Tìm hiểu về hệ thống điện Ô tô – 12 bộ phận điện và điện tử phổ biến trên trên xe

Nếu như hệ thống động cơ được ví như “trái tim” của Ô tô, thì hệ thống điện chính là bộ não và mạch máu giúp Ô tô có thể vận hành. Ngày nay, trên những chiếc ô tô hiện đại, hệ thống điện can thiệp vào hầu hết tất cả hoạt động trên một chiếc xe. Từ hệ thống đơn giản như khởi động, cung cấp điện, đánh lửa đến những hệ thống như phanh, tay lái, cảm biến,..

Hệ thống điện và điện tử trên Ô tô bao gồm các bộ phận sau:

• Hệ thống khởi động
• Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu
• Hệ thống nạp điện
• Hệ thống điều khiển động cơ
• Hệ thống điện phụ: nâng kính, gạt nước, khóa cửa, điều khiển từ xa,…
• Hệ thống điều khiển điều hòa không khí
• Hệ thống phanh điều khiển điện tử
• Hệ thống lái điện tử EPS
• Hệ thống mã hóa khóa động cơ và chống trộm
• Hệ thống điều khiển xe điện tử ECU
• Hệ thống điều khiển xe hybrid
• Hệ thống định vị toàn cầu GPS

Chăm xế cưng sẽ giới thiệu đến các bạn chi tiết về hệ thống điện và điện tử trên Ô tô nhé!

1. Hệ thống khởi động

Như các bạn đã biết, động cơ trên Ô tô không thể tự khởi động được. Nếu không có sự trợ giúp từ hệ thống khởi động. Vậy ”Hệ thống khởi động là gì”?

Hệ thống khởi động là thiết bị tạo ra ngoại lực thường là Động cơ hay mô-tơ điện một chiều, thông thường gọi là mô-tơ đề. Bộ khởi động hoạt động nhờ nguồn điện mà hệ thống Ắc-quy cung cấp. 

Để khởi động động cơ thì trục khuỷu phải quay nhanh hơn tốc độ quay tối thiểu. đối với động cơ xăng hệ thống khởi động phải đạt từ 40 -60 vòng/ phút, từ 80 – 100 vòng/phút đối với động cơ Diesel.

Cấu tạo hệ thống khởi động

Động cơ khởi động loại giảm tốc gồm có các bộ phận sau đây:

• Công tắc từ
• Phần ứng (lõi của mô tơ khởi động)
• Vỏ máy khởi động
• Chổi than và giá đỡ chổi than
• Bộ truyền bánh răng giảm tốc
• Ly hợp khởi động
• Bánh răng bendix và then xoắn.

✅ Có thể bạn quan tâm: Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống khởi động trên ô tô

2. Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu

Hệ thống đèn chiếu sáng Ô tô được chia theo công năng sử dụng ví dụ như chiếu sáng, báo hiệu, thông báo,…

Hệ thống đèn trước

Đây là hệ thống cơ bản và quan trọng nhất trên xe. Nhằm đảm bảo điều kiện làm việc cho người lái ô tô nhất là vào ban đêm và bảo đảm an toàn giao thông. Đèn đầu phải có cường độ sáng lớn nhưng không làm lóa mắt tài xế xe chạy ngược chiều. 

Đèn đầu có hai chế độ: chiếu xa từ 180 – 250m và chiếu sáng gần từ 50 – 75m. Đèn đầu là một trong những thiết bị tiêu thụ công suất lớn trên ô tô. Ở chế độ chiếu xa là 45 – 70W, ở chế độ chiếu gần là 35 – 40W.

Hệ thống đèn hậu

Dùng làm dấu hiệu cho xe phía sau biết kích thước và khoảng cách với  xe bạn vào ban đêm

Đèn sương mù

• Đèn sương mù trước:

Trong thời tiết sương mù, nếu sử dụng đèn chiếu sáng bình thường, có thể tạo ra vùng ánh sáng chói phía trước gây trở ngại cho các xe đối diện và người đi đường. Khi bạn sử dụng đèn sương mù sẽ giảm được tình trạng này. 

• Đèn sương mù sau:

Đèn này dùng để báo hiệu cho các xe phía sau nhận biết trong điều kiện tầm nhìn hạn chế. Khi đèn sương mù hoạt động, đèn báo taplo sẽ có biểu tượng thông báo

Hệ thống đèn xi nhan và báo nguy hiểm

Có nhiệm vụ ra tín hiệu báo rẽ, báo nguy hiểm đột ngột. Và báo tình trạng hư xe đang hư hỏng trên đường, cho các xe cùng chiều và ngược chiều tránh

Hệ thống DRL (Đèn định vị ban ngày)

Với hệ thống này, chỉ có đèn trước hoặc đèn hậu tự động bật sáng khi động cơ nổ máy ở ban ngày 

Ở một số nước vì lý do an toàn theo luật quy định bắt buộc phải có hệ thống này trên xe. Tuổi thọ của bóng đèn sẽ bị rút ngắn nếu đèn bật liên tục với cường độ sáng như ban đêm. Để nâng cao tuổi thọ của đèn, mạch điện được thiết kế sao cho cường độ sáng của đèn giảm đi khi hệ thống đèn định vị ban ngày  hoạt động.

✅ Có thể bạn quan tâm: Các loại đèn trên Ô tô ngày nay

3. Hệ thống nạp điện

Trên Ô tô ngày nay đều được trang bị hệ thống và thiết bị điện để đảm bảo các tính năng an toàn và tiện nghi cho người sử dụng. Các thiết bị này luôn cần đến điện năng trong suốt thời gian hoạt động và cả khi động cơ đã dừng. Tuy nhiên ắc quy Ô tô chỉ chứa một lượng điện nhất định. Chính vì vậy, hệ thống nạp trên ô tô có vai trò cung cấp điện cho tất cả thiết bị điện kể cả sạc điện cho ắc quy.

Để hệ thống cung cấp điện trên Ô tô hoạt động nó sẽ tận dụng sự chuyển động của động cơ để phát ra điện. Về cơ bản hệ thống nạp trên Ô tô phải có đầy đủ các bộ phận dưới đây để đảm bảo hoạt động và đáp ứng nhu cầu cầu sử dụng điện của xe. Bao gồm: máy phát điện, bộ tiết chế (bộ điều áp), ắc quy, đèn báo sạc và khóa điện. Các bộ phận được liên kết với nhau, và có mối quan hệ chặt chẽ đảm bảo hệ thống nạp vận hành một cách tốt nhất

Máy phát điện

Máy phát điện giữ một vai trò quan trọng trong các thiết bị cung cấp điện. Nó thực hiện ba chức năng: phát điện, chỉnh lưu, hiệu chỉnh điện áp.

• Phát điện

Động cơ quay, truyền chuyển động quay đến máy phát điện thông qua dây đai hình chữ V. Rotor của máy phát điện là một nam châm điện. Từ trường tạo ra sẽ tương tác lên dây quấn trong Stator làm phát sinh ra điện.

• Chỉnh lưu

Dòng điện mà máy phát điện tạo ra là dòng điện xoay chiều không thể trực tiếp sử dụng hoặc nạp vào ắc quy được. Vì vậy cần đến “Bộ chỉnh lưu” sẽ biến dòng điện xoay chiều thành một chiều

• Hiệu chỉnh điện áp

Dùng để điều chỉnh điện áp khi tốc độ của máy phát điện thay đổi hoặc thậm chí ngay cả khi cường độ dòng điện chạy trong mạch điện thay đổi.

Ắc quy (Pin)

Có nhiệm vụ lưu trữ và cung cấp điện năng ngay cả khi xe Ô tô ngừng chuyển động (tắt máy).. Ắc quy chỉ chứa một lượng điện nhất định hầu hết sẽ dành cho việc khởi động máy và chiếu sáng, báo hiệu khi động cơ không hoạt động. Ắc quy sẽ được nạp điện khi động cơ và máy phát  hoạt động. Khi lượng điện ắc quy đã đủ thì dòng điện máy phát sẽ trực tiếp cung cấp điện cho động cơ, các thiết bị sử dụng điện trên Ô tô 

✅ Có thể bạn quan tâm: Ắc quy ô tô có mấy loại? Loại nào nên sử dụng hiện nay?

