Tổng quan về hệ thống điện trên ô tô: Sự quan trọng và cấu tạo

Hệ thống điện trên ô tô đóng một vai trò cực kỳ quan trọng, tương tự như "hệ thống dây thần kinh" của cơ thể, bởi nó cung cấp nguồn điện cho hơn 80% hệ thống và thiết bị trên xe.

Cấu tạo hệ thống điện trên ô tô

Hệ thống điện trên ô tô bao gồm các bộ phận chính sau:

Máy phát điện

Máy phát điện là bộ phận tạo ra dòng điện cung cấp cho ắc quy và toàn bộ hệ thống, thiết bị điện trên xe. Máy phát điện có 3 nhiệm vụ chính: phát điện, biến dòng điện xoay chiều thành một chiều và chỉnh điện áp đầu ra. Máy phát điện cũng gồm 3 bộ phận chính để thực hiện các nhiệm vụ này: phát điện, chỉnh lưu và hiệu chỉnh điện áp.

Hoạt động của máy phát điện ô tô dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ: Máy phát được dẫn động bởi trục khuỷu động cơ. Khi động cơ hoạt động, trục khuỷu quay sẽ dẫn động nam châm điện trong máy phát quay theo. Từ đó, một từ trường được tạo ra, tác động lên cuộn dây ứng điện bên trong stator, kích thích dòng điện chạy qua cuộn dây.

Ắc quy

Ắc quy (accu) ô tô có nhiệm vụ lưu trữ nguồn điện từ máy phát điện và cung cấp lại khi cần thiết, giúp xe khởi động và duy trì hoạt động của các thiết bị điện khi xe không nổ máy hoặc máy phát điện chưa hoạt động. Ắc quy còn hỗ trợ cấp điện cho một số thiết bị trong trường hợp sử dụng dòng điện vượt quá dòng định mức cho phép của máy phát.

Trong điều kiện lý tưởng, tuổi thọ của hầu hết ắc quy ô tô là khoảng 100.000 km hoặc 4-5 năm. Tuy nhiên, trong thực tế, tuổi thọ ắc quy thường dao động từ 2-4 năm, tuỳ thuộc vào thói quen sử dụng xe, chế độ bảo dưỡng, nhiệt độ và những yếu tố khác. Người dùng nên kiểm tra, bảo dưỡng và thay thế ắc quy định kỳ.

Máy khởi động

Máy khởi động (còn gọi là máy đề, bộ đề hoặc củ đề) có nhiệm vụ quay trục khuỷu động cơ để khởi động động cơ ô tô. Để khởi động động cơ, trục khuỷu phải quay đến một tốc độ nhất định.

Máy khởi động ô tô bao gồm một động cơ điện một chiều. Khi người lái bật chìa khóa hoặc nhấn nút khởi động, ắc quy cung cấp điện cho máy khởi động, làm quay trục khuỷu động cơ. Thông thường, để khởi động xe, trục khuỷu phải quay với tốc độ từ 40 - 60 vòng/phút đối với xe máy xăng và 80 - 100 vòng/phút đối với xe máy dầu.

Dây điện

Dây điện giúp kết nối và truyền tải dòng điện từ máy phát điện hoặc ắc quy đến toàn bộ hệ thống điện trên ô tô. Đối với mỗi hệ thống và thiết bị điện, các dây dẫn sẽ có màu sắc và ký hiệu khác nhau để dễ dàng phân biệt khi kiểm tra và sửa chữa.

Relay và cầu chì

Relay (rơ le) là một loại công tắc tự động mở và đóng mạch điện để điều khiển hoạt động của mạch điện động lực. Cầu chì có nhiệm vụ tự động mở và đóng dòng điện trên hệ thống dây dẫn khi xảy ra hiện tượng quá dòng. Cả hai thiết bị này đều nhằm bảo vệ an toàn cho hệ thống điện trên xe ô tô.

Nhà sản xuất thường sắp xếp relay và cầu chì trong cùng một cụm trong hộp cầu chì. Hầu hết các xe ô tô có hai hộp cầu chì. Một hộp nằm dưới nắp capo, gần ắc quy, được gọi là hộp cầu chì động cơ. Hộp còn lại nằm trong khoang nội thất, dưới taplo xe, được gọi là hộp cầu chì điện thân xe.

Các hệ thống điện - điện tử trên ô tô

Hệ thống điều khiển trung tâm

ECU (Electronic Control Unit) là hệ thống điều khiển điện tử trung tâm của xe ô tô, