Nghiên cứu, chế tạo bộ điều khiển hỗ trợ quá trình phanh phụ trên xe ô tô tập lái sử dụng hộp số tự động và bướm ga điều khiển điện tử

48
48
Khoa học Công nghệ - Môi trường
 Số 23, tháng 9/2016
NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN HỖ TRỢ QUÁ TRÌNH PHANH PHỤ 
TRÊN XE Ô TÔ TẬP LÁI SỬ DỤNG HỘP SỐ TỰ ĐỘNG 
VÀ BƯỚM GA ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ
RESEARCHING AND MANUFACTURING A THROTTLE CONTROL FOR SUPPORTING OF 
AUXILIARY BRAKE SYSTEM IN CAR WITH AUTOMATIC TRANSMISSION AND ETCS-I
Tóm tắt
Trong quá trình tập lái xe ô tô, do chưa quen 
với thao tác điều khiển xe ô tô, khi gặp tình huống 
nguy hiểm, học viên tập lái thường đạp nhầm bàn 
đạp phanh thành bàn đạp ga, lúc đó giáo viên phải 
đạp phanh phụ để dừng xe. Do vừa đạp ga tăng tốc 
vừa đạp phanh để giảm tốc độ nên hiệu quả phanh 
không cao dẫn đến những tình huống nguy hiểm 
trong quá trình tập lái, đặc biệt là tập lái trên xe ô 
tô sử dụng hộp số tự động. Để hệ thống phanh phụ 
hoạt động giống như hệ thống phanh chính, tác giả 
đã nghiên cứu, chế tạo bộ điều khiển đóng bướm 
ga ở chế độ cầm chừng khi đạp phanh phụ trên 
xe ô tô tập lái. Bài báo này so sánh quãng đường 
phanh của xe ô tô tập lái sử dụng hộp số tự động 
và điều khiển bướm ga bằng điện tử khi phanh 
khẩn cấp bằng phanh phụ. Kết quả thử nghiệm 
theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng 
an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường đối với ô tô 
QCVN: 09/2011/BGTVT cho thấy hệ thống phanh 
phụ có bộ điều khiển hỗ trợ quá trình phanh phụ 
làm tăng hiệu quả phanh phụ (giảm quãng đường 
phanh, giảm 17-13,4 = 3,6 m, với vận tốc bắt đầu 
phanh là 50 km/h, xe đầy tải) khi gặp tình huống 
nguy hiểm, học viên giữ chân ga và giáo viên sử 
dụng bàn đạp phanh phụ để phanh.
Từ khóa: Bướm ga điện tử (ETCS-i), chế độ 
cầm chừng, bàn đạp phanh, bàn đạp ga, phanh 
phụ, hộp số tự động.
Abstract
During car driving practices, due to 
unfamiliarity with car control skills, in dangerous 
situations, trainees usually make mistake between 
brake and gas, the trainers have to brake to stop the 
car then. Because of simultaneously pressing gas 
for accelerating and braking to stop, the efficiency 
of braking is not good that may lead to danger 
during car driving practices, especially with AT car. 
In order to make the auxiliary brake system work 
as the main one, the authors have researched and 
manufactured a throttle control system that closes 
the throttle in suspended stage when braking with 
auxiliary brake system. This article compares the 
braking distance of car driving practice with AT 
and ETCS-i when emergency brake by auxiliary 
braking system. The testing result according 
to National Technical Standard of technical 
safety quality and environment protection of car 
QCVN:09/2011/BGTVT showed that the auxiliary 
braking system supported with additional throttle 
control has higher efficiency (reduce the braking 
distance, reduce 17 - 13,4 = 3,6 m with the braking 
speed of 50 km/h, fully loaded). When encountering 
dangerous situation, trainees hold the gas and 
trainers will use auxiliary brake pedal. 
Keywords: Electronic throttle control system-
intelligent, suspended stage, brake pedal, gas 
pedal, auxilary brake, AT.
