Hệ thống Hỗ trợ Phanh nhận biết tình huống khẩn cấp như thế nào và vì sao lại nhân áp suất?

Chia sẻ trang này
Trợ lực phanh (BAS/BA) là hệ thống an toàn chủ động phát hiện tình huống khẩn cấp trong vòng vài mili giây bằng cách theo dõi tốc độ và lực đạp bàn đạp, đồng thời tự động đưa áp suất dầu phanh lên mức tối đa khi có phanh khẩn cấp. Khi người lái đạp phanh với lực chưa đủ, hệ thống này sẽ bù đắp phần thiếu hụt đó; nó tăng lực phanh nhưng không tự phanh, quyền kiểm soát luôn nằm trong tay người lái.
Điểm nổi bật
- Nghiên cứu mô phỏng của Mercedes-Benz năm 1992 cho thấy hơn 90% người lái không thể phanh đủ lực trong tình huống khẩn cấp.
- Hệ thống lần đầu được trang bị trên Mercedes-Benz S-Class và SL-Class vào tháng 12 năm 1996; trở thành tiêu chuẩn trên tất cả các mẫu xe từ năm 1998.
- Tại EU, trợ lực phanh là bắt buộc trên tất cả các dòng xe mới từ ngày 24 tháng 11 năm 2009; và là tiêu chuẩn trên tất cả xe mới kể từ năm 2011.
- Khoảng cách phanh giảm được dao động từ 20% đến 30% tùy nguồn và điều kiện.
- BA cần thao tác đạp bàn đạp của người lái; khác với AEB tự phanh độc lập nhờ radar.
Trợ lực phanh nhận biết tình huống khẩn cấp từ đâu: Tốc độ và lực đạp bàn đạp

Tiếc thay, bàn chân con người trong lúc hoảng loạn không đủ mạnh như kỹ thuật yêu cầu. Khi Mercedes-Benz kiểm chứng điều này trên mô phỏng lái xe tại Berlin năm 1992, bức tranh lộ ra rất đáng chú ý: hơn 90% người tham gia không thể áp dụng đủ lực lên bàn đạp khi phanh khẩn cấp. Tức là vấn đề thường nằm không phải ở hệ thống phanh, mà ở người sử dụng phanh. Trợ lực phanh ra đời chính là để lấp khoảng trống này.
Logic nhận biết của hệ thống đơn giản nhưng thông minh: nó liên tục theo dõi tốc độ và lực đạp bàn đạp. Khi lái bình thường, bạn đạp bàn đạp nhẹ nhàng; nhưng trong lúc hoảng loạn, bàn chân đập xuống theo phản xạ với tốc độ nhanh hơn nhiều. Khi tốc độ đạp bàn đạp được ghi nhận ở mức bất thường cao, hệ thống kết luận đây là tình huống phanh khẩn cấp và tự động tăng áp suất thủy lực ở phanh bánh xe. Một số hệ thống còn đi thêm một bước: cũng xem xét tốc độ nhả bàn đạp ga. Nếu người lái đạp ga bằng một cử chỉ "hoảng loạn" rồi rút chân ra đột ngột, phanh sẽ được tiền nạp sẵn trước cả khi bàn đạp chạm vào - tức hệ thống đã chuẩn bị sẵn sân khấu trước khi bạn kịp hành động.
Việc nhận biết này thực sự rất nhanh. Nó phát hiện phanh gấp "hoảng loạn" và áp dụng lực phanh tối đa chỉ trong vài mili giây; bất kể đó là chân của ai, hệ thống bắt đầu phanh tối đa sớm hơn bất kỳ người lái nào. Một nghiên cứu cho thấy chỉ một nửa số người lái thực sự phanh gấp - tức việc đạt được lực phanh đúng mà không có trợ lý không hề dễ dàng với tất cả mọi người.
Tại sao hành vi người lái lại quan trọng đến vậy?
