ระบบกระจายแรงเบรกด้วยอิเล็คทรอนิคส์ EBD คืออะไร?

ระบบกระจายแรงเบรกEBD คืออะไร?

ความปลอดภัยในการขับขี่ถือว่าเป็นสิ่งสำคัญในอุตสาหกรรมผลิตรถยนต์มาหลายปี บริษัทผู้ผลิตรถยนต์ต้องทุ่มเทเงินหลายพันล้านบาท เพื่อทำการวิจัยเกี่ยวกับเรื่องของความปลอดภัย พร้อมกับพัฒนาอุปกรณ์ต่างๆที่เกี่ยวข้อง ซึ่งเป็นผลทำให้มีการปรับปรุงระบบปลอดภัยในรถยนต์ให้ดีขึ้น ประสิทธิภาพสูงขึ้น และราคาถูกลง จนสามารถนำมาใช้งานรถยนต์ระดับกลางและเริ่มต้นได้ นั่นก็ช่วยให้เราสามารถเลือกซื้อรถที่มีระบบความปลอดภัยตึกมาด้วยได้ง่ายมากยิ่งขึ้น
ในรถยนต์รุ่นใหม่ๆจะใช้เทคโนโลยีความปลอดภัยของรถยนต์โดยมีพื้นฐานมาจากโปรแกรมคอมพิวเตอร์ และวงจรไฟฟ้าขนาดเล็ก ซึ่งจะทำหน้าที่ในการตรวจจับ ปฏิกิริยาของรถและการกระทำต่างๆของผู้ขับ หลังจากนั้นก็จะทำการคำนวณและพยายามแก้ไขปัญหาเบื้องต้น เพื่อให้รถและผู้โดยสารมีความปลอดภัย การพัฒนาทางด้านความปลอดภัยที่มีความสำคัญที่สุดคือการปรับปรุงระบบเบรค ประสิทธิภาพในการหยุดรถถือว่าเป็นสิ่งสำคัญในการป้องกันอุบัติเหตุ เราจะเห็นได้ว่าระบบเบรกป้องกันล้อล็อกหรือ abs จะพบได้ในรถยนต์เกือบทุกรุ่น แวะในรถยนต์บางรุ่นก็จะเพิ่มอุปกรณ์ความปลอดภัยเข้าไปอีกอย่างเช่นระบบควบคุมการลื่นไถลแบบอิเล็กทรอนิกส์ (ESC) ระบบเหล่านี้จะคอยทำงานควบคู่กันไปและช่วยเตือนคนขับเพื่อให้สามารถหยุดรถก่อนที่จะเกิดอุบัติเหตุ

EBD (Electronic Brake Force Distribution) หรือระบบกระจายแรงเบรกด้วยอิเล็กทรอนิกส์ ถือว่าเป็นระบบที่ดีที่สุดในตอนนี้ ที่เข้ามาทำงานร่วมกับระบบเบรคป้องกันล้อล็อก(ABS) EBDมาจากนิยามเบื้องต้นว่า “ล้อแต่ละล้อต้องการแรงเบรคที่ไม่เท่ากัน”

จากหลักการที่ว่าน้ำหนักของตัวรถจะถูกรองรับด้วยล้อทั้ง4 น้ำหนักที่ลงในแต่ละล้อก็ไม่เท่ากันขึ้นอยู่กับว่าเราวางสัมภาระไว้ตรงไหนมากกว่ากัน ในบางล้ออาจจะต้องรับภาระมากกว่าล้ออื่นๆ ซึ่งก็จะต้องการแรงเบรกมากกว่าด้วยเพื่อให้สามารถหยุดรถได้และไม่เสียการควบคุม  นอกเหนือจากนี้ในระหว่างที่ทำการเบรกน้ำหนักในแต่ละล้อก็จะมีการเปลี่ยนแปลงได้ ซึ่งแรงเบรคก็ควรจะปรับเปลี่ยนตามน้ำหนักในแต่ละล้อได้ในทันที ระบบEBD สามารถรับรู้ถึงน้ำหนักในแต่ละล้อได้และนอกจากนี้ยังสามารถกระจายแรงเบรกตามน้ำหนักในแต่ละล้อได้ และสามารถปรับเปลี่ยนแปลงแรงเบรคให้เหมาะสมกับน้ำหนักที่เปลี่ยนแปลงไปในแต่ละรอได้ทันที

