Chương I: LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG ESP Hệ thống ABS lần đầu tiên được lắp trên ô tô vào năm 1978. Trên thế giới nhiều hãng đã đi sâu nghiên cứu để trang bị cho ô tô của mình như: Ford, GM, Bendix, Fiat, Toyota,.Hệ thống ABS có hiệu quả rất cao trong việc chống hãm cứng bánh xe khi phanh. Tuy nhiên hệ thống ABS thông thường chỉ có tác dụng trong việc hãm cứng bánh xe mà không có hiệu quả trong việc phân bố lực phanh cho các bánh xe khi trọng tải trên các cầu thay đổi, vì thế mà hiệu quả phanh đạt được là không cao nhất. Chỉ một vài năm sau đó nó đã trở thành hệ thống chống trượt quay ASR (đã phổ biến vào năm 1987), một phát triển tiên tiến của ABS được thiết kế kiểm soát sự tác động lẫn nhau của các lực theo chiều dọc giữa những lốp xe và mặt đường không chỉ trong suốt quá trình phanh, mà còn cho thời điểm đầu tiên trong khoảng thời gian tăng tốc.
Sau đó nó trở thành khóa vi sai tự động ASD (năm 1985). Nhằm nâng cao tính ổn định và an toàn của xe trong mọi chế độ hoạt động như khi xe khởi hành hay tăng tốc, khi vào đường vòng với tốc độ cao, hay phanh trong những trường hợp khẩn cấp.hệ thống ABS đã được tích hợp thêm với nhiều hệ thống khác: Hệ thống ABS kết hợp với hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD (Electronic Brake-force Distribution). EBD là một công nghệ cho phép tăng lực phanh của xe hoặc ứng dụng một cách tự động tùy theo điều kiện đường, tốc độ của xe, tải trọng của xe. EBD theo dõi quá một cách tự động thông qua các cảm biến những điều kiện của đường theo dõi áp suất của bàn đạp phanh, tải trọng của xe để xác định thời điểm áp dụng lực ép tới các xy lanh bánh xe.
Các cảm biến được thiết kế để theo dõi sự chuyển động của các bánh xe và xác định dựa trên cơ sở tải trọng, thông số mà các bánh xe phải sử dụng lực tác dụng nhiều nhất ứng với từng điều kiện. Nhờ sự phân phối lực phanh một cách chính xác tự động kết hợp với hệ thống 10 ABS sẽ làm tăng khả năng chống bó cứng bánh xe trong các điều kiện chuyển động khác nhau như khi quay vòng. Nhờ đó tăng tính ổn định hướng chuyển động của xe. Hệ thống ABS kết hợp với hệ thống kiểm soát lực kéo TRC ( Traction Control System).
Hệ thống này thiết kế dựa trên cơ sở của hệ thống ABS. Khi có hiện tượng trượt quay của bánh xe, hệ thống TRC sẽ có đồng thời hai tác dụng: làm giảm mô men xoắn của động cơ bằng cách đóng bớt bướm ga mà không phụ thuộc vào ý định của người lái và cùng lúc đó kết hợp với hệ thống ABS điều khiển hệ thống phanh tác dụng lên các bánh xe chủ động,vì vậy làm giảm mô men kéo truyền tới mặt đường tới một giá trị phù hợp. Nhờ đó xe có thể khởi động và tăng tốc một cách nhanh chóng và ổn định. Trên một số xe hiện nay trong trường hợp phanh khẩn cấp như gặp chương ngại vật độ ngột người lái xe đặc biệt là người thiếu kinh nghiệm thường hoang mang và phản ứng không kịp thời nên đạp chân lên bàn phanh không đủ mạnh, do đó không đủ lục phanh để dừng xe.
Lực phanh tác dụng lên bàn đạp cũng yếu dần đi trong quá trình phanh làm giảm tác dụng phanh.Bằng cách nhận biết tốc độ và lực tác dụng lên bàn đạp phanh của người lái xe, một hệ thống trợ lực phanh khẩn cấp BAS – Brake Assist System sẽ tự động cung cấp thêm một lực phanh lớn hơn nhiều so với lực phanh do người lái tạo ra để dừng hẳn xe. Do sự phát triển, ngày nay ESP là kết hợp của tất cả các hệ thống trên. ESP ngày càng được tích hợp nhiều hệ thống đi cùng để nhằm tăng tính an toàn cho xe. ESP là tên viết tắt của (Electronic Stability Program).