Đã nhiều lần được ghi nhận rằng người lái thiếu kinh nghiệm đặc biệt kém trong việc áp dụng đủ lực lên bàn đạp khi gặp tình huống khẩn cấp. Một phát hiện thú vị khác là: khi mức độ cấp bách của va chạm tăng lên, thời gian phản ứng phanh rút ngắn lại nhưng gia tốc âm tối đa và tốc độ tăng của gia tốc âm cũng tăng theo. Tức là sự hoảng loạn làm phản xạ nhanh hơn; nhưng dù với tốc độ đó, phần lớn bàn chân vẫn không đủ nhanh. Đó chính là siêu năng lực thực sự của trợ giúp phanh: Đóng vai trò như một trợ lý đọc phản xạ của bạn và hoàn thiện ý định của bạn một cách vật lý.
Áp lực được nhân lên như thế nào: Sự kế thừa của booster chân không
Vậy hệ thống lấy đâu ra lực nhân lên áp suất sau khi phát hiện? Trên một chiếc xe truyền thống, bàn đạp phanh hoạt động theo một chuỗi: cần đạp, booster chân không, xi-lanh chính và các đường ống thủy lực. Booster chân không nằm giữa bàn đạp hoàn toàn và xi-lanh chính, nhân lên lực mà chân bạn tác dụng bằng cách sử dụng chân không từ đường hút của động cơ. Khi trợ giúp phanh được kích hoạt, sự hỗ trợ của booster này đột ngột được kéo lên công suất tối đa; toàn bộ lực dự trữ vượt trên lực bạn đạp được truyền ngay lập tức vào đường ống thủy lực.
Có một sự khác biệt quan trọng giữa các hệ thống cơ khí và điện tử. Trợ giúp phanh cơ khí sử dụng một giá trị ngưỡng được cài đặt sẵn: khi bàn đạp được đạp đủ nhanh và đủ mạnh để vượt qua ngưỡng này, hệ thống kích hoạt ngay lập tức. Hiệu quả nhưng áp dụng cùng một khuôn mẫu cho tất cả mọi người - không thể thích ứng với phong cách lái xe của từng cá nhân. Trợ giúp phanh điện tử sử dụng một ECU để phân tích các mô hình phanh và xác định ngưỡng kích hoạt chính xác hơn theo hồ sơ hành vi của mỗi tài xế. Các thành phần cơ bản tương tự nhau trong cả hai cách tiếp cận:
- Cảm biến áp suất phanh: theo dõi bàn đạp được đạp nhanh và mạnh đến mức nào.
- Đơn vị điều khiển điện tử: phân tích dữ liệu cảm biến theo thời gian thực, đưa ra quyết định tình huống khẩn cấp.
- Bộ trợ lực phanh (booster): khi quyết định được đưa ra, nhân lên lực phanh và bơm vào hệ thống thủy lực.
Vậy bạn có cảm nhận được điều này không? Hầu hết tài xế không nhận ra sự kích hoạt. Kinh nghiệm được kể lại bởi một chủ xe Prius đời 2012 tóm tắt điều này rất hay: một phản ứng phanh lớn một cách mất cân đối so với những gì vị trí bàn đạp thường đòi hỏi đã được cảm nhận - như thể bàn đạp được đẩy lên từ mặt đất như một chiếc đệm. Nói cách khác, bạn chưa hề tác dụng lực đạp hoàn toàn nhưng chiếc xe dường như đạp phanh bằng toàn bộ sức mạnh. Ngoài ra, độ rung "buzzing" nổi tiếng ở bàn đạp khi ABS đang hoạt động có thể làm một số tài xế ngạc nhiên; âm thanh đó không phải là một trục trặc, mà là bằng chứng cho thấy hệ thống đang làm việc của mình.