หลักการทำงานของระบบกระจายแรงเบรกด้วยอิเล็กทรอนิกส์

ระบบกระจายแรงงเบรค-EBD

ยางทำงานด้วยแรงเสียดทาน เมื่อเราเหยียบคันเร่งจะเกิดแรงเสียดทานระหว่างยางกับพื้นผิวถนนทำให้รถเคลื่อนที่ไปข้างหน้า ในทางกลับกันเมื่อเราเหยียบเบรกแรงเสียดทานระหว่างยางกับถนน ก็จะทำให้รถค่อยๆหยุด นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมเวลารถวิ่งบนพื้นผิวที่เป็นน้ำแข็ง โคลน ถนนเปียก จึงเกิดจากเคลื่อนที่ไปข้างหน้าได้ยากและควบคุมรถได้ยากกว่าและในทางกลับกันเวลาเบรคก็จะยากกว่าด้วยเช่นกัน
แรงเสียดทานที่เกิดขึ้นจะช่วยให้รถสามารถเคลื่อนที่ไปตามทิศทางที่เราต้องการ ถ้าไม่มีแรงเสียดทานหรือแรงเสียดทานมีค่าน้อยระหว่างพื้นผิวของถนนกับยางรถยนต์ ก็จะส่งผลให้รถลื่นได้ง่ายและเราไม่สามารถควบคุมรถได้

ดังนั้นสิ่งสำคัญในการขับขี่อย่างปลอดภัยก็คือการรักษาแรงเสียดทานระหว่างล้อกับพื้นผิวถนนไว้ ซึ่งอาจจะมีหลายตัวแปร ที่ทำให้รถ สูญเสียแรงเสียดทานไป อย่างเช่นการขับรถบนถนนเปียก การขับรถบนผิวที่เป็นโคลน การขับรถบนถนนที่ปกคลุมไปด้วยน้ำแข็ง หรือการใช้เบรกอย่างรุนแรง

น้ำหนักของตัวรถและสิ่งของที่เราบรรทุกจะทำให้เกิดแรงเหวี่ยงหรือโมเมนตัม ทำให้รถเคลื่อนที่ไปข้างหน้าด้วยความเร็ว ซึ่งการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าด้วยความเร็วกว่าล้อที่หมุนอยู่ ในสภาวะแบบนี้เราจะเรียกว่าล้อล็อค ซึ่งเป็นอีกหนึ่งเหตุผลที่ทำให้รถเกิดอุบัติเหตุได้ อีกหนึ่งเหตุผลเกิดจากยางหมดสภาพไม่มีแรงยึดเกาะพื้นผิวของถนน จึงทำให้ยางไม่มีแรงเสียดทานทำให้ยางยังคงเคลื่อนที่ไปตามทิศทางที่เกิดแรงเหวี่ยงจากตัวรถ ซึ่งถ้าเราต้องการหักพวงมาลัยเพื่อเปลี่ยนทิศทาง ตัวรถยังคงพุ่งไปด้านหน้าจะไม่เลี้ยวตามที่เราหักพวงมาลัย นี่จึงเป็นจุดเริ่มต้นของการลื่นไถลไปของตัวรถและมีโอกาสพลิกคว่ำ

หัวใจหลักในการหลีกเลี่ยงการลื่นไถลของตัวรถคืออัตราส่วนการลื่น(Slip Ratio) หรือความแตกต่างระหว่างความเร็วของรถที่กำลังเคลื่อนที่กับความเร็วของล้อที่กำลังหมุนอยู่ ระบบป้องกันล้อล็อก(ABS) สามารถรับรู้อัตราส่วนการลื่นของล้อแต่ละล้อได้ ตัวโมดุลเบรกจะทำหน้ากำหนดแรงเบรกในแต่ละล้อให้สัมพันธ์กับอัตราส่วนการลื่นที่เกิดขึ้น เพื่อป้องกันการลื่นไถลของตัวรถ

