thesis advisor: PhD Nguyen Van Long Giang ____________ Defense advisor: M. Dinh Tan Ngoc ____________ TABLE OF CONTENTS CHAPTER 1. The reason for choosing this topic.

The objective and the scope of the project. The objective of the project. The scope of the project. THEORETICAL BASIS OF THE ABS BRAKE SYSTEM.

The development of the ABS brake system. Function and classification of the ABS brake system. Arrangement options of the ABS brake system. Control the ABS brake system.

Comparative Analysis and Control Strategy Enhancement. Comparative Summary of ABS Types. Control Strategy Enhancement. ABS BRAKE SYSTEM ON TOYOTA INNOVA 2010.

General introduction to the ABS brake system on Toyota Innova 2010. Structure and working principle of ABS parts and structures on Toyota Innova 2010. Wheel speed sensor. Electronic control box (ECU).

Operating principle of the ABS system on Toyota Innova 2010. When braking normally (ABS not working). When braking suddenly (ABS works). Diagnostic and safety check function on Toyota Innova 2010.

Criteria for evaluating braking performance. Deceleration during braking. Braking force and specific braking force. Slip ratio and adhesion coefficient.

Analyze the circuit diagram of the ABS system on Toyota Innova 2010. Explain the symbols and tasks of each part in the circuit diagram. SIMULATE THE ABS BRAKE SYSTEM ON TOYOTA INNOVA 2010 USING MATLAB-SIMULINK SOFTWARE. Introduction to Matlab-Simulink.

Build the mathematical formulas. Simulate the system on Matlab-Simulink software. Simulation evaluation summary. CONCLUSION AND RECOMMENDATIONS.

Summarizing the accomplishments. Forward vision and future plans. Comparison of ABS braking performance on the 2010 Toyota Innova with other vehicle models. 79 2 List of Figures Figure 2.

Car equipped with ABS. The development of the brake system on cars. Relationship Between Slip Ratio and Braking Force. Braking process with and without ABS on a curved road.

Different ABS system layouts. ABS Braking system diagram. Closed-loop ABS control cycle. ABS control range based on wheel slip angle.

State-space diagram representing the operation of the ABS mechanism. ABS algorithm flowchart. Graph of Hydraulic pressure, acceleration, and speed over time. General structure of the ABS system.

Wheel speed sensor. Wheel speed sensor structure. Voltage signal in the wheel speed sensor. Electronic control unit.

ABS electronic control block. Signal Processing Unit operation. Control Logic Unit operation. Safety Unit diagram operation.

Diagnostic and Fault Code Storage Unit operation. Pressure reduction valve. Pressure holding valve. Signal flow diagram between components.

Solenoid valve diagram of the ABS system on the 2010 Toyota Innova using a 2-position solenoid valve. Pressure reduction mode. Pressure holding mode. Pressure increase mode.

ABS slip tolerance. ABS system diagnostic function. Graph of the longitudinal adhesion coefficient 𝜑𝑥 and lateral adhesion coefficient 𝜑𝑦 as a function of the relative slip λ of the tire during braking. ABS system wiring diagram on the 2010 Toyota Innova.

Main interface of Matlab Simulink. Closed-loop control system. Control logic block diagram showing the activation thresholds for the valve modes. ABS simulation model on a single wheel.

Determining the vehicle's tire moment. Bang  bang controller. Determine the wheel speed. Determine the vehicle speed.

Determine the Actual slip. Blocks used in simulation. Relationship between road friction coefficient μ and slip ratio λ. 57 List of Tables Table 1.

The technical specification table of the wheel speed sensor for the 2010 Toyota Innova. Summary of the Functional blocks that constitutes the structure of ECU. Hydraulic unit components. Pressure control modes in ABS system.

Summary of parameters affecting the brake efficiency. Symbols and functions of each component in the Wiring Diagram. ABS components description. TOYOTA INNOVA 2010 parameters.

Comparative data of Braking Performance with and without ABS. The reason for choosing this topic As the automotive industry continues to develop, enhancing vehicle safety for drivers and passengers remains a top priority. The Anti-lock Braking System (ABS) plays a crucial role in improving braking performance by maintaining vehicle control and stability during emergency braking situations. Particularly in Vietnam, where road conditions are complex and traffic density is high, researching and applying ABS is increasingly essential.

Although ABS has been extensively studied and implemented worldwide, its simulation and effectiveness analysis under real-world operating conditions in Vietnam have not been thoroughly explored. Therefore, the topic "Research and Simulate the Anti-lock Braking System in Automobiles " has been chosen to gain a deeper understanding of ABS operation principles, assess its impact on braking distance and vehicle stability, and develop a simulation model to test braking control algorithms. This research not only contributes to theoretical advancements in automotive engineering but also has practical significance by assisting manufacturers and engineers in optimizing braking systems for vehicles suited to Vietnam’s traffic and climate conditions. Additionally, the simulation results can serve as a foundation for future studies on the improvement of intelligent braking systems.

The objective and the scope of the Project 1. The objective of the Project The thesis "Research and Simulate the Anti-lock Braking System in Automobiles" aims to achieve three main objectives. First, to study the operating principles, structure, and control mechanisms of the ABS braking system, thereby assessing its role in enhancing braking performance and vehicle stability. Second, to develop a numerical simulation model of the ABS system using computational tools and specialized software to analyze the impact of operational parameters on braking efficiency.

Third, to validate and evaluate the accuracy of the simulation model by comparing it with experimental data or other simulations, and subsequently propose improvements to optimize ABS performance under real-world operating conditions. By achieving these objectives, this research not only contributes to the theoretical foundation of automotive braking systems but also provides a basis for future studies on the development of intelligent braking systems, enhancing vehicle safety and control in complex traffic conditions. The scope of the Project The thesis "Research and Simulate the ABS Braking System in Automobiles" is limited to studying the ABS system equipped on the 2010 Toyota Innova. Specifically, the research focuses on the structure, operating principles, and control mechanisms of the ABS in this vehicle model, including key components such as wheel speed sensors, the electronic 6 control unit (ECU), the actuator (modulator), and the hydraulic system that regulates brake pressure.

Additionally, the study employs numerical simulation methods to analyze the performance of the ABS in the 2010 Toyota Innova under various operating conditions, such as dry, wet, and low-friction road surfaces. By narrowing the research scope to a specific vehicle model, the study ensures the accuracy of the simulation model and provides a solid basis for evaluating the practical effectiveness of the ABS.