Tổng quan về hệ thống điện trên ô tô

Cấu tạo hệ thống hệ thống điện ô tô

Máy phát điện

Máy phát điện giúp tạo ra dòng điện cung cấp cho ắc quy và toàn bộ hệ thống, thiết bị điện trên xe. Máy phát điện có 3 nhiệm vụ chính: phát điện, biến dòng điện xoay chiều thành một chiều, chỉnh điện áp đầu ra. Tương ứng với các nhiệm vụ này, máy phát điện cũng có 3 bộ phận chính: phát điện, chỉnh lưu và hiệu chỉnh điện áp.

Hoạt động của máy phát điện ô tô dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Máy phát được dẫn động bởi trục khuỷu động cơ. Khi động cơ hoạt động, trục khuỷu quay sẽ dẫn động nam châm điện trong máy phát quay theo. Từ đó tạo ra từ trường tác động lên cuộn dây ứng điện bên trong stator làm phát sinh ra dòng điện.

Dây điện giúp kết nối và truyền tải dòng điện từ máy phát hay ắc quy đến toàn bộ hệ thống điện trên ô tô. (Ảnh minh họa).

Ắc quy

Ắc quy ô tô có nhiệm vụ lưu trữ nguồn điện từ máy phát điện và cung cấp ngược lại giúp xe khởi động cũng như duy trì hoạt động của các thiết bị điện khi xe không nổ máy, máy phát điện chưa hoạt động. Bên cạnh đó, ắc quy còn hỗ trợ cấp điện cho một số thiết bị trong trường hợp sử dụng dòng vượt quá dòng định mức cho phép của máy phát.

Trong điều kiện lý tưởng, tuổi thọ của đa số bình ắc quy ô tô ở mức 100.000 km hoặc 4 - 5 năm. Tuy nhiên khi sử dụng thực tế, tuổi thọ ắc quy thường tầm 2 - 4 năm tuỳ vào thói quen sử dụng xe, chế độ bảo dưỡng, nhiệt độ…

Người dùng nên lưu ý kiểm tra, bảo dưỡng và thay thế ắc quy định kỳ.

Máy khởi động

Máy khởi động (còn gọi là máy đề, bộ đề hay củ đề) có nhiệm vụ làm quay trục khuỷu động cơ để khởi động động cơ ô tô. Bởi muốn động cơ khởi động thì trục khuỷu phải quay đến một tốc độ nhất định.

Cấu tạo máy khởi động ô tô gồm có một motor điện một chiều. Khi người lái bật chìa khoá xe/nhấn nút khởi động, ắc quy sẽ cấp điện, motor hoạt động làm quay trục khuỷu động cơ. Thông thường để nổ máy xe, trục khuỷu phải quay từ 40 - 60 vòng/phút với xe máy xăng, 80 - 100 vòng/phút với xe máy dầu.

Bình ắc quy là hệ thống điện quan trọng. (Ảnh minh hoạ).

Dây điện

Dây điện giúp kết nối và truyền tải dòng điện từ máy phát hay ắc quy đến toàn bộ hệ thống điện trên ô tô. Với mỗi hệ thống, thiết bị điện, dây dẫn sẽ có màu sắc, ký hiệu khác nhau để dễ dàng phân biệt khi cần kiểm tra, sửa chữa.

Relay và cầu chì

Relay (rơ-le) là một loại công tắc giúp tự động đóng ngắt mạch điện điều khiển, điều khiển hoạt động của mạch điện động lực. Còn cầu chì có nhiệm vụ tự động đóng ngắt dòng điện trên hệ thống dây dẫn khi xảy ra hiện tượng quá dòng. Cả hai thiết bị này đều nhằm bảo vệ an toàn cho hệ thống điện trên xe ô tô.

Nhà sản xuất thường bố trí relay và cầu chì chung với nhau thành cụm nằm trong hộp cầu chì. Đa phần xe ô tô có hai hộp cầu chì. Một là hộp cầu chì động cơ nằm ở bên dưới nắp capo, gần ắc quy xe. Cái còn lại là hộp cầu chì điện thân xe nằm ở dưới taplo xe, trong khoang nội thất.

Cách thức hoạt động của hệ thống điện trên xe ô tô

Hệ thống điện trên ô tô có cách thức hoạt động tương tự đối với mọi dòng xe ô tô.

Đầu tiên, khi người sử dụng vận hành chìa khóa để khởi động động cơ máy khởi động sẽ sử dụng điện năng từ ắc quy phụ để khởi động động cơ.

Hệ thống đánh lửa được điều khiển bởi bộ điều khiển trung tâm, sử dụng năng lượng điện từ ắc quy để tạo thành tia lửa điện.

Hỗn hợp không khí và nhiên liệu được đốt cháy trong buồng đốt thông qua tia lửa điện sinh ra công suất và khởi động động cơ.

Sau khi khởi động, bình ắc quy sẽ được nạp lại điện bằng máy phát và dự trữ lại năng lượng, đồng thời các hệ thống điện trên xe sẽ được cung cấp điện năng để hoạt động.

Các hệ thống điện - điện tử trên ô tô cơ bản nhất

Hệ thống khởi động

Hệ thống khởi động trên ô tô hay còn gọi là thiết bị khởi động (start), có vai trò quan trọng giúp động cơ đốt trong của xe có thể bắt đầu hoạt động. Vì động cơ đốt trong không thể tự khởi động nên cần phải có một hệ thống tạo ra ngoại lực để khởi động nó. Hệ thống này hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển đổi năng lượng hóa học lưu trữ trong ắc quy thành điện năng và sau đó thành năng lượng cơ năng thông qua mô tơ điện để làm quay trục khuỷu động cơ.