เมื่อรถเริ่มชลอความเร็วลงน้ำหนักจะถูกถ่ายเทไปยังด้านหน้า ในรถที่เป็นเครื่องยนต์วางหน้า น้ำหนักที่ถ่ายเทมาด้านหน้า รวมกับน้ำหนักของเครื่องยนต์จะทำให้ล้อหน้ามีแรงยึดเกาะเพิ่มมากขึ้น ส่วนล้อหลังแรงยึดเกาะก็จะน้อยลง จึงทำให้เกิดอาการล้อล็อคที่ล้อหลัง ในระหว่างการเบรค เมื่อล้อหลังเกิดการลื่นไถล ก็จะทำให้รถเกิดอาการส่ายไปมา จนกระทั่งเกิดการหมุนได้เลย ในรถยนต์รุ่นเก่าๆระบบเบรคจะมีวาล์วแบ่งแรงเบรคมาให้เลย ซึ่งจะช่วยให้ แบ่งแรงเบรคระหว่างหน้ากับหลังได้อย่างเหมาะสม สำหรับรถรุ่นใหม่ๆที่มีระบบ ABS ตัววาล์ว แบ่งแรงเบรคจะไม่มีนำกลับมาใช้สำหรับแก้ปัญหานี้

จึงมีการนำระบบกระจายแรงเบรกแบบอิเล็กทรอนิกส์(EBD) เข้ามาใช้งานระบบคอมพิวเตอร์ที่ใช้ควบคุมระบบเบรกนี้จะเรียกว่า ECU จะเข้ามาควบคุมและกระจายแรงเบรกตามอัตราส่วนการลื่น ในแต่ละล้ออย่างอิสระต่อกัน ในกรณีที่ล้อหลังกำลังจะเริ่มหมุนจนทำให้เกิดอันตรายกับผู้ขับขี่ระบบคอมพิวเตอร์จะลดแรงเบรคของล้อนั้นลงและจะเพิ่มแรงเบรกที่ล้ออื่นๆเพื่อให้ความเร็วของล้อใกล้เคียงกัน ระบบ EBD ยังมีประโยชน์ในการที่เราขับรถแล้วเบรคในโค้งด้วย เมื่อรถกำลังวิ่งอยู่ในโค้งล้อด้านในจะมีความเร็วน้อยกว่าล้อด้านนอกในกรณีที่เราเบรคกะทันหันจะ จะทำให้ล้อด้านในมีโอกาสล็อคได้ง่าย ซึ่งเป็นสาเหตุให้รถเกิด Oversteer หรือมุดโค้งได้ ระบบ EBD จะจับได้ว่าเกิดการหมุนของล้อด้านในจึงลดแรงเบรคลง เพื่อให้สมดุลกับล้อด้านนอก

ส่วนประกอบของระบบกระจายแรงเบรกด้วยอิเล็กทรอนิกส์

อุปกรณ์ต่างๆที่ใช้ในระบบกระจายแรงเบรกด้วยอิเล็กทรอนิกส์จะมีความคล้ายคลึงกับระบบป้องกันล้อล็อกหรือ ABS
จะแตกต่างก็แค่เพียงโปรแกรมที่ใช้ในการควบคุม ระบบ EBD จะมีชิ้นส่วนที่แตกต่างเพียง 3 ชิ้นส่วน ด้วยกัน เซ็นเซอร์ ที่สามารถคำนวณ อัตราส่วนการหมุนของแต่ละล้อ วาล์วที่ทำหน้าที่ควบคุมแรงเบรคในแต่ละล้อ และกล่องควบคุมที่สามารถคำนวณปริมาณแรงเบรคที่ต้องการได้

