Tổng quan các hệ thống điện trên ô tô chi tiết

Hệ thống điện và điện tử ô tô là một trong những công nghệ được các nhà sản xuất chú trọng phát triển. Không chỉ can thiệp vào quá trình vận hành, những hệ thống này còn góp phần không nhỏ vào giá trị của một chiếc xe.

Cấu tạo hệ thống hệ thống điện ô tô

Các thành phần chính của hệ thống điện ô tô:

Máy phát điện

Máy phát điện tạo ra điện năng để cung cấp năng lượng cho ắc quy và toàn bộ hệ thống điện, thiết bị trên xe. Máy phát điện có 3 nhiệm vụ chính: phát điện, biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều và điều 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.

Máy phát điện ô tô dùng để tạo ra dòng điện cung cấp năng lượng cho ắc quy và toàn bộ hệ thống điện, thiết bị của xe

Hoạt động của máy phát điện trên ô tô dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ: Máy phát điện được dẫn động nhờ trục khuỷu của động cơ. Khi động cơ hoạt động, trục khuỷu quay sẽ truyền lực quay của nam châm điện trong máy phát điện. Từ đó sinh ra từ trường tác dụng lên cuộn dây phần ứng bên trong stato để sinh ra dòng điện.

Ắc quy

Ắc quy ô tô có nhiệm vụ tích trữ năng lượng từ máy phát điện và cung cấp ngược lại giúp ô tô khởi động và giữ cho các thiết bị điện hoạt động khi ô tô không nổ máy, máy phát điện không chạy. . Ngoài ra, pin còn hỗ trợ cung cấp điện cho một số thiết bị khi sử dụng dòng điện vượt quá dòng định mức cho phép của máy phát điện.

Ắc quy xe có nhiệm vụ tích trữ năng lượng của máy phát điện

Trong điều kiện lý tưởng, tuổi thọ của hầu hết ắc quy ô tô là 100.000 km hoặc 4-5 năm. Tuy nhiên, trong thực tế sử dụng, tuổi thọ của ắc quy thường khoảng 2-4 năm tùy thuộc vào thói quen sử dụng xe, chế độ bảo dưỡng, nhiệt độ… Người dùng cần chú ý kiểm tra, bảo dưỡng và thay thế định kỳ.

Máy khởi động

Máy khởi động (còn gọi là máy khởi động, máy khởi động hay bộ khởi động) có nhiệm vụ làm quay trục khuỷu động cơ để khởi động động cơ ô tô. Vì để nổ máy thì trục khuỷu phải quay với một tốc độ nhất định.

Bộ khởi động có nhiệm vụ làm quay trục khuỷu động cơ để khởi động động cơ ô tô

Cấu tạo của bộ khởi động ô tô gồm có động cơ điện một chiều. Khi người lái bật chìa khóa xe/ấn nút khởi động, ắc quy sẽ cung cấp năng lượng, động cơ hoạt động làm quay trục khuỷu động cơ. Thông thường, để khởi động động cơ ô tô, trục khuỷu phải quay 40-60 vòng/phút đối với xe máy xăng, 80-100 vòng/phút đối với xe máy diesel.

Dây điện

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

Rơle và cầu chì

Rơ le (relay) là loại công tắc đóng cắt mạch điều khiển tự động và điều khiển hoạt động của mạch động lực. Cầu chì có nhiệm vụ tự động ngắt điện hệ thống dây điện khi có sự cố quá dòng. Cả hai thiết bị này đều nhằm mục đích bảo vệ an toàn cho hệ thống điện của xe.

Các nhà sản xuất thường sắp xếp các rơle và cầu chì thành các nhóm nằm trong hộp cầu chì. Hầu hết các xe ô tô đều có hai hộp cầu chì. Một là hộp cầu chì động cơ nằm dưới mui xe gần ắc quy xe. Còn lại là hộp cầu chì điện thân xe nằm dưới taplo của xe trong khoang nội thất.

Các hệ thống điện trên ô tô và hệ thống điện, điện tử phổ biến

Hệ Thống Khởi Động

Hệ thống khởi động (Starter) là một bộ phận thuộc hệ thống điện trên ô tô, có nhiệm vụ làm quay trục khuỷu thông qua bánh răng vành răng để khởi động động cơ đốt trong.