Đèn báo nạp

Đèn nằm trên bảng đồng hồ Taplo, có chức năng thông báo, cảnh báo cho người dùng biết được tình trạng của hệ thống nạp

Khoá điện (công tắc )

Là bộ phận dùng để đóng ngắt dòng điện, cho phép hệ thống hoạt động khi người dùng bật công tắc

4. Hệ thống điều khiển động cơ

Hiện nay, trên tất cả các dòng Ô tô đều được trang bị hệ thống điều khiển động cơ ECM viết tắt của Engine Control Module. Đây được xem là một trong những thành phần chính của hệ thống điện và điện tử ô tô. Hệ thống điều khiển động cơ có nhiệm vụ xử lý các thông tin từ các cảm biến sau đó ra tín hiệu đến hoạt động của động cơ. Ví dụ như: Tăng hoặc giảm lượng nhiên liệu đi vào buồng đốt

Dựa vào các chương trình mà nhà sản xuất lập trình từ trước mà xe Ô tô có thể đảm bảo các tiêu chuẩn về khí xả, cũng như công suất động cơ. Ngoài ra ECM có khả năng điều khiển trực tiếp các bộ phận như phun xăng điện tử, hệ thống đánh lửa, hệ thống rơle, van điện tử, bướm ga điện, các tín hiệu chẩn đoán…

5. Hệ thống điện phụ

Hệ thống này bao gồm các thiết bị sử dụng điện năng từ ắc quy hoặc hệ thống nạp điện như: nâng kính, gạt nước, khóa cửa, điều khiển từ xa,…

Hệ thống khóa cửa ô tô cũng là một trong những hệ thống quan trọng đóng vai trò nhận dạng, đóng – mở cửa, báo động, cảnh báo,.v.v.

6. Hệ thống điều khiển điều hòa không khí 

Không gian nhỏ hẹp, kín và không có quá nhiều chỗ trống thì chắc hẳn không gian bên trong 1 chiếc ô tô quả thật rất bí bách và ngột ngạt. Đặc biệt là khi đóng tất cả cửa kính và vào thời tiết nóng bức. 

Chính vì lý do đó, hệ thống điều hòa không khí trên ô tô đóng vai trò cực kỳ quan trọng. Bởi nó có nhiệm vụ tuần hoàn không khí, điều hòa làm mát và giảm độ ẩm. Giúp gia tăng kéo dài thời gian sử dụng cho các thiết bị, động cơ khi hoạt động. Đảm bảo mang tới luồng không khí trên xe được thoải mái, tránh ngột ngạt trong những ngày oi ả.

Điều hòa ô tô có nguyên lý hoạt động như sau: Máy nén (lốc lạnh) được dẫn động với động cơ thông qua dây curoa, hút chất làm lạnh ở thể khí từ bình chứa gas rồi nén lại ở áp suất cao. 

Nhiệt độ chất làm lạnh khi bị nén sẽ tăng lên rồi được đẩy sang dàn nóng (nằm ở vị trí phía đầu xe, gần lưới tản nhiệt, có quạt riêng). Còn ở dàn nóng, do được tản nhiệt trong một áp suất cao làm cho chất làm lạnh chuyển thành thể lỏng và chuyển sang van giãn nở (van tiết lưu).

Tại van tiết lưu, chất làm lạnh hóa hơi do áp suất giảm đột ngột và chuyển tới dàn lạnh. Ở đây, chúng trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh và làm cho nhiệt độ giảm xuống. Hơi lạnh này sẽ được quạt gió thổi vào ca-bin. Gió thổi ra từ giàn lạnh có thể là gió ngoài, gió trong ca-bin hoặc cả hai.

