Quá trình vận hành một chiếc ô tô phần lớn phụ thuộc vào hệ thống điện ô tô, đồng thời nó cũng là yếu tố then chốt trong việc vận hành ô tô. Hệ thống điện ô tô can thiệp vào hầu hết mọi hệ thống trên xe, từ những hệ thống đơn giản, lâu đời như khởi động, cấp điện, đánh lửa cho đến những hệ thống mới được nghiên cứu và ứng dụng như phanh, lái, hệ thống treo,… Vì vậy, nó là cần thiết phải kiểm tra tình trạng của các bộ phận bên trong hệ thống điện thường xuyên để đảm bảo xe luôn hoạt động tốt. Hơn nữa, trong trường hợp hệ thống điện bị hư hỏng có thể ảnh hưởng đến nhiều hệ thống khác trên xe.
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 khác sử dụng nguồn điện trên xe khi động cơ hoạt động. Máy phát điện được dẫn động bởi một dây đai nối với puli trục khuỷu, chuyển đổi cơ năng thành điện năng.
Máy phát điện thường được đặt trong khoang động cơ và được thiết kế để cung cấp điện năng cho các hệ thống khác ngay sau khi động cơ hoạt động, đồng thời đóng vai trò sạc lại ắc quy phụ.
Cấu tạo của một máy phát điện ô tô gồm có 8 phần:
- Vòng bi
- Stator
- roto
- Thân máy phát
- Cái kệ
- bộ chỉnh lưu
- Bộ điều chỉnh điện áp
- Vòng tiếp xúc điện
Một số dấu hiệu thường gặp khi máy phát điện bị hỏng như đèn cảnh báo máy phát sáng trên màn hình đa thông tin, độ sáng đèn giảm, khó khởi động động cơ do ắc quy chưa được sạc đầy,…
Ắc quy ô tô
Pin hoạt động dựa trên quá trình chuyển hóa năng lượng hóa học thành điện năng. Đây là bộ phận cung cấp năng lượng điện cho bộ khởi động để khởi động động cơ và các thiết bị khác sử dụng điện năng khi động cơ không chạy. Ắc quy ô tô sẽ được máy phát điện sạc lại khi động cơ hoạt động và trở thành nguồn dự trữ năng lượng điện trên xe. Hiện nay, hai loại ắc quy được sử dụng phổ biến trên ô tô là ắc quy khô và ắc quy lỏng.
Động cơ khởi động
Máy khởi động hay còn gọi là máy khởi động có chức năng làm quay bánh đà và trục khuỷu để khởi động động cơ thông qua năng lượng điện từ ắc quy.
Tùy thuộc vào cấu tạo và kích thước của động cơ mà tốc độ quay khởi động của ô tô là khác nhau. Động cơ xăng thường có tốc độ 40 – 60 vòng/phút, động cơ diesel 80 – 100 vòng/phút.
Các loại bộ khởi động ô tô phổ biến hiện nay bao gồm bộ khởi động giảm tốc, loại đồng trục (loại thông thường), loại bánh răng hành tinh và loại bánh răng hành tinh – thanh dẫn hướng rôto (PS).
Dây điện
Dây điện có chức năng kết nối và truyền tải dòng điện giữa các thiết bị sử dụng điện năng với nguồn điện hoặc thiết bị điều khiển.
Tất cả các dòng xe, hãng xe sẽ có hệ thống dây điện khác nhau. Ngoài ra, các dây dẫn ở các bộ phận đảm nhiệm các chức năng khác nhau trên ô tô cũng được thiết kế với nhiều màu sắc, kích cỡ khác nhau để dễ dàng phân biệt trong quá trình kiểm tra, sửa chữa.
Rơle và cầu chì
Rơle và cầu giúp duy trì và bảo vệ hệ thống điện của ô tô. Rơle là thiết bị đóng vai trò như cầu dao điện, giúp bảo vệ và điều khiển hoạt động của một mạch điện. Cầu chì có vai trò bảo vệ hệ thống điện khỏi hiện tượng quá dòng hoặc ngắn mạch.
Hai bộ phận này thường được bố trí với nhau tạo thành hộp cầu chì, nằm ở khoang động cơ, gần ắc quy. Chủ xe có thể liên hệ với hãng sản xuất xe để kiểm tra hộp cầu chì hoặc đọc hướng dẫn để xác định vị trí và kiểm tra.
Thông thường, trên mỗi ô tô đều có hai hộp cầu chì chính. Đầu tiên là hộp cầu chì động cơ bên ngoài khoang động cơ, dưới mui xe. Thứ hai là hộp cầu chì thân xe dưới táp-lô ô tô.
Hệ thống điện trên ô tô hoạt động như thế nào?
Hệ thống điện của ô tô hoạt động giống nhau đối với tất cả các mẫu ô tô.
- Đầu tiên, khi người dùng thao tác chìa khóa khởi động động cơ, bộ khởi động sẽ sử dụng điện 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 ra tia lửa điện.
- Hỗn hợp không khí và nhiên liệu được đốt cháy trong buồng đốt bằng tia lửa điện, sinh ra công suất và khởi động động cơ.
- Sau khi khởi động, ắc quy sẽ được máy phát điện sạc lại và tích trữ năng lượng, đồng thời hệ thống điện của xe sẽ được cung cấp điện để hoạt động.
Những hệ thống điện cơ bản nhất trên ô tô
Hệ thống khởi động
Hệ thống khởi động của ô tô hay còn gọi là bộ khởi động có vai trò quan trọng giúp động cơ đốt trong của ô tô bắt đầu hoạt động. Vì động cơ đốt trong không thể tự khởi động nên nó cần một hệ thống tạo ra ngoại lực để khởi động. Hệ thống này hoạt động theo nguyên lý chuyển hóa năng lượng hóa học dự trữ trong ắc quy thành điện năng sau đó thành cơ năng thông qua động cơ điện làm quay trục khuỷu của động cơ.
Hệ thống sạc
Hệ thống sạc của ô tô có chức năng cung cấp điện cho các thiết bị tiêu thụ điện năng khi động cơ đang chạy hoặc khi động cơ không chạy. Trên xe có rất nhiều thiết bị điện, bao gồm cả thiết bị an toàn hay hệ thống tiện ích trên ô tô nên hệ thống sạc của xe luôn hoạt động và duy trì điện áp để đảm bảo cung cấp điện trên xe.
Cấu tạo của hệ thống sạc thường bao gồm máy phát điện, bộ điều áp, ắc quy, khóa điện, hệ thống điều khiển và đèn báo sạc.
Hệ thống chiếu sáng, tín hiệu
Đèn và tín hiệu rất cần thiết cho các phương tiện di chuyển đường dài và vào ban đêm. Hệ thống chiếu sáng cần hoạt động tốt để đảm bảo sự tập trung và an toàn cho người lái cũng như phát tín hiệu cho các phương tiện khác, bao gồm đèn báo rẽ, đèn cảnh báo lùi, đèn pha,…
Hệ thống này được bố trí ở phía trước, thân xe, phía sau xe và trong cabin. Các chế độ đèn tín hiệu có thể khác nhau tùy theo hãng xe nhưng phải tuân theo một số quy tắc nhất định để người điều khiển các phương tiện khác có thể quan sát và hiểu được. Xe được tích hợp công nghệ chiếu sáng hiện đại giúp chủ phương tiện di chuyển dễ dàng trong điều kiện thời tiết xấu như sương mù, bụi mịn.
Hệ thống điều khiển điều hòa
Ngoài chức năng chính là điều chỉnh nhiệt độ không khí bên trong xe, hệ thống điều khiển điều hòa còn giúp lưu thông không khí trong xe. Hệ thống điều hòa còn có chức năng sấy cửa sổ và ngăn sương trong thời tiết lạnh khi nhiệt độ bên trong xe cao hơn nhiệt độ bên ngoài.