Hệ thống nạp điện

Hệ thống nạp điện trên ô tô có chức năng cung cấp điện năng cho các thiết bị tiêu thụ điện khi động cơ hoạt động hay khi động cơ chưa hoạt động. Trên xe có rất nhiều thiết bị tiêu thụ điện trong đó có cả thiết bị an toàn hay các hệ thống tiện ích trên ô tô, Do đó, hệ thống nạp điện của xe luôn hoạt động và duy trì điện áp để đảm bảo cung cấp điện năng trên xe.

Cấu tạo của hệ thống nạp điện thường bao gồm máy phát điện, bộ điều áp, ắc quy, khóa điện, hệ thống điều khiển và đèn báo sạc.

Hệ thống đèn chiếu sáng và tín hiệu

Đèn chiếu sáng và các đèn chỉ thị tín hiệu rất cần thiết đối với phương tiện di chuyển đường xa và vào buổi tối. Hệ thống đèn chiếu sáng cần hoạt động trong tình trạng tốt để đảm bảo sự tập trung, an toàn của người điều khiển cũng như báo hiệu cho các xe khác, bao gồm đèn xi-nhan, đèn cảnh báo lùi xe, đèn pha...

Hệ thống này được đặt ở cả phần đầu, thân, đuôi xe và trong cabin. Các chế độ đèn tín hiệu có thể khác nhau tùy theo hãng xe nhưng buộc phải tuân theo quy tắc nhất định để người điều khiển phương tiện khác có thể quan sát và hiểu được. Các xe được tích hợp công nghệ đèn hiện đại giúp chủ xe dễ dàng chạy trong thời tiết xấu như sương mù, khói bụi mịn. 

Hệ thống điều khiển điều hòa không khí

Ngoài tác dụng chính là điều chỉnh nhiệt độ không khí bên trong xe ô tô, hệ thống điều khiển điều hoà không khí còn giúp lưu thông không khí trong xe. Hệ thống điều hòa còn có chức năng sấy kính, chống đọng sương trong thời tiết lạnh khi nhiệt độ trong xe cao hơn nhiệt độ ngoài trời.

Phân loại điều hoà không khí theo phương thức điều khiển:

Điều hoà tự động

Điều hòa chỉnh tay

Hệ thống phanh điều khiển điện tử

Hệ thống phanh điều khiển điện tử được sử dụng nhằm tăng hiệu quả phanh của xe.

Các bộ phận cấu tạo của hệ thống điều khiển phanh bao gồm: bộ điều khiển phanh tay điện tử, cơ cấu chấp hành phanh tay điện tử, công tắc phanh tay, đèn hiển thị. Ngoài ra, hệ thống phanh điện tử còn cần đến các bộ phận hỗ trợ khác gồm: điều khiển ABS (Anti – Lock Brake System), cảm biến chân phanh, cảm biến bàn đạp ly hợp, công tắc AUTO HOLD.

Hệ thống lái điện tử

Hệ thống lái điện tử còn được gọi là hệ thống lái trợ lực điện được gọi tắt là EPS (Electric Power Steering). Thông qua mô-tơ, hệ thống lái điện tử được sử dụng để bổ trợ lực đánh lái thông qua cơ cấu dẫn động lái. Hệ thống lái trợ lực điện EPS giúp việc điều khiến tay lái nhẹ nhàng, đơn giản và mượt mà hơn khi đánh lái, di chuyển ở tốc độ thấp và đảm bảo an toàn, tính ổn định khi đánh lái ở tốc độ cao.

Hệ thống mã hóa khóa động cơ và chống trộm

Để đảm bảo tính an toàn và tiện ích trên ô tô, hệ thống mã hóa động cơ được trang bị trên xe. Bằng việc nhận dạng chìa khoá có mã ID đã được đăng ký trùng với mã nhận diện được ghi trên xe. Hệ thống sẽ không cho phép xe khởi động khi mã ID của chìa khóa không trùng khớp với mã nhận diện.

Hệ thống điều khiển xe hybrid (xăng lai điện)

Hệ thống điều khiển xe hybrid được sử dụng trên dòng xe sử dụng song song 2 nguồn năng lượng từ động cơ sử dụng nhiên liệu hóa thạch (động cơ xăng, diesel, khí gas,...) và động cơ điện.

Khi xe hoạt động ở dải tốc độ thấp hoặc chế độ tải nhẹ, động cơ điện sẽ hoạt động để dẫn động bánh xe thông qua năng lượng điện từ pin cao áp Hybrid. Khi xe cần nhiều động năng hay chế độ tải cao, động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu hóa thạch sẽ hoạt động để bổ sung công suất cho xe, đảm bảo vận hành theo yêu cầu của người điều khiển.

Hệ thống định vị toàn cầu GPS

Hiện nay, hệ thống định vị toàn cầu GPS đã được trang bị trong rất nhiều hãng xe và dòng xe. Thông qua các thiết bị thông minh, sóng, và tín hiệu vệ tinh; GPS (Global Positioning System) sẽ xác định chính xác hành trình di chuyển, vị trí và tốc độ của ô tô. Hệ thống giúp nhiều chủ xe tìm lại xe khi bị mất trộm, có thể an tâm hơn khi theo dõi được trên điện thoại.

Hệ thống điện ô tô là một trong những bộ phận có nhiệm vụ cốt yếu cho sự vận hành của xe. Khi xảy ra vấn đề, chủ phương tiện cần nhanh chóng kiểm tra và tìm ra nguyên nhân hỏng hóc