EBD-ระบบกระจายแรงเบรค
อุปกรณ์ของระบบEBD

เซ็นเซอร์จับความเร็ว Speed Sensors


ในการคำนวณหาอัตรา การหมุนของของล้อ ระบบ ebd ต้องการ ข้อมูล 2 อย่าง คือ ความเร็วในการหมุนของล้อ และความเร็วของรถ ถ้าเซ็นเซอร์จับได้ว่าความเร็วของล้อที่หมุน ล้อใดล้อหนึ่งช้ากว่าความเร็วของรถที่เคลื่อนที่ไป นั่นหมายถึงว่าล้อกำลังจะลื่นและอาจเป็นสาเหตุทำให้รถเกิดการลื่นไถลได้ เซ็นเซอร์ที่อยู่ในตำแหน่งของแต่ละล้อจะทำหน้าที่ในการคำนวณความเร็วของล้อ แต่รถจะไม่มีเซ็นเซอร์เฉพาะที่คอยวัดการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าของตัวรถในทางกลับกันการวัดความเร็วของรถจะมาจากค่าเฉลี่ยของล้อทั้ง 4 แล้วมาทำการประมาณความเร็วของรถอีกที

โมดุลควบคุมแรงเบรก


แรงเบรกที่ใส่จะเกิดจากแรงดันไฮดรอลิคของน้ำมันเบรค ซึ่งปั๊มจะทำหน้าที่ในการส่งแรงเบรกไปยังเบรคแต่ละตัว ระบบ EBD จะควบคุมปริมาณน้ำมันเบรคที่ไปแต่ละล้อผ่านวาล์วควบคุมด้วยอิเล็กทรอนิกส์

กล่องควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ (ECU)

ECU คือคอมพิวตอร์ขนาดเล็กที่มีอยู่ในระบบเบรกป้องกันล้อล็อก(ABS) ตัวกล่อง ECU จะรับสัญญาณมาจากเซ็นเซอร์จับความเร็วที่ล้อ แล้วมาคำนวณอัตราการลื่นของล้อแต่ละล้อ แล้วสั่งการไปยังโมดุลควบคุมแรงเบรค เพื่อจ่ายแรงดัน เบรคไปยังล้อแต่ละล้อให้มีความสมดุลและอยู่ในช่วงที่กำหนด

ระบบ EBD ส่วนมากจะมาพร้อมกับเซ็นเซอร์จับการโยกเอียง(Yaw Sensor) ซึ่งจะทำหน้าที่ในการจับการหมุน การโยกเอียงของตัวรถในขณะเลี้ยว โดยการเปรียบเทียบกับองศาของพวงมาลัย เซ็นเซอร์จับองศาของพวงมาลัย เพื่อดูว่ารถกำลังมุดโค้งอยู่(Oversteer)หรือกำลังจะแหกโค้ง(Understeer) ระบบ ebd สามารถทำให้พวงมาลัยกลับมา เลี้ยว ได้อย่างถูกต้อง โดยการ ควบคุมเบรคหลัง ในกรณีที่รถกำลังจะมุดโค้ง เบรคล้อหลังด้านในโค้งจะทำงาน ซึ่งจะเป็นการเพิ่มการหมุนของรถ ทำให้หน้ารถ สายออกมาจากโค้ง ถ้ารถกำลังจะแหกโค้ง ตัวเบรคหลังด้านนอกจะทำงาน จะช่วยลดการหมุนของตัวรถ ทำให้รถถูกดึงกลับมาสู่สภาพปกติ ตัวเซ็นเซอร์จับการโยกเกียร์เฟืองยังสามารถทำงานร่วมกับ ระบบ ควบคุมเสถียรภาพแบบอิเล็กทรอนิกส์ หรือ esc เพื่อป้องกันรถพลิกคว่ำ ได้