✅ Có thể bạn quan tâm: Hướng dẫn vệ sinh máy lạnh Ô tô【chi tiết】và những điều cần tránh

7. Hệ thống phanh điều khiển điện tử

Hệ thống phanh điện tử hay còn gọi là hệ thống chống bó phanh (ABS viết tắt của Anti-lock Braking System). Là một hệ thống trên Ôtô giúp cho các bánh xe không bị bó cứng trong khi phanh (phanh trượt), chống lại việc bánh xe bị trượt dài trên mặt đường

Hệ thống phanh ABS có các bộ phận chính sau đây:

• ECU điều khiển trượt: Bộ phận này xác định mức trượt giữa bánh xe và mặt đường dựa vào các tín hiệu từ các cảm biến và điều khiển bộ chấp hành của phanh. 
• Công tắc phanh: báo cho ECU biết khi nào người lái đạp phanh và dừng đạp phanh
• Bộ thực hiện tín hiệu: Phanh điều khiển áp suất thuỷ lực của các xilanh ở bánh xe bằng tín hiệu ra của ECU điều khiển trượt.
• Cảm biến tốc độ: Cảm biến tốc độ phát hiện tốc độ của từng bánh xe và truyền tín hiệu đến ECU điều khiển trượt.
• Đèn báo trên táp-lô: Đèn báo của ABS, khi ECU phát hiện thấy sự trục trặc ở ABS hoặc hệ thống hỗ trợ phanh, đèn này bật sáng để báo cho người lái.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh điều khiển điện tử (ABS)

Sử dụng các cảm biến điện tử để nhận biết một hoặc nhiều bánh bị bó cứng trong quá trình phanh của xe. Hệ thống này giám sát tốc độ của các bánh khi phanh. Khi một hoặc nhiều bánh có hiện tượng bó cứng, hệ thống này sẽ điều chỉnh áp lực phanh đến từng bánh. Loại bỏ khả năng lốp trượt và duy trì khả năng điều khiển xe. Thông thường hệ thống máy tính trên xe có trang bị ABS sẽ thay đổi áp lực phanh khoảng 30 lần/giây, từ mức áp lực tối đa lên một bánh xe đến áp lực bằng 0.

✅ Có thể bạn quan tâm: Hệ thống chống bó cứng phanh ABS – Nguyên lý hoạt động

8. Hệ thống lái điện tử EPS

Hệ thống lái trợ lực điện EPS – Electric Power Steering có tác dụng tạo ra lực bổ sung lên cơ cấu của hệ thống lái, với mục đích duy trì hoặc thay đổi hướng chuyển động của xe. Vì vậy trên các mẫu xe ô tô ngày nay việc đánh lái khá nhẹ nhàng và cơ động khi động cơ đã được bật

Cấu tạo của hệ thống lái điện tử bao gồm:

• Cảm biến momen: Có nhiệm vụ phát hiện ra sự thay đổi của thanh xoắn,  sau đó tính toán momen tác dụng lên thanh xoắn. Nhờ vào sự thay đổi điện áp đặt trên đó và đưa tín hiệu điện áp đó về ECU
• Mô-tơ điện DC: Tạo ra lực tùy vào tín hiệu tính toán được của ECU.
• ECU: Vận hành mô-tơ DC gắn trên trục lái để tạo ra lực trợ lực. Căn cứ vào tín hiệu từ các cảm biến, tốc độ xe và tốc độ động cơ.
• ECU động cơ: Đưa tín hiệu tốc độ động cơ tới ECU
• Cụm đồng hồ bảng táp-lô: Đưa tín hiệu tốc độ xe đến ECU.
• Đèn cảnh báo: Nằm trên bảng đồng hồ táp-lô:Có nhiệm vụ thông báo về tình trạng của hệ thống