1. Đặt vấn đề1
Hiện nay, để an toàn trong quá trình dạy lái xe 
ô tô, giáo viên sử dụng bàn đạp phanh phụ liên kết 
với bàn đạp phanh chính thông qua các đòn dẫn cơ 
khí hoặc dây cáp. Trong quá trình tập lái xe ô tô, 
đặc biệt là thao tác đạp phanh để dừng xe khi gặp 
tình huống nguy hiểm, do chưa quen với thao tác 
điều khiển xe ô tô nên học viên tập lái thường đạp 
nhầm bàn đạp phanh thành bàn đạp ga. Lúc đó, 
giáo viên phải đạp phanh phụ để giảm tốc độ xe. 
1 Trường Cao đẳng Giao thông Huế
Do vừa đạp ga tăng tốc vừa đạp phanh để giảm tốc 
độ nên hiệu quả phanh không cao dẫn đến nhiều 
tình huống nguy hiểm trong quá trình tập lái, đặc 
biệt là xe số tự động. Hầu hết những xe ô tô số tự 
động được sản xuất từ năm 2012 về sau, việc điều 
khiển bướm ga bằng cơ khí được thay thế bằng 
hệ thống điều khiển bướm ga bằng điện tử thông 
minh ETCS-i.
Hệ thống phanh phát huy hiệu quả tốt khi điều 
khiển theo cách thông thường, người lái đạp phanh 
sau khi đã nhả bàn đạp ga. Do đó, để tăng hiệu quả 
Lê Quang Kính1
49
49
Khoa học Công nghệ - Môi trường
 Số 23, tháng 9/2016
phanh phụ khi gặp tình huống nguy hiểm, nếu học 
viên đạp nhầm chân phanh thành chân ga thì giáo 
viên sẽ đạp phanh phụ để dừng xe, khi đó, phanh 
phụ sẽ vô hiệu hóa việc đạp ga tăng tốc, động cơ 
trở về chế độ không tải (chế độ cầm chừng).
2. Nội dung nghiên cứu
 Nghiên cứu chế tạo bộ điều khiển đóng bướm 
ga ở chế độ không tải (chế độ cầm chừng) khi đạp 
phanh phụ trên xe ô tô tập lái Toyota Vios số tự 
động điều khiển bướm ga bằng điện tử thông minh 
ETCS-i.
Cảm biến vị trí bàn đạp ga được gắn trên bàn 
đạp ga để xác định vị trí bàn đạp ga. Khi người 
điều khiển xe ô tô nhấn bàn đạp ga, tín hiệu điện áp 
APPS thay đổi, tín hiệu này được đưa về ECU và 
tại đây sẽ xác định vị trí hiện thời của bàn đạp ga.
Cảm biến vị trí bàn đạp ga có hai tín hiệu phát 
ra là VPA và VPA2. ECU sẽ đối chiếu hai tín hiệu 
với bảng được định sẵn để xác định vị trí bàn đạp 
ga. Việc so sánh các tín hiệu cảm biến khác nhau 
sẽ giúp cho quá trình điều khiển chính xác hơn 
và nó cũng giúp cho việc xác định và chẩn đoán 
những hư hỏng một cách nhanh chóng khi có một 
cảm biến bị hỏng. Điện áp phát ra VPA có giá trị 
từ 0,7 – 0,9 v tương ứng với vị trí cánh bướm ga 
đóng hoàn toàn và có giá trị 3,2 – 4,9 v tương ứng 
với vị trí cánh bướm ga mở hoàn toàn, VPA2 có 
giá trị từ 1,5 – 1,7 v tương ứng vị trí cánh bướm 
ga đóng hoàn toàn và có giá trị 4,7 – 5,0 v tương 
ứng với vị trí cánh bướm ga mở hoàn toàn. Do 
đó, để động cơ hoạt động ở chế độ không tải (chế 
độ cầm chừng) khi học viên đạp ga giáo viên đạp 
phanh phụ, điện áp phát ra của cảm biến bàn đạp 
ga phải được khống chế ở mức tương ứng với vị trí 
cánh bướm ga đóng, VPA có giá trị từ 0,7-0,9 v và 
VPA2 có giá trị từ 1,5 – 1,7 v.
Hình 1. Sơ đồ hệ thống điều khiển tín hiệu cảm biến 
vị trí bàn đạp ga
VPA, VPA2: tín hiệu vị trí bàn đạp ga;
VPAv,VPA2v: tín hiệu vào bộ điều khiển (VPAv = 
VPA; VPA2v=VPA2);
VPAr,VPA2r: tín hiệu ra của bộ điều khiển và vào 
ECU;
ECU: bộ điều khiển trung tâm.
2.1. Các thông số cơ bản
Tín hiệu vào bộ điều khiển:
 VPAv = VPA: 0,7 - 4,9 v
 VPA2v = VPA2: 1,5 - 5,0 v
Tín hiệu điều khiển từ bàn đạp phanh phụ: ON 
- OFF nguồn điện 12 v
Tín hiệu ra:
VPAr = VPAv; VPA2r = VPA2v khi tín hiệu 
điều khiển từ bàn đạp phanh phụ OFF
VPAr = 0,7 – 09 v; VPA2r = 1,5 – 1,7 v khi tín 
hiệu điều khiển từ bàn đạp phanh phụ ON
2.2. Mạch điện bộ điều khiển
Hình 2. Sơ đồ mạch điện bộ điều khiển
VPAv,VPA2v: tín hiệu điện áp vào; VPAr, VPA2r: tín 
hiệu điện áp ra;
Re1, Re2: rơ le thường mở; Dz1, Dz2, Dz3: diode zener;
Aq: Ắc qui; CT1: công tắc đóng ngắt bộ điều khiển;
CT2: Công tắc điều khiển từ bàn đạp phanh phụ.
Nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển:
Khi chìa khóa xe bật ở vị trí ON và công tắc 
đóng ngắt bộ điều khiển CT1 ở vị trí ON, bộ điều 
khiển có thể hoạt động.
- Khi không đạp bàn đạp phanh phụ: công tắc 
điều khiển từ bàn đạp phanh phụ CT2 mở do đó 
không có dòng điện qua rơ le Re1, Re2 và hai rơ le 
này thường mở dẫn đến các diode zener Dz1, Dz2, 
Dz3 không hoạt động, điện áp VPAr = VPAv = 
VPA; VPA2r = VPA2v = VPA2 và thực hiện công 
tác đạp ga bình thường (Hình 3).
Hình 3. Sơ đồ mạch điện khi chưa đạp bàn đạp 
phanh phụ
50
50
Khoa học Công nghệ - Môi trường
 Số 23, tháng 9/2016
- Khi đạp bàn đạp phanh phụ: công tắc điều 
khiển từ bàn đạp phanh phụ CT2 đóng nối dòng 
điện từ ắc quy qua các rơ le Re1, Re2 và hai rơ le 
này đóng và nối mas cho các Dz1, Dz2, Dz3 để các 
diode zener này hoạt động (Hình 4). Dz1 là loại 
diode zener có điện áp cực thuận 0,8 v, Dz2, Dz3 
có điện áp phân cực thuận 0,85 v. Do đó, điện áp 
VPAv = VPA; VPA2v = VPA2 tăng nhưng VPAr 
vẫn duy trì mức điện áp 0,8 v, VPA2r vẫn duy trì 
mức điện áp 1,7 v và mức điện áp này ứng với 
mức điện áp ở chế độ cầm chừng. Như vậy, tuy 
đạp ga tín hiệu VPAv, VPA2v tăng nhưng khi đạp 
phanh phụ VPAr, VPA2r duy trì mức điện áp chế 
độ cầm chừng gửi đến ECU và ECU thực hiện điều 
khiển động cơ hoạt động ở chế độ cầm chừng (vị 
trí bướm ga đóng).
Hình 4. Sơ đồ mạch điện khi đạp bàn đạp phanh phụ
Khi không cần sử dụng bộ điều khiển, ta bật công 
tắc đóng ngắt bộ điều khiển ở vị trí OFF, hệ thống 
điều khiển bướm ga của xe hoạt động bình thường.
2.3. Cấu tạo bộ điều khiển tín hiệu cảm biến vị 
trí bàn đạp ga
Cấu tạo bộ điều khiển tín hiệu cảm biến vị trí 
bàn đạp ga bao gồm: vỏ, mạch điện, dây dẫn, rơ le, 
diode zener (Hình 5).