ESP có tác dụng hạn chế việc xe bị trượt khi chạy trên mặt đường trơn, nhiều sỏi đá hoặc trong thao tác bẻ lái một góc quá lớn và đột ngột của tài xế. Nó tự động chuyển hướng hoặc dừng xe, giúp người lái kiểm soát được những tình huống nguy hiểm. Tóm lại: ESP là hệ thống hỗ trợ, làm tăng thêm hiệu quả của hệ thống chống bó cứng (ABS anti-lock braking system) và hệ thống điều khiển sức kéo (điều khiển mô men xoắn). Trong quá trình xe chạy trên đường xấu khi phanh gấp chuyển hướng hoặc bó cua đột ngột, điều khiển của các xế có thể không thích hợp với tốc độ xe, tình trạng mặt đường (độ nghiêng, ma sát.) khiến cho xe mất cân bằng, bị 11 trượt, văng đi theo quán tính hoặc lật xe.
Trong trường hợp này các cảm biến của ESP sẽ ghi nhận dữ liệu, bộ xử lý (The automatic reaction) sẽ so sánh trên cơ sở những dữ liệu được lập trình sẵn (tùy theo từng hãng sản xuất), đưa ra giải pháp tối ưu điều khiển các cơ cấu tự động khiến cho xe lấy lại tính cân bằng. Đặc biệt ESP có tác dụng lấy lại sự cân bằng cho xe trong trường hợp đầu xe bám đường ít hơn (under-steering) khiến cho xe có xu hướng không ôm vào cua (gọi là xuống ruộng) hoặc khi mông xe bám đường ít hơn (over-steering). Một vài hệ thống ESP còn đưọc kết nối với hệ thống Powertrain Controller (hệ thống điều khiển đồng bộ hóa động cơ). ESP được thiết kế trên cơ sở hệ thồng ABS với những thuộc tình được nâng cao hơn.
Nó tham gia vào cả việc điều khiển biên độ những xung tín hiệu từ Bộ xử lý trung tâm (ECU) đến các bộ phận điều khiển khác trong trường hợp sensor cảm biến nhận thấy sự mất trọng tâm xe. Các hệ thống sẽ tự động điều chỉnh để mang lại tính câm bằng tối đa có thể cho xe. Sự phát triển của hệ thống ESP: Tháng 3 năm 1994, tại thị trấn Arjeplog, Bắc Thụy Điển, hai chiếc xe được thử nghiệm của Mercedes-Benz chạy vòng quanh hồ Hornovan với mặt hồ động cứng vì giá lạnh. Trong khi một chiếc duy trì sự định hướng ổn định theo hướng hình oval quanh hồ, tài xế của chiếc xe thứ hai đã gặp vấn đề để giữ vững chiếc xe trên đường thử.
Phía đuôi của chiếc xe bị đảo qua đảo lại nhiều lần trên đường vòng có đóng băng, bắt buộc người tài xế phải đánh ngược tay lái và tăng tốc lại một lần nữa. Những diễn biến này được theo dõi chặt chẽ từ lề đường bởi các nhà báo từ khắp nơi trên thế giới. Họ đang làm chứng cho một mốc lịch sử quan trọng trong công nghệ ô tô được phát triển chung bởi Mercedes-Benz và Robert Bosch GmbH – chiếc xe thử nghiệm với khả năng duy trì sự ổn định tốt đã được trang bị hệ thống an toàn chủ động ESP. Trong tình huống này, hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) đã hoạt động mượt mà cùng ESP.1: Thử nghiệm hệ thống ESP trên xe Mercedes với chiếc bên phải có ESP Có hệ thống ABS khá sớm nhưng các kỹ sư của Mercedes-Benz đã không dừng lại.