Phân loại máy điều hòa không khí theo phương pháp điều khiển:
- Điều hòa tự động
- Điều hòa chỉnh tay
Hệ thống phanh điều khiển điện tử
Hệ thống phanh điều khiển điện tử được sử dụng để tăng hiệu quả phanh của xe
Các thành phần của hệ thống điều khiển phanh tay bao gồm: Bộ điều khiển phanh tay điện tử, bộ truyền động phanh tay điện tử, công tắc phanh tay, đèn hiển thị. Ngoài ra, hệ thống phanh điện tử còn cần các bộ phận hỗ trợ khác bao gồm: Điều khiển ABS (Anti-Brake Lock System), cảm biến bàn đạp phanh, cảm biến bàn đạp ly hợp, công tắc AUTO HOLD.
Hệ thống dẫn đường điện tử
Hệ thống lái điện tử hay còn gọi là hệ thống lái trợ lực điện, viết tắt là EPS (Electric Power Assist). Thông qua mô tơ, hệ thống lái điện tử được dùng để bổ sung lực lái thông qua bộ truyền động lái. Hệ thống lái trợ lực điện EPS giúp việc điều khiển lái nhẹ nhàng, đơn giản và mượt mà hơn khi đánh lái, di chuyển ở tốc độ thấp và đảm bảo an toàn, ổn định khi đánh lái ở tốc độ cao.
Khóa máy và hệ thống mã hóa chống trộm
Để đảm bảo an toàn và tiện lợi trên xe, xe được trang bị hệ thống cố định động cơ. Bằng cách xác định chìa khóa có mã ID đã đăng ký khớp với mã nhận dạng được ghi trên xe. Hệ thống sẽ không cho phép xe khởi động khi mã nhận dạng chìa khóa không khớp với mã nhận dạng.
Hệ thống điều khiển xe hybrid (điện hybrid xăng)
Hệ thống điều khiển xe hybrid được sử dụng trên các phương tiện sử dụng song song hai nguồn năng lượng là động cơ sử dụng nhiên liệu hóa thạch (động cơ xăng, động cơ diesel, động cơ gas,…) và động cơ điện.
Khi xe vận hành ở chế độ tốc độ thấp hoặc tải nhẹ, động cơ điện sẽ hoạt động để dẫn động các bánh xe thông qua năng lượng điện từ ắc quy Hybrid điện áp cao. Khi xe cần nhiều động năng hoặc tải trọng lớn, động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu hóa thạch sẽ có tác dụng bổ sung công suất cho xe, đảm bảo vận hành đúng yêu cầu của người lái.
Qua nghiên cứu về ô nhiễm môi trường, dòng xe công nghệ hybrid của Toyota đã được thử nghiệm và ra mắt với nhiều ưu điểm vượt trội. Một trong số đó là giảm lượng khí thải vào không khí, tiết kiệm năng lượng khi khởi động nguội hoặc phanh gấp,…
Sau khi được giới thiệu ra thị trường, Toyota Hybrid System (THS) đã được đông đảo khách hàng ưa chuộng nhờ thiết kế đẹp nhưng cũng vì mục đích bảo vệ môi trường.
Hệ thống định vị toàn cầu GPS
Hiện nay, hệ thống định vị toàn cầu GPS được trang bị trên rất nhiều hãng xe, mẫu mã. Chính vì sự tiện lợi vốn có nên nhiều chủ xe đã ưu tiên lắp đặt ngay hệ thống này khi mua xe.
Thông qua các thiết bị thông minh, sóng vô tuyến và tín hiệu vệ tinh; GPS (Hệ thống định vị toàn cầu) sẽ xác định chính xác lịch trình di chuyển, vị trí và tốc độ của ô tô. Hệ thống giúp nhiều chủ xe tìm thấy xe của mình khi bị đánh cắp và họ có thể yên tâm hơn khi theo dõi trên điện thoại.