Hệ thống khởi động phải tạo ra đủ mô-men xoắn để khởi động động cơ nhiều lần. Đồng thời, nhiệt độ, chiều dài, lực cản, tỷ số truyền của bộ khởi động và bánh đà của bánh đà cũng phải nằm trong giới hạn nhất định.

Người ta thường dùng động cơ điện một chiều trong các bộ khởi động. Ngoài ra, tốc độ khởi động của động cơ xăng là 40-60 vòng/phút và 80-100 vòng/phút đối với động cơ diesel.

Bằng cách tạo ra một lực điện trong cuộn dây giữ và hút, các lõi cực sẽ bị từ hóa, khiến pít-tông của công tắc nam châm bị hút vào lõi cực nam châm. Tại thời điểm này, bánh răng khởi động và bánh răng bánh đà tiếp xúc với nhau bằng lưới, bật công tắc chính.

Sau khi bật công tắc chính, cuộn dây nguyên liệu sẽ quay với tốc độ cao giúp động cơ khởi động. Nếu khóa điện xoay từ vị trí START sang vị trí ON thì dòng điện qua cuộn hút bị đảo chiều, lực điện từ của cuộn hút và cuộn nhiệt triệt tiêu lẫn nhau làm pít-tông giật lại làm công tắc chính quay. tắt. ngắt kết nối, máy bắt đầu.

Hệ thống khởi động là một thành phần trong hệ thống điện của ô tô (Nguồn: Sưu tầm)

Hệ Thống Sạc

Các mẫu ô tô hiện nay thường được trang bị hệ thống sạc điện để đảm bảo an toàn và tiện nghi. Hệ thống điện của chiếc xe này tạo ra điện cung cấp năng lượng cho động cơ khi khởi động động cơ. Ngoài ra, hệ thống sạc cung cấp năng lượng cho tất cả các thiết bị điện và pin. Hệ thống sạc trên ô tô bao gồm các bộ phận như máy phát điện, ắc quy, bộ điều chỉnh, đèn báo sạc và công tắc động cơ.

Hệ thống sạc ô tô hay còn gọi là máy phát điện hoạt động dựa trên nguyên lý tạo ra dòng điện từ cuộn dây và nam châm. Cuộn dây quay càng nhiều thì nam châm càng mạnh, nam châm chuyển động càng nhanh thì dòng điện sinh ra càng lớn.

Ngoài ra, nam châm càng gần cuộn dây thì từ thông trong cuộn dây càng tăng và ngược lại. Trong thực tế, người ta có thể thay nam châm vĩnh cửu của máy phát điện bằng nam châm điện hoặc thêm lõi thép. Bằng cách này, từ thông trong cuộn dây tăng lên.

Hệ thống nạp của ô tô cung cấp năng lượng cho động cơ khi khởi động máy (Nguồn: Sưu tầm)

Hệ Thống Điều Khiển Động Cơ

Mô-đun điều khiển động cơ (ECM) là một trong những thành phần chính của hệ thống điện và điện tử của xe. ECM hoạt động trên nguyên tắc tiếp nhận, xử lý thông tin đầu vào thông qua các cảm biến và truyền lệnh để điều khiển động cơ.

Hệ thống ECM có khả năng điều khiển trực tiếp các bộ phận như kim phun xăng điện tử, van không tải, hệ thống đánh lửa, hệ thống rơle, van điện tử, bướm ga điện, đèn báo, tín hiệu chẩn đoán.

Cận cảnh hệ thống điện điều khiển động cơ ECM của ô tô (Nguồn: Sưu tầm)

Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu

Là một thành phần của hệ thống điện ô tô, hệ thống chiếu sáng và tín hiệu có 3 nhiệm vụ chính: chiếu sáng, báo hiệu và thông báo. Hệ thống đèn chiếu sáng giúp người lái quan sát đường trong điều kiện tầm nhìn kém. Ngoài ra, hệ thống tín hiệu cho phép các phương tiện xung quanh nhận biết và đánh giá hướng đi của người lái để tránh va chạm.

Hệ thống đèn chiếu sáng và xi nhan được lắp đặt phía trước, trên thân xe, phía sau xe và cả trong khoang hành khách giúp người lái điều khiển phương tiện dễ dàng hơn. Ngoài hệ thống chiếu sáng chung, mỗi dòng xe hay mỗi hãng khác nhau sẽ được trang bị các thiết bị chiếu sáng, tín hiệu phù hợp.

Hệ thống chiếu sáng trên ô tô thường bao gồm hệ thống đèn pha, đèn hậu và dải DRL (Daytime Running Light). Ngoài ra, các mẫu xe hiện nay còn được trang bị đèn sương mù, thay thế đèn cốt khi di chuyển trong điều kiện sương mù, bụi bặm. Ngoài ra, các loại hệ thống đèn tín hiệu thường thấy trên ô tô là đèn xi nhan, đèn báo rẽ, đèn báo lùi.

Đèn và tín hiệu là hệ thống điện ô tô quan trọng (Nguồn: Collecté)

Hệ Thống Điện Phụ Trợ

Hệ thống khóa cửa ô tô cũng là một trong những thành phần phụ của hệ thống điện ô tô có chức năng ghi mã nhận dạng, đóng mở cửa, báo động, cảnh báo đóng cửa… Ngoài ra còn có nhiều loại như kéo, dùng cáp, điều khiển tự động. Ngoài ra, hệ thống điện phụ của xe còn có cần gạt nước và khóa điều khiển từ xa.

Hệ thống điều khiển điều hòa không khí

Để tránh cảm giác ngột ngạt và ngột ngạt trong cabin vào mùa hè, các nhà sản xuất đã trang bị cho xe hệ thống điều hòa chỉnh điện hay còn gọi là hệ thống điều hòa ô tô. Hệ thống điều hòa không khí giúp duy trì nhiệt độ dễ chịu, giảm độ ẩm trong không khí và hút ẩm để loại bỏ hơi nước và sương mù bám bên trong cửa sổ xe.

Hệ thống điện điều hòa ô tô được cấu tạo từ các bộ phận như máy nén, dàn nóng, quạt thông gió dàn nóng, lọc khô, dàn lạnh, quạt dàn lạnh, van tiết lưu. Hệ thống điều hòa ô tô hoạt động theo nguyên tắc máy nén hút môi chất làm lạnh ở trạng thái khí và nén nó dưới áp suất cao.

Sau khi nhiệt độ môi chất lạnh tăng lên do quá trình nén, môi chất lạnh sẽ được đẩy ra dàn nóng, chuyển thành thể lỏng. Các môi chất lạnh lỏng này được chuyển qua van tiết lưu để hóa hơi và quay trở lại dàn lạnh. Luồng khí lạnh sẽ được quạt bên trong thổi ra xung quanh giúp cabin trở nên mát mẻ hơn.

Hệ thống điều hòa chỉnh điện duy trì nhiệt độ và hút ẩm trên xe (Nguồn: Sưu tầm)

Hệ thống phanh điều khiển điện tử

Khi xảy ra va chạm bất ngờ, tài xế đạp phanh gấp khiến bánh xe bị bó cứng, mất khả năng bẻ lái, gây nguy hiểm. Hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) ra đời để giải quyết vấn đề trên, giúp duy trì độ bám của bánh xe với mặt đường, đảm bảo hệ thống phanh hoạt động ổn định.

Hệ thống chống bó cứng phanh ABS bao gồm các bộ phận phanh đĩa, bộ điều chỉnh lực phanh, xi lanh chính, trợ lực phanh, bàn đạp và phanh tay. Hệ thống phanh điều khiển điện tử ABS chỉ được kích hoạt khi tốc độ trên 20 km/h.

Là một thành phần của hệ thống điện – điện tử ô tô, hệ thống phanh ABS hoạt động dựa trên nguyên lý thu thập thông tin từ các cảm biến bánh xe và gửi tín hiệu về bộ xử lý trung tâm ECU. Bộ xử lý trung tâm trực tiếp điều khiển hoạt động bơm của ABS để tạo ra một đợt áp suất phanh, đồng thời ngắt và nhả phanh liên tục.

Hệ thống lái điện tử

Hệ thống lái trợ lực điện (EPS) là một hệ thống sử dụng động cơ để đẩy giá lái. Hệ thống điện tử này có nhiệm vụ duy trì hướng của xe hoặc thay đổi hướng của xe thông qua việc sử dụng trợ lực điện tác động lên cơ cấu chấp hành lái.

Hệ thống lái trợ lực điện EPS bao gồm các cảm biến mômen xoắn, mô tơ điện DC, ECU động cơ, bảng đồng hồ taplo, đèn cảnh báo bản đồ taplo. Bộ phận này sẽ đo góc đánh lái, tính toán góc quay vô lăng và gửi dữ liệu về bộ điều khiển trung tâm ECU.

Tại đây, dữ liệu được xử lý và truyền đến hệ thống lái trợ lực điện EPS để điều khiển dòng thủy lực đến vô lăng. Cuối cùng, bánh xe sẽ nhận yêu cầu của hệ thống và di chuyển đúng như ý muốn của người lái.

Hệ thống trợ lực lái của hệ thống trợ lực lái (EPS) của ô tô tác động lực lên cơ cấu bánh lái (Nguồn: Sưu tầm)

Hệ thống mã hóa khóa động cơ và chống trộm

Hệ thống khóa và mã hóa chống trộm động cơ là một thành phần của hệ thống điện và điện tử ô tô có tác dụng ngăn động cơ khởi động. Hệ thống sẽ nhận dạng chủ xe thông qua chìa khóa có đăng ký sẵn mã nhận dạng (mã khóa điện). Do đó, nếu không bật chìa khóa, hệ thống sẽ ngăn chặn quá trình đánh lửa và phun nhiên liệu, khiến xe không thể khởi động.

Mã khóa động cơ và hệ thống chống trộm bao gồm chip mã khóa, cuộn dây tín hiệu, ECU khóa động cơ và ECU động cơ. đặt chế độ khóa hệ thống và đèn an ninh nhấp nháy đồng thời.

Hệ thống điện của xe mã hóa khóa động cơ với khả năng chống trộm (Nguồn: Sưu tầm)

Hệ thống điều khiển xe điện tử

Hệ thống điều khiển xe ECU (Electronic Control Unit) là một trong những hệ thống điện, điện tử trên ô tô, có vai trò là hệ điều hành, xử lý tín hiệu đầu vào từ các cảm biến và truyền tín hiệu điều khiển đến các xe khác.

Đây là hệ thống quan trọng, có khả năng kiểm soát toàn bộ hoạt động, can thiệp vào những tình huống người lái mất kiểm soát xe giúp hạn chế những tai nạn không mong muốn.

Bộ xử lý trung tâm ECU điều khiển các hoạt động như hệ thống phun xăng điện tử trên xe, đánh lửa trước điện tử, điều chỉnh hỗn hợp xăng-không khí, cảm biến khí thải, cảm biến bướm ga, v.v.

Bộ nhớ ECU bao gồm 4 phần: RAM, ROM, KAM và PROM. Ngoài ra, bộ điều khiển tầm trung được trang bị bộ vi xử lý có thể truy cập nhiều loại thông tin từ các tín hiệu khác nhau. Bus line của ECU dùng để truyền tín hiệu đến các bộ phận khác trên ô tô.

Hệ thống điều khiển xe điện tử ECU kiểm soát mọi hoạt động của xe (Nguồn: Sưu tầm)

Hệ thống định vị toàn cầu GPS

Thiết bị định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) là một thành phần của hệ thống điện ô tô có khả năng nhận tín hiệu từ vệ tinh, xử lý và tính toán chính xác các dữ liệu về lộ trình, tốc độ, vị trí của ô tô.

Công nghệ GPS hoạt động bằng cách nhận tín hiệu thông tin được truyền bởi vệ tinh nhân tạo hai lần một ngày. Từ đó, theo sự chênh lệch thời gian khi truyền tín hiệu với thời điểm nhận tín hiệu, GPS sẽ hiển thị các thông tin liên quan trên màn hình cảm ứng của ô tô.

Các mẫu xe hiện nay đều được trang bị hệ thống định vị toàn cầu GPS giúp xác định vị trí xe mọi lúc, mọi nơi kể cả khi xe bị mất cắp. Hơn nữa, với hệ thống điện và hệ thống điện tử trên xe, chủ xe có thể xem các thông tin về chương trình di chuyển của xe như quãng đường, thời gian dừng, số lần dừng…

Hệ thống định vị toàn cầu (GPS) là một thành phần quan trọng của hệ thống điện ô tô (Nguồn: Sưu tầm)