ข้อดีของระบบกระจายแรงเบรกด้วยอิเล็กทรอนิกส์


สมมุติว่าเรากำลังขับรถมาที่ความเร็วสัก 80 กิโลเมตรต่อชั่วโมง แล้วเจอสิ่งกีดขวางอยู่บนท้องถนนหรือหลุมขนาดใหญ่อยู่บนท้องถนนอย่างกะทันหัน จึงทำให้เราต้องเหยียบเบรคทันที เพื่อหลีกเลี่ยงที่จะชน หรือตกลงไปในหลุมนั้น ในขณะที่เรากำลังเหยียบเบรคโดยสัญชาตญาณเราจะหักพวงมาลัยเพื่อหลบสิ่งกีดขวางนั้นด้วย ถ้าเป็นระบบเบรคแบบเก่า เราจะเจอกับสภาวะที่ว่าน้ำหนักตัวของรถ จะยังคงพาให้รถตรงเข้าไป ที่สิ่งกีดขวางนั้นเมื่อเราหักเลี้ยวพวงมาลัยแล้วเบรคไปด้วยล้อก็จะมีโอกาสล็อค ทำให้รถเกิด overstressหรือมุดโค้ง รถก็จะสูญเสียการควบคุมและสุดท้ายก็ควบคุมรถไม่ได้ จนอาจชนเข้ากับสิ่งกีดขวางหรือพลิกคว่ำได้ ถ้าเป็นรถที่มีระบบ EBD ตัวคอมพิวเตอร์จะจับได้ว่าล้อหลังด้านในเกิดการล็อคก็จะสั่งงานไปยังโมดุลเบรกให้ลดแรงดันเบรกลง เมื่อลดแรงดันเบรกลง ล้อก็จะกลับมาและทำให้สามารถควบคุมรถได้ จนในที่สุดก็จะสามารถควบคุมรถให้หลบสิ่งกีดขวางได้

ถ้าเราขับรถไปบนพื้นถนนเปียก ในกรณีนี้รถอาจจะเกิดลื่นไถลได้ง่าย ซึ่งระบบ EBD ก็ไม่สามารถจับได้ว่าถนนเปียกหรือไม่ แต่มันสามารถทำงานได้โดยการจับอัตราส่วนการลื่นของล้อเทียบกับความเร็วของรถ ในกรณีที่ล้อใดล้อหนึ่งมีอัตราการลื่นที่แตกต่างกัน เช่นล้อเกิดตกอยู่ในโคลน ระบบก็จะจับได้ว่าอัตราการลื่นในล้อนั้นไม่เท่ากับล้ออื่น ถึงแม้ระบบจะไม่สามารถทำให้รถหยุดได้ในทันทีแต่ ระบบ EBD จะพยายามปรับแรงดันเบรกให้สามารถเบรคได้อย่างปลอดภัยเท่าที่จะเป็นไปได้


ส่วนข้อดีข้อสุดท้ายคือ ถ้ารถเรามีการบรรทุกสัมภาระไว้ที่ด้านหลังของตัวรถ นั่นหมายความว่าน้ำหนักลงที่ล้อหลังมากขึ้นทำให้ล้อหลังมีแรงยึดเกาะมากขึ้น ซึ่งก็จะมีแรงเบรกมากขึ้นเช่นกัน ถ้าเป็นระบบแบ่งแรงเบรคแบบรุ่นก่อนๆ จะไม่สามารถจับได้ว่ามีน้ำหนักลงที่ด้านหลัง การกระจายแรงเบรกก็ยังคงเป็นแบบรถเปล่า สำหรับระบบ EBD ที่มีน้ำหนักบรรทุกอยู่ด้านหลัง ตัว EBD ก็ไม่สามารถตรวจจับได้ว่ามีการบรรทุกหรือมีน้ำหนักเพิ่มขึ้นที่ด้านหลังหรือตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่ง แต่ระบบจะสามารถรับรู้ได้จากอัตราการลื่นของล้อแต่ละล้อ จึงทำให้สามารถกระจายแรงเบรกที่เหมาะสมในแต่ละสภาวะของได้

จะเห็นได้ว่าการขับขี่อย่างปลอดภัยเป็นสิ่งสำคัญต่อทุกๆคน ไม่ว่าจะเป็นตัวคนขับเอง ผู้โดยสาร หรือแม้กระทั่งผู้คนที่ใช้ถนนร่วมกัน เทคโนโลยีกระจายแรงเบรกด้วยอิเล็กทรอนิกส์และระบบเบรกป้องกันล้อล็อก ถ้าทำงานร่วมกับ เทคโนโลยีความปลอดภัย อื่นๆเช่น ระบบควบคุมการลื่นไถล่ และระบบรักษาเสถียรภาพแบบอิเล็กทรอนิกส์ จะทำให้ มาตรฐานในการขับขี่อย่างปลอดภัยมีเพิ่มมากขึ้นซึ่งจะช่วยให้ตัวเราและครอบครัวเรามีความปลอดภัยในการใช้รถใช้ถนนมากยิ่งขึ้น