Mục tiêu kế tiếp của họ là cải thiện sự an toàn chủ động cho mọi hoàn cảnh – trên góc cua, khi chuyển hướng để tránh chướng ngại vật hay sự tác động của bất kỳ chiếc xe nào khác kéo theo lực tạt ngang và với một rủi ro cao của sự trượt bánh xe. Vì lý do này công ty đã trình làng một dự án phát triển đầy tham vọng. Làm việc với chủ đề “Kiểm soát trượt ngang” các kỹ sư đã khảo sát những khả năng kỹ thuật để tính toán những hành động trượt bánh của chiếc xe và giảm điều này bằng phương pháp can thiệp có lựa chọn vào bánh răng, động cơ và bộ truyền động. Sau các mô phỏng và những kiểm tra sơ bộ bằng máy tính trên phạm vi rộng, các nguyên mẫu đầu tiên được trang bị với một hệ thống đã được thử nghiệm vào năm 1987 và trong các năm sau đó, nó đã được theo dõi sát sao trên nhiều ngàn km đường thử nghiệm.
Trong cùng thời điểm, chương trình lái mô phỏng ở Berlin đã đã chứng tỏ khả năng làm việc của hệ thống này. Tại đây các kỹ sư của Mercedes-Benz đã yêu cầu 80 người chơi xe ô tô lái với vận tốc 100 km/h dọc theo một con đường ảo trong thành phố mà trên đó những nguy hiểm từ lớp băng phủ trên mặt đường và bị che khuất trong bốn góc đường. Tình huống này làm khả năng bám đường của các chiếc xe giảm hơn 30% so với điều kiện thường. Những kết quả của thử nghiệm cho thấy rằng nếu không có ESP, 78% tài xế thực hiện bài thử nghiệm không có cơ hội giữ cho chiếc xe vào cua an toàn, dẫn đầu là 13 rủi ro trượt ngang liên tiếp.
Tuy nhiên, khi sử dụng hệ thống lái an toàn chủ động, tất cả những tài xế thực hiện bài kiểm tra đã không gặp rủi ro và trượt bánh xe. Không còn gì thắc mắc, những kỹ sư đã không cho thời gian lãng phí để đưa ESP vào thử nghiệm trên đường thật. Hàng loạt phát triển đã bắt đầu vào năm 1992. Hơn 40 kỹ sư từ Mercedes-Benz và Bosch đã làm việc cùng nhau trên một dự án tiên phong, mà cuối cùng đã lên đến đỉnh điểm trong sự trình làng liên tiếp vào năm 1995.
Năm 1997, Cadillac công bố hệ thống cân bằng điện tử của mình với cái tên STS (StabiliTrak stability). Giống như hệ thống của BMW và Mercedes, Cadillac sử dụng 3 vị trí cảm biến, đó là cảm biến góc lái, cảm biến hướng của xe và cảm biến tốc độ bánh xe. Năm 1998, Lexus đưa ra cái tên VSC (Vehicle Stability Control) cho hệ thống cân bằng điện tử của mình. Ngoài việc trang bị các cảm biến như Cadillac hay Mercedes, Lexus lắp thêm cảm biến đo áp suất phanh nhằm phối hợp với hệ thống phân bổ lực phanh EBD, giúp xe đạt trạng thái ổn định nhất.
Có thể nói ESP là hệ thống còn rất mới mẻ đối với nước ta nhưng trên thế giới thì ESP đã trở thành một hệ thống khá quen thuộc đối với ngành công nghiệp ô tô nói riêng và với người sử dụng ô tô nói chung. Sự phổ biến của hệ thống này có thể thấy rõ qua những số liệu sau: ESP là tiêu chuẩn trên 40% xe khách năm 2006 và tuỳ chọn trên 15% với các loại xe khác tại Đức. Nó là tiêu chuẩn trên mọi xe: Audi 2006, BMW, Infiniti, Mercedes-Benz, Porsche. Tám hãng chế tạo ô tô khác là: Cadillac , Jaguard, Randrover, Lexus, Mini, Toyota, Volkswagen, Volvo cũng đã đưa ra ít nhất là tùy chọn trên tất cả các mẫu xe.