Hợp tác với ABS: Sau khi áp suất được kích hoạt
Trợ giúp phanh không phải là một người hùng đơn độc; buổi biểu diễn thực sự bắt đầu khi nó phối hợp cùng ABS. Sau khi phanh tối đa được áp dụng, hệ thống chuyển giao quyền kiểm soát và ABS ngăn các bánh xe bị khóa. Logic như sau: trợ lý đẩy áp suất lên đến trần nhà, còn ABS đảm bảo mỗi bánh xe tiếp tục bám mặt đường ngay cả dưới áp suất khổng lồ này. Khi ESC và kiểm soát độ bám cũng được thêm vào, khả năng chống trượt, kiểm soát xe và khoảng cách dừng tối thiểu được đảm bảo cùng nhau.
Khi tài xế ngừng đạp phanh, hệ thống tự động tắt và quyền kiểm soát ngay lập tức trở lại tài xế. Nói cách khác, trợ lý không phải là một giám sát viên mà là một người gác cổng: mở cánh cửa cho khoảnh khắc khẩn cấp, và lặng lẽ rút lui khi công việc hoàn thành. Đối với những người tò mò về hệ thống nào làm gì trong giao thông, sự phân biệt này rất quan trọng - trợ giúp phanh hỗ trợ cú phanh của bạn, nhưng khi bạn không phanh thì nó không làm gì cả.
Sự khác biệt giữa Trợ lực phanh và AEB là gì?
Hai hệ thống này thường xuyên bị nhầm lẫn với nhau. Trợ lực phanh (BA/BAS/EBA) dựa trên thao tác của người lái: bạn phải đạp phanh, nó chỉ khuếch đại lực phanh. Còn AEB tự bản thân phát hiện nguy cơ va chạm bằng radar và camera; nếu người lái không có bất kỳ phản ứng nào, nó sẽ tự động phanh. Trên các xe hiện đại, hai hệ thống thường hoạt động cùng nhau - AEB nhìn thấy trước nguy cơ va chạm và tung phanh trước, còn nếu người lái chạm vào bàn đạp thì trợ lực phanh sẽ đưa lực phanh đó lên mức tối đa.
Một trong những ví dụ hợp tác nổi tiếng nhất là hệ thống CWAB của Volvo: phát hiện nguy cơ va chạm bằng radar, tung phanh trước và bất kể người lái đạp nhẹ đến đâu cũng áp dụng phanh tối đa; thậm chí phanh hoàn toàn tự động nếu cần. Vì vậy, trong các quy định, hệ thống này được xếp vào loại "phanh khẩn cấp nâng cao". Tác động thực tế của AEB cũng đã được đo lường: công nghệ AEB tốc độ thấp đã giảm 38% va chạm từ phía sau trong thực tế. Nếu chênh lệch tốc độ giữa hai xe dưới 10 mph, va chạm có thể hoàn toàn được ngăn chặn; ngay cả khi cao hơn, tốc độ va chạm cũng giảm đáng kể.
Tác động thực sự đến quãng đường phanh là bao nhiêu?
Đây là câu hỏi được quan tâm nhất, và câu trả lời không nằm trong một con số duy nhất. Hiệu quả giảm quãng đường dừng của trợ lực phanh trong tình huống khẩn cấp thay đổi tùy theo điều kiện và phương pháp đo lường. Một số nghiên cứu cho thấy quãng đường rút ngắn tới 20%, còn Toyota khi giới thiệu hệ thống của mình năm 1997 tuyên bố quãng đường phanh khẩn cấp có thể giảm khoảng 30% và bất kỳ người lái nào cũng có thể dừng xe ở cùng khoảng cách với một người lái chuyên nghiệp. Sự khác biệt ở đây đến từ định nghĩa: 20% là giá trị gần với mức trung bình của các nghiên cứu độc lập, còn 30% là tuyên bố đến từ các thử nghiệm của nhà sản xuất và một thông cáo giới thiệu mang tính lịch sử. Bức tranh tổng thể có thể được tóm tắt như sau: vài mét trong điều kiện tốt, và đó là vài mét cứu mạng người một cách tất yếu.
Lịch sử và vai trò trong Euro NCAP
Hành trình của trợ lực phanh bắt đầu với sự phát triển chung của Daimler-Benz và TRW/LucasVarity. BAS lần đầu tiên xuất hiện trên thế giới vào tháng 12 năm 1996 trên các mẫu xe Mercedes-Benz S-Class và SL-Class; năm 1998, Mercedes-Benz trở thành thương hiệu đầu tiên biến hệ thống này thành tiêu chuẩn trên toàn bộ các mẫu xe, Volvo và BMW nhanh chóng làm theo. Cũng trong những năm đó, Toyota phát triển trợ lực phanh riêng của mình và trang bị cho phần lớn những mẫu xe du lịch bán chạy nhất thế giới - bao gồm cả Corolla, Camry và Yaris. Mercedes lần đầu tiên cung cấp BAS Plus - một phiên bản tiên tiến hơn - làm tiêu chuẩn trên W221 S-Class sau năm 2006; phiên bản này cảnh báo và tung phanh trước nhưng không tự phanh thay người lái.
Sau đó đến lượt các quy định. Tháng 10 năm 2007, Ủy ban Châu Âu công bố yêu cầu trợ lực phanh phải trở thành tiêu chuẩn trên tất cả các mẫu xe mới bán tại EU trước năm 2009. Kết quả: Từ ngày 24/11/2009, tất cả các dòng xe con và xe thương mại nhẹ mới đều bắt buộc phải trang bị sẵn trợ lực phanh; và từ ngày 24/02/2011, quy định này áp dụng cho tất cả các xe mới. Quy định Liên Hợp Quốc số 139 cũng đã làm rõ định nghĩa của vấn đề: trợ lực phanh là chức năng của hệ thống phanh, suy ra sự kiện phanh gấp từ một đặc điểm trong yêu cầu phanh của người lái, hỗ trợ người lái đạt được tốc độ giảm tốc tối đa mà họ có thể đạt được, hoặc tạo đủ áp lực để kích hoạt toàn bộ chu trình của ABS. Phiên bản gốc này có hiệu lực từ ngày 22/01/2017. Một chi tiết đáng chú ý: Mỹ không sử dụng các quy định của UNECE nên yêu cầu bắt buộc này không tồn tại tại Mỹ; ở đó, AEB được phổ cập trên cơ sở tự nguyện và các nhà sản xuất, thông qua các cam kết tự nguyện, đã trang bị FCW và AEB làm tiêu chuẩn cho hầu hết xe con mới trước tháng 9/2022.
Bên phía Euro NCAP, hệ thống này cũng có một vị trí quan trọng. Trong xếp hạng sao, mỗi sao đều có các yêu cầu an toàn tối thiểu nghiêm ngặt, và các bài kiểm tra đánh giá trực tiếp AEB cùng ISA. Để đạt năm sao, không chỉ cần bảo vệ kết cấu mà còn đòi hỏi khả năng chủ động tránh va chạm. Trợ lực phanh tự nó không phải là hạng mục mang lại sao, nhưng nó là xương sống cơ khí phía sau để AEB không đâm thẳng vào tường; thiếu nó, phần phanh trong câu chuyện tránh va chạm chủ động sẽ bị thiếu sót.
Cơ khí hay Điện tử: Hệ thống nào cần thiết khi nào?
| Đặc điểm | Dù là loại trợ lực nào, logic vẫn giống nhau: | Trợ lực phanh điện tử |
|---|---|---|
| Phương pháp phát hiện | Ngưỡng bàn đạp được cài đặt sẵn | Phân tích mẫu hình phanh qua ECU |
| Sự thích ứng với người lái | Cố định, không phù hợp với phong cách cá nhân | Thích ứng với hành vi của từng người lái |
| Độ nhạy kích hoạt | Kích hoạt khi vượt ngưỡng | Nhạy cảm hơn và phản ứng theo ngữ cảnh |
| Dữ liệu bàn đạp ga | Không sử dụng | Một số hệ thống theo dõi việc nhả ga đột ngột do hoảng loạn |
| Thời kỳ điển hình | Các ứng dụng đầu tiên (sau năm 1996) | Tiêu chuẩn của xe hiện đại |
Một lưu ý kỹ thuật về bản thân booster: không phải xe nào cũng dùng chân không. Các hệ thống kiểu Hydro-Boost tạo lực trợ giúp bằng áp suất thủy từ bơm trợ lực lái hoặc một bơm phanh riêng biệt, và có thể cung cấp phanh có trợ lực đầy đủ ngay cả khi bơm ngừng hoạt động hoàn toàn. Dù là loại trợ lực nào đi nữa, nguyên lý vẫn giống nhau: một cơ cấu trung gian chuyển đổi lực từ chân người lái thành áp suất thủy mà hệ thống cần. Trợ lực phanh giống như một công tắc đưa trung gian này lên mức tối đa trong khoảnh khắc khẩn cấp.
Những điều bạn cần biết với tư cách người lái
Những câu hỏi thường gặp nhất về hệ thống này được trả lời ngắn gọn như sau:
- Xe có tự phanh không? Không - BA đòi hỏi đầu vào từ người lái, nó chỉ khuếch đại lực phanh mà bạn tác động.
- Tôi có cảm nhận được kích hoạt không? Phần lớn là không; nhưng độ rung ở bàn đạp khi ABS hoạt động có thể khiến một số người lái ngạc nhiên.
- Điều gì xảy ra nếu tôi không tác động đủ lực bàn đạp? Hệ thống sẽ can thiệp và hỗ trợ lực phanh; bạn sẽ cảm nhận được phản ứng phanh lớn hơn nhiều so với vị trí bàn đạp của bạn đòi hỏi.
- Hệ thống khi nào thì tắt? Ngay lúc bạn rời chân khỏi bàn đạp, hệ thống tự động vô hiệu hóa và quyền kiểm soát quay trở về với bạn.
Một cảnh báo cuối cùng về khía cạnh AEB: với các hệ thống phanh hoàn toàn tự động, đã có những khiếu nại về "phantom braking", tức là xe tự phanh ở nơi không đáng có; một số nhà sản xuất đã phải tung các bản cập nhật phần mềm và triệu hồi do việc phanh bất ngờ này. Cuộc tranh luận này không liên quan đến trợ lý phanh gắn với bàn đạp mà liên quan đến các hệ thống AEB dùng radar và camera - nhưng việc biết sự khác biệt giữa hai loại cũng giúp bạn đoán chính xác hệ thống nào sẽ kích hoạt vào lúc nào. Điều duy nhất bạn cần làm trong lúc hoảng loạn vẫn không thay đổi: đạp phanh càng nhanh và càng mạnh càng tốt. Việc còn lại, người trợ lý thầm lặng này - vốn đọc ý định bạn truyền vào bàn đạp - sẽ xử lý.
Nguồn tham khảo
- Trợ lý phanh là gì?
- Trợ lý phanh khẩn cấp
- Toyota phát triển công nghệ an toàn trợ lý phanh (thông cáo báo chí năm 1997)
- Lợi ích an toàn thực tế của các hệ thống hỗ trợ phanh (NHTSA ESV, Breuer)
- ADAS và lộ trình - tài liệu quy định của NHTSA
- Điều gì khiến một chiếc xe an toàn hơn? | Euro NCAP
- Trợ lý phanh khẩn cấp được triển khai như thế nào?
- Hệ thống phanh Hydro-Boost
- Hiệu quả của AEB ở tốc độ thấp (Fildes 2015)
- Cẩm nang về phanh khẩn cấp tự động