9. Hệ thống mã hóa khóa động cơ và chống trộm

Hệ thống mã hoá khoá động cơ còn có tên gọi khác là hệ thống chống trộm trên Ô tô. Đây là một thành phần của hệ thống điện và điện tử trên ô tô. Hệ thống này có nhiệm vụ ngăn không cho động cơ khởi động. Bằng cách không cho quá trình đánh lửa và phun nhiên liệu hoạt động, nếu trường hợp chìa khoá không phải là chìa khóa có mã ID(mã chìa khoá điện) đã được đăng ký trước. Trường hợp chìa khóa có mã khóa ID khớp với hệ thống thì đèn báo an ninh nháy để cho biết hệ thống đã được xác lập và sẵn sàng khởi động

Hệ thống chống trộm hoạt động khi có ai đó đang cố tình đưa chìa khóa không giống với ID mã khóa đã đăng ký vào hệ thống. Hệ thống này sẽ lập tức được kích hoạt kết hợp cùng với đèn xin nhan, còi để báo động cho chủ xe biết và xử lý. 

Hệ thống mã hoá khoá động cơ gồm 

• Chíp mã chìa khoá
• Cuộn dây thu phát tín hiệu,
• ECU khóa động cơ 
• ECU động cơ
• Các thiết bị và linh kiện khác

Có hai loại hệ thống mã hoá khoá động cơ

• Điều khiển bằng ECU độc lập (ECU khóa động cơ)
• Điều khiển bằng ECU động cơ có ECU khóa động cơ ở bên trong.

10. Hệ thống điều khiển xe điện tử ECU

Hệ thống điều khiển điện tử ECU, gọi tắt là ECU (Electronic Control Unit) hay còn gọi là hộp đen). Được xem là “bộ não” điều khiển tất cả mọi hoạt động của một động cơ. Thông qua việc tiếp nhận dữ liệu các cảm biến trên động cơ hoặc các thiết bị điện. Sau đó tín hiệu sẽ được truyền về ECU lưu trữ, nhận biết, xử lý tín hiệu và tính toán sau đó đưa “mệnh lệnh” thích hợp buộc các cơ cấu chấp hành phải thực hiện. Như việc điều khiển nhiên liệu, góc đánh lửa, góc phối cam, ga tự động, lực phanh ở mỗi bánh,…v.v sao cho hiệu quả trong tất cả các tình huống.

ECU cấu thành từ 3 bộ phận chính: bộ nhớ ECU, bộ vi xử lý CPU (bộ não của ECU) và đường truyền – BUS.

11. Hệ thống điều khiển xe hybrid

Đây là hệ thống được rất quan trọng và chỉ dành cho các xe sử dụng động cơ hybrid có nhiệm vụ nhận biết tốc độ, lực phanh, trạng thái,..Từ đó đưa ra cơ chế nạp điện  “thông minh” như khi xe phanh, xuống dốc…, Cũng được gọi là quá trình phanh tái tạo năng lượng. Nhờ vậy mà ô tô có thể tiết kiệm được nhiên liệu khi vận hành bằng động cơ điện đồng thời tái sinh được năng lượng điện để dùng khi cần thiết.

12. Hệ thống định vị toàn cầu GPS

Hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System). Hoạt động dựa trên hệ thống mạng lưới 27 vệ tinh quay xung quanh trái đất. Với mục đích tạo tầm bao quát nhất tất cả vị trí trên thế giới. Trong đó 24 vệ tinh luôn luôn trong quá trình hoạt động, 3 vệ tinh còn lại có vai trò dự phòng trong trường hợp các vệ tinh khác mất tín hiệu.

Thiết bị định vị GPS sẽ nhận tín hiệu thông tin được truyền phát từ hệ thống vệ tinh nhân tạo 2 lần trong một ngày. Sau đó dựa trên thời gian chênh lệch khi truyền tín hiệu và khi nhận tín hiệu để xác định được vị trí của Ô tô

• Tác dụng khi Ô tô sử dụng hệ thống thiết bị định vị GPS:
• Xác định được vị trí của xe được mọi lúc một cách chính xác.
• Xem lịch sử lịch trình di chuyển của xe (quãng đường đã đi, thời gian dừng đỗ, số lần dừng đỗ,…).
• Khi xe bị mất cắp, bạn có thể tìm được vị trí của xe và ngắt nguồn xe từ xa.