Tổng quan về hệ thống điện trên xe ô tô

Cấu tạo hệ thống điện ô tô

Máy phát điện

Máy phát điện là bộ phận tạo ra và cung cấp năng lượng điện cho ắc quy phụ và các hệ thống tiêu thụ điện khác trên xe khi động cơ hoạt động. Máy phát điện được dẫn động thông qua dây đai nối với pulley trục khuỷu, chuyển hóa cơ năng thành điện năng.  

Máy phát điện thường được đặt trong khoang động cơ và được thiết kế để có thể cung cấp năng lượng điện cho các hệ thống khác ngay sau khi động cơ hoạt động, đồng thời đóng vai trò sạc lại điện cho ắc quy phụ. 

Cấu tạo của một máy phát điện ô tô bao gồm 8 bộ phận: 

• Vòng bi
• Stato
• Roto
• Thân máy phát
• Giá đỡ
• Bộ chỉnh lưu
• Bộ điều điện áp
• Vòng tiếp điểm điện

Có một số dấu hiệu thường gặp khi máy phát điện bị hỏng, chẳng hạn như đèn cảnh báo hệ thống phát điện báo sáng trên màn hình đa thông tin, độ sáng của đèn giảm, động cơ khó khởi động do ắc quy không được sạc đầy,…

Các bộ phận máy phát điện ô tô 

Ắc quy ô tô

Ắc quy hoạt động dựa vào quá trình chuyển hóa năng thành điện năng. Đây là bộ phận cung cấp năng lượng điện cho máy khởi động để khởi động động cơ và các thiết bị tiêu thụ điện khác khi động cơ chưa hoạt động. Ắc quy ô tô sẽ được nạp lại điện nhờ máy phát khi động cơ hoạt động và trở thành nguồn dự trữ năng lượng điện trên xe. Hiện nay, hai loại ắc quy được dùng nhiều trong ô tô là ắc quy khô và ắc quy nước.

Tháo lắp ắc quy ở phần đầu ô tô  

Máy khởi động

Máy khởi động hay còn gọi là máy đề có chức năng làm quay bánh đà và trục khuỷu để khởi động động cơ thông qua năng lượng điện từ ắc quy.

Tuỳ vào cấu tạo, kích thước động cơ mà tốc độ quay để khởi động của dòng xe là khác nhau. Động cơ xăng thường có tốc độ 40 – 60 vòng/phút, động cơ diesel là 80 – 100 vòng/phút.

Các loại máy khởi động ô tô thông dụng hiện nay có thể kể đến là máy khởi động giảm tốc, đồng trục (loại thông thường), loại bánh răng hành tinh, và loại bánh răng hành tinh – rotor thanh dẫn (PS). 

Máy khởi động hay còn gọi là củ đề ô tô 

Dây điện

Dây điện có chức năng kết nối, truyền tải dòng điện giữa các thiết bị tiêu thụ điện với nguồn điện hay thiết bị điều khiển. 

Mỗi dòng xe và hãng xe khác nhau sẽ có hệ thống dây điện khác nhau. Bên cạnh đó, dây điện ở những những bộ phận đảm nhiệm những chức năng khác nhau trong ô tô cũng được thiết kế màu sắc và kích thước khác nhau nhằm phân biệt dễ dàng trong quá trình kiểm tra và sửa chữa.

Relay và cầu chì

Relay và cầu giúp duy trì và bảo vệ hệ thống điện ô tô. Relay là thiết bị có vai trò đóng ngắt mạch điện, giúp bảo vệ và điều khiển hoạt động của mạch điện. Cầu chì có vai trò bảo vệ hệ thống điện khí đường dây hệ thống bị quá dòng hay ngắn mạch.

Hai bộ phận này thường bố trí chung với nhau tạo thành hộp cầu chì, được đặt trong khoang máy, gần ắc quy. Chủ phương tiện có thể liên hệ hãng xe để kiểm tra hộp cầu chì hoặc đọc hướng dẫn để xác định vị trí và kiểm tra. 

Thông thường, có hai hộp cầu chì chính trong mỗi ô tô. Thứ nhất là hộp cầu chì động cơ bên ngoài khoang động cơ, dưới nắp ca pô. Thứ hai là hộp cầu chì điện thân xe dưới taplo xe.

Hộp cầu chì trên ô tô 

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

1. Hệ thống khởi động

Hệ thống khởi động trên ô tô hay còn gọi là thiết bị khởi động (starter), 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 hoá 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. 

>> Tìm hiểu thêm: Hệ thống khóa và khởi động thông minh

2. 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. 

3. 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.  

>> Có thể bạn quan tâm: Lái xe an toàn trong ngày mưa lạnh, nhiều sương mù

4. Hệ thống điều khiển điều hoà 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

>> Tìm hiểu thêm: Hướng dẫn sử dụng điều hòa ô tô đúng cách

5. 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.

6. 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. 

7. 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.

8. 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.

Qua các nghiên cứu về ô nhiễm môi trường, dòng xe sử dụng công nghệ hybrid của Toyota được thử nghiệm và ra mắt với nhiều ưu điểm nổi bật. Một trong số đó là giảm lượng khí thải ra không khí, tiết kiệm năng lượng khi khởi động nguội hoặc khi phanh,…

Hệ thống Toyota Hybrid (THS) sau khi được giới thiệu ra thị trường đã được lượng lớn khách hàng ưa chuộng với thiết kế đẹp mà còn vì mục tiêu bảo vệ môi trường. 

>> Tham khảo thêm: Lái xe Hybrid thế nào cho đúng?

9. 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. Bởi sự tiện lợi vốn có, nhiều chủ sở hữu xe đã ưu tiên lắp đặt ngay hệ thống này khi mua 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.