Hệ thống trợ lực lái điện trên ô tô: Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động

962

Hệ thống trợ lực lái điện trên xe ô tô giúp người lái đánh lái dễ dàng và mượt mà hơn. Hệ thống trợ lực lái có hai loại chính là thủy lực và điện. Hiện nay hệ thống lái trợ lực điện đã được nhiều dòng xe cao cấp áp dụng.

Hệ thống trợ lực lái điện trên ô tô
Hệ thống trợ lực lái điện trên ô tô

Hãy cùng Auto Detailing tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống này trong bài viết dưới đây!

Tìm hiểu hệ thống trợ lực lái điện

Hệ thống lái trợ lực điện còn được gọi tên tiếng Anh là Electronic Power Steering (EPS). Đây là tiêu chuẩn trên những dòng xe ô tô đời mới được trang bị hệ thống thông minh sử dụng động cơ điện để lấy năng lượng từ hệ thống điện của xe và hỗ trợ điều khiển đánh lái.

Hệ thống trợ lực lái điện EPS
Hệ thống trợ lực lái điện EPS

Hệ thống lái trợ lực điện không chỉ mang lại cảm giác an toàn cho người lái mà còn giúp xe giảm thiểu mức tiêu hao nhiên liệu. Đặc biệt, chúng còn giúp việc sửa chữa ô tô khi bị hư hỏng trở nên dễ dàng hơn.

Cấu tạo hệ thống trợ lực lái điện

Hệ thống trợ lực lái EPS ra đời như một bước ngoặt quan trọng trong ngành công nghiệp ô tô, rõ ràng là nó vượt trội so với 2 hệ thống trợ lực lái còn lại về công năng. Hiện nay, EPS đã được trang bị chung cho hầu hết các dòng xe ô tô mới trên thị trường.

EPS là hệ thống trợ lực có nhiệm vụ tạo ra lực bổ trợ tác động lên cơ cấu dẫn động lái hỗ trợ duy trì hoặc thay đổi hướng chuyển động của xe. Hệ thống lái trợ lực điện còn hỗ trợ điều khiển tay lái nhẹ nhàng và mượt mà hơn khi đánh lái ở tốc độ thấp hay vào cua góc 90 độ.

Cấu tạo hệ thống trợ lực lái điện EPS
Cấu tạo hệ thống trợ lực lái điện EPS

Hệ thống lái trợ lực điện EPS có cấu tạo đơn giản hơn so với các hệ thống trợ lực khác. Hệ thống EPS có 6 bộ phận bao gồm: mô tơ điện DC, EPS ECU, ECU động cơ, cảm biến momen, đèn báo P/S và cụm động cơ. Ở mỗi bộ phận đều một nhiệm vụ riêng biệt và liên kết với nhau để hoạt động như một tổng thể thống nhất.

  • Cảm biến momen: Có nhiệm vụ đo momen lái để gửi tín hiệu về hộp điều khiển. Trong quá trình hoạt động, cảm biến phát hiện mô-men xoắn, tính toán tác động lên thanh xoắn do sự thay đổi điện áp trên nó và gửi tín hiệu điện áp này đến EPS ECU.
  • Mô tơ điện DC: Tạo ra trợ lực tùy vào tín hiệu được phát ra từ EPS ECU
  • EPS ECU: Điều khiển mô tơ DC gắn trên trục lái để tạo ra trợ lực lái dựa trên tín hiệu từ các cảm biến, tốc độ xe và vòng tua máy của động cơ. Tùy vào tín hiệu mạnh hay yếu mà EPS ECU sẽ vận hành động cơ DC với trợ lực phù hợp.
  • ECU động cơ: Vận hành giúp đưa tín hiệu tốc độ động cơ đến EPS ECU
  • Cụm đồng hồ bảng taplo: Có nhiệm vụ đưa tín hiệu tốc độ xe tới EPS ECU
  • Đèn cảnh báo P/S ( nằm trên bảng đồng hồ taplo): Bật đèn cảnh báo khi phát hiện hệ thống gặp trục trặc.

Do có cấu tạo đơn giản nên xe trang bị hệ thống EPS không sử dụng sức mjanh động cơ mà chỉ sử dụng lực điện. Vì vậy, xe được trang bị EPS khi so với các loại xe cùng loại có thể tiết kiệm nhiên liệu từ 2% đến 3% trong quá trình vận hành.

Đồng thời, thiết bị còn giúp giảm trọng lượng xe, kiểm soát vô-lăng tốt hơn, mang lại cảm giác chân thực khi đánh lái ở tốc độ cao, giúp xe vận hành ổn định và an toàn hơn.

Nguyên lý hoạt động hệ thống trợ lực lái điện

Hệ thống EPS hoạt động theo tín hiệu của cảm biến mô men nằm trong cụm trợ lực lái, khi người lái thực hiện thao tác chuyển hướng trên vô lăng, dưới tác động của mặt đường, việc đánh lái được thực hiện thông qua các bánh xe tại thời điểm này. Các bánh xe sẽ tác dụng lên một thanh xoắn nằm trong cụm lái trợ lực điện.