Hình 5. Bộ điều khiển tín hiệu cảm biến vị trí bàn 
đạp ga
1. Mạch điện ; 
2. Vỏ bộ điều khiển; 
3. rơ le thường mở; 
4. diode zener.
Hình 6. Xe lắp bộ điều khiển tín hiệu cảm biến vị trí 
bàn đạp ga
Hình 7. Vị trí lắp bộ điều khiển Hình 8. Vị trí kết nối với bộ điều khiển
Hình 9. Công tắc bàn đạp phanh phụ Hình 10. Công tắc đóng ngắt bộ điều khiển
51
51
Khoa học Công nghệ - Môi trường
 Số 23, tháng 9/2016
3. Thực nghiệm đo hiệu quả phanh phụ
Hiện nay tại Việt Nam, có hai phương pháp 
thường được sử dụng để đo hiệu quả phanh. 
Phương pháp thứ nhất là đo trên băng thử tại các 
trạm đăng kiểm. Trên băng thử thông thường xác 
định được lực phanh và sai lệch lực phanh riêng tại 
các bánh xe trên cùng một trục. Phương pháp thứ 
hai là đo trên thực địa (trên đường). Khi đo hiệu 
quả phanh trên đường thường xác định các chỉ tiêu 
như quãng đường phanh, thời gian phanh, gia tốc 
chậm dần.
Theo QCVN: 09/2011/BGTVT, Quy chuẩn kỹ 
thuật quốc gia về chất lượng an toàn kỹ thuật và 
bảo vệ môi trường đối với ô tô quy định hiệu quả 
phanh chính như sau:
- Hiệu quả phanh chính khi thử trên băng thử.
- Hiệu quả phanh chính khi thử trên đường. 
3.1. Mục đích thử nghiệm quãng đường phanh
Với mục đích kiểm nghiệm đánh giá hiệu quả 
phanh khi sử dụng bàn đạp phanh phụ đối với xe 
ô tô tập lái Toyota Vios kiểu hộp số tự động sản 
xuất lắp ráp tại Việt Nam năm 2012 có lắp bộ điều 
khiển tín hiệu cảm biến chân ga để đóng bướm ga 
ở chế độ không tải (chế độ cầm chừng) khi đạp 
phanh phụ, tác giả tiến hành thử nghiệm đo hiệu 
quả phanh trên đường với chỉ tiêu đo đạt và đánh 
giá là quãng đường phanh.
3.2. Quy trình thử nghiệm quãng đường phanh
Xe thử nghiệm sẽ được thử ở chế độ đầy tải: xe 
chất đầy tải theo quy định, từng vị trí ghế phải có 
người ngồi tương ứng, lốp xe bơm đúng áp suất 
lốp theo quy định, các trang thiết bị, phụ kiện tiêu 
chuẩn được lắp đầy đủ trên xe, nhiên liệu đổ đầy ít 
nhất 2/3 bình. 
Vận tốc thử nghiệm (vận tốc khi bắt đầu phanh): 
v
0
 = 50 km/h 
Quy trình đo: 
+ Bước 1: Lắp đặt thiết bị đánh dấu vị trí bắt 
đầu phanh lên xe, kiểm tra tình trạng hoạt động 
của các thiết bị và điều chỉnh cho đầu đạn đánh dấu 
cách mặt đường khoảng 10 cm. 
Hình 11. Lắp thiết bị đánh dấu vị trí bắt đầu 
phanh vào xe
+ Bước 2: Khởi động động cơ (động cơ hoạt 
động ổn định 10 phút) đưa xe vào vị trí xuất phát. 
+ Bước 3: Khởi hành xe theo đúng quy trình, 
tăng tốc đến vận tốc thử nghiệm, giữ ổn định ở vận 
tốc thử nghiệm 50 km/h (căn cứ đồng hồ tốc độ 
của xe). Tiến hành quá trình phanh xe: người ngồi 
ở ghế phụ đạp bàn đạp phanh phụ hết phanh đến 
khi xe thử nghiệm dừng hoàn toàn trong lúc người 
khiển xe ô tô vẫn giữ chân ga.
+ Bước 4: Tiến hành đo quãng đường phanh từ 
vị trí đánh dấu bắt đầu phanh đến vị trí xe dừng và 
ghi nhận kết quả đo. 
Hình 12. Vị trí bắt đầu phanh
Hình 13. Vị trí xe dừng
3.3. Thử nghiệm xe không lắp bộ điều khiển 
đóng bướm ga (trở về chế độ cầm chừng) khi 
đạp phanh phụ
Thực hiện theo quy trình thử nghiệm phanh, xe 
ô tô tập lái thử nghiệm không lắp bộ điều khiển 
đóng bướm ga khi đạp phanh phụ.
Tiến hành thử nghiệm 10 lần phanh ta có kết 
quả đo quãng đường phanh như sau:
Bảng 1. Kết quả đo quãng đường phanh phụ không 
lắp bộ điều khiển đóng bướm ga mỗi lần thử
Lần 
đo
Quãng đường 
phanh (m)
Vận tốc bắt
đầu phanh (km/h)
1 16,6 50
2 16,7 50
3 17 50
4 16,8 50
5 17,2 50
6 17,4 50
7 16,9 50
8 17,3 50
9 17,1 50
10 17,2 50
52
52
Khoa học Công nghệ - Môi trường
 Số 23, tháng 9/2016
Từ Bảng 1, kết quả đo quãng đường phanh phụ 
không lắp bộ điều khiển đóng bướm ga mỗi lần 
thử ta có:
Giá trị quãng đường phanh trung bình:
Trong đó: 
: Giá trị quãng đường phanh trung bình của 
các lần thử
Sp1,Sp2,Sp3,..,Spn: giá trị quãng đường phanh 
mỗi lần đo
n: số lần thực hiện thử
Độ lệch của kết quả mỗi lần đo so với giá trị 
trung bình được gọi là sai số: 
Bảng 2. Độ lệch của kết quả mỗi lần đo so với giá trị trung bình 
(phanh phụ không lắp hệ thống đóng bướm ga)
Số lần đo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Quãng đường phanh (Spi) 16,6 16,7 17 16,8 17,2 17,4 16,9 17,3 17,1 17,2
 ∆Spi 0,4 0,3 0 0,2 -0,2 -0,4 0,1 -0,3 -0,1 -0,2
Sai số tuyệt đối trung bình:
Như vậy, quãng đường phanh của phanh phụ 
khi không lắp hệ thống đóng bướm ga là: 17 m với 
sai số trung bình ± 0,2m.
3.4. Thử nghiệm xe có lắp bộ điều khiển đóng 
bướm ga (trở về chế độ cầm chừng) khi đạp 
phanh phụ
Thực hiện theo quy trình thử nghiệm phanh, xe 
ô tô tập lái thử nghiệm có lắp bộ điều khiển đóng 
bướm ga khi đạp phanh phụ.
Tiến hành thử nghiệm 10 lần phanh ta có kết 
quả đo quãng đường phanh như sau:
Bảng 3. Kết quả đo quãng đường phanh phụ có lắp 
bộ điều khiển đóng bướm ga mỗi lần thử
Lần đo Quãng đường phanh (m)
Vận tốc bắt
đầu phanh (km/h)
1 12,9 50
2 13,2 50
3 13,5 50
4 13,1 50
5 13,4 50
6 13,3 50
7 13,6 50
8 13,7 50
9 13,2 50
10 13,8 50
Từ Bảng 3, ta có:
Giá trị quãng đường phanh trung bình:
Trong đó, : giá trị quãng đường phanh trung 
bình của các lần thử
Sp1,Sp2,Sp3,..,Spn: giá trị quãng đường phanh 
mỗi lần đo
n: số lần thực hiện thử
Độ lệch của kết quả mỗi lần đo so với giá trị 
trung bình được gọi là sai số:
53
53
Khoa học Công nghệ - Môi trường
 Số 23, tháng 9/2016
Bảng 4. Độ lệch của kết quả mỗi lần đo so với giá trị trung bình 
(phanh phụ có lắp hệ thống đóng bướm ga)
Số lần đo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Quãng đường phanh (Spi) 12,9 13,2 13,5 13,1 13,4 13,3 13,6 13,7 13,2 13,8
 ∆Spi 0,5 0,2 -0,1 0,3 0 0,1 -0,2 -0,3 0,2 -0,4
Sai số tuyệt đối trung bình:
Như vậy, quãng đường phanh của phanh phụ 
khi có lắp hệ thống đóng bướm ga là: 13,4 m với 
sai số trung bình ± 0,2m.
Sau khi xử lý kết quả thử nghiệm đo quãng 
đường phanh bằng phương pháp sai số tuyệt đối 
trung bình, ta có:
Bảng 5. So sánh quãng đường phanh.
Quãng đường 
phanh (m)
Sai số 
trung bình
Hệ thống phanh phụ 
không có bộ điều 
khiển đóng bướm ga 
ở chế độ không tải 
(chế độ cầm chừng) 
khi đạp phanh phụ
17 0,2
Hệ thống phanh phụ 
có bộ điều khiển 
đóng bướm ga ở chế 
độ không tải (chế độ 
cầm chừng) khi đạp 
phanh phụ
13,4 0,2
4. Kết luận
- Bộ điều khiển đóng bướm ga khi đạp phanh 
phụ đã giải quyết được vấn đề khi gặp tình huống 
nguy hiểm. Trong trường hợp học viên lúng túng 
đạp thêm ga thay vì đạp phanh, giáo viên phải sử 
dụng bàn đạp phanh phụ để giảm tốc độ, lúc này 
dù học viên đạp ga thì tốc độ động cơ vẫn chỉ hoạt 
động ở chế độ không tải (chế độ cầm chừng). Do 
đó, bộ điều khiển làm giảm hao mòn cho hệ thống 
phanh, giảm quá tải cho hệ thống truyền lực của xe 
ô tô tập lái, nâng cao độ an toàn chuyển động trong 
quá trình tập lái xe ô tô.
- Bộ điều khiển đóng bướm ga khi đạp phanh 
phụ làm tăng hiệu quả (giảm quãng đường phanh, 
giảm 17-13,4 = 3,6 m với vận tốc bắt đầu phanh 
là 50 km/h, xe đầy tải) cho hệ thống phanh phụ 
trên xe ô tô tập lái khi gặp tình huống nguy hiểm, 
học viên giữ chân ga và giáo viên sử dụng bàn đạp 
phanh phụ để phanh. 
- Bộ điều khiển đóng bướm ga khi đạp phanh 
phụ được chế tạo từ các linh kiện điện tử và các 
vi mạch in có nhiều trên thị trường nên có kết cấu 
nhỏ gọn, giá thành rẻ, dễ lắp đặt, dễ sửa chữa thay 
thế. Bộ điều khiển này phù hợp cho các xe tập lái 
đời mới có hệ thống điều khiển bướm bằng điện tử 
thông minh ETCS-i.
Tài liệu tham khảo
Bộ Giao thông Vận tải. 2012. Thông tư số 46/2012/TT-BGTV ngày 07 tháng 11 năm 2012 quy định về đào 
tạo, sát hạch cấp giấy phép lái xe cơ giới đường bộ, tr.5.
Bộ Giao thông Vận tải. 2014. Thông tư số 85/2014/TT-BGTV ngày 31 tháng 12 năm 2014 quy định về cải 
tạo phương tiện giao thông cơ giới đường bộ, tr.3.
Công ty Ô tô Toyota Việt Nam, Hướng dẫn sử dụng ôtô Vios.
Nguyễn, Doãn Ý. 2009. Xử lý số liệu thực nghiệm trong kỹ thuật. Nhà Xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 
tr. 8-25.
Nguyễn, Viết Nguyên. 2005. Giáo trình linh kiện điện tử và ứng dụng. Nhà Xuất bản Giáo dục, tr. 31-69.
Phạm, Hữu Nam. 1991. “Nghiên cứu phương pháp đánh giá hiệu quả phanh”. Luận án Phó Tiến sỹ Khoa 
học Kỹ thuật, tr. 12-17.
QCVN: 09/2011/BGTVT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi 
trường đối với ô tô, tr. 10-12.
Tạ, Duy Liêm. Công nghệ cơ điện tử trong ngành chế tạo ôtô.
TOYOTA. 2003. TEAM21 Technical Education For Automotive Mastery.