Nguyên lý hệ thống trợ lực lái điện EPS
Nguyên lý hệ thống trợ lực lái điện EPS

Cảm biến mô-men xoắn khởi động và đo mô-men xoắn lái, sau đó gửi mô-men xoắn này đến hộp điều khiển. Theo tín hiệu gửi về, hộp điều khiển tạo ra dòng điện để điều khiển hoạt động của mô tơ trợ lực lái với lực đủ lớn giúp người lái quay trục lái theo hướng mong muốn.

Hệ thống trợ lực lái điện EPS có nguyên lý hoạt động cụ thể như sau:

  • Nhiệm vụ điều khiển chính của hệ thống lái EPS là định mức dòng điện: Theo giá trị mô-men xoắn của thanh lái và tốc độ xe mà tạo ra một lượng dòng điện thích hợp được để cung cấp cho mô-tơ trợ lực lái.
  • Tại điểm bù quán tính, mô tơ trợ lực lái sẽ vận hành khi người lái bẻ vô lăng.
  • Điều khiển trả lái có nhiệm vụ kiểm soát lực phản hồi từ các bánh xe sau khi người lái đã xoay hết vô lăng sang một bên.
  • Hệ thống điều khiển giảm rung hỗ trợ kiểm soát trợ lực khi người lái bẻ lái ở tốc độ cao. Điều này giúp giảm rung trong độ lệch của thân xe.
  • Bộ điều khiển bảo vệ nhiệt có nhiệm vụ dự báo quá trình phát nhiệt của mô tơ dựa trên cường độ dòng điện và điện áp đầu vào. Nếu nhiệt độ của mô-tơ và ECU trợ lực lái (ECU EPS) cao, nó sẽ giảm dòng điện đầu vào để ngăn mô-tơ hoặc ECU khỏi tình trạng quá nhiệt.

Ưu và nhược điểm của hệ thống trợ lực lái điện so với trợ lực thủy lực

So với các mẫu xe trang bị trợ lực lái thủy lực, trợ lực lái điện có nhiều ưu điểm riêng. Tuy nhiên, hai hệ thống này cũng có một số hạn chế.

Ưu điểm Nhược điểm

Hệ thống lái trợ lực điện có cấu tạo đơn giản và nhẹ hơn so với hệ thống trợ lái thủy lực. Do đó, việc lắp đặt và sửa chữa cũng nhanh chóng hơn.

Đồng thời, hệ thống này không tiêu tốn công suất động cơ trong quá trình vận hành. Thay vào đó là sử dụng một động cơ điện để đẩy thanh răng khi xe được đánh lái. Bằng cách này, hệ thống giúp xe tiết kiệm nhiên liệu hiệu quả hơn trong 2-3% trong quá trình vận hành.

Ngoài ra, hệ thống lái trợ lực điện giúp người lái có cảm giác nhẹ nhàng hơn khi xe chạy ở tốc độ thấp và xe đầm hơn khi chạy ở tốc độ cao. Điều này mang lại cho chủ xe cảm giác an toàn và vững chãi trên mọi hành trình.

Hệ thống trợ lực lái thủy lực lại ngược lại nhưng tốc độ trả lái về trung tâm nhanh hơn và dễ dàng khi xe đi thẳng.

Công nghệ hiện đại với việc tích hợp điện tử nên hệ thống lái được kết nối hoàn toàn với hệ thống phanh và treo bằng mạng giao tiếp giữa các ECU. Từ đó hỗ trợ xe vận hành một cách an toàn nhất.

Mặc dù có nhiều ưu điểm hơn so với hệ thống trợ lái thủy lực nhưng hệ thống lái trợ lực điện lại có một số nhược điểm đối với người sử dụng. Đặc biệt, khi xe vào cua, mặc dù tài xế đã cắt nguồn điện cấp cho động cơ nhưng phải mất một lúc thì động cơ mới ngừng hoạt động.

Do sử dụng công nghệ lập trình và điều khiển điện tử tiên tiến nên hệ thống này đôi khi khiến vô-lăng cảm giác quá nhẹ. Người điều khiển dường như bị mất cảm giác lái.

Hệ thống lái trợ lực điện có chi phí sản xuất và bảo dưỡng cao. Mặc dù không cần phải kiểm tra thường xuyên nhưng nếu hư hỏng phần cứng thì gần như phải thay thế mới toàn bộ nên chi phí cho mỗi lần bảo dưỡng sẽ khá cao.

Auto Detailing hy vọng sau những chia sẻ trên, bạn đã nắm rõ cấu tạo và cách thức hoạt động của các hệ thống trên ô tô từ đó sẽ làm chủ vô-lăng hơn trong mọi hành trình. Đặc biệt đối với những mẫu xe mới, chủ xe không thể bỏ qua những thông tin về hệ thống lái trợ lực điện để dễ dàng vận hành và bảo dưỡng ‘xế cưng’ của mình.

AutoDetailing.vn – Blog chia sẻ, đánh giá phụ kiện ô tô cũng như chia sẻ các thông tin hữu ích về thị trường ô tô, cách tự chăm sóc chiếc xe ô tô giúp người dùng trải nghiệm nhiều hơn trên chiếc xe của mình.

Tìm kiếm AutoDetailing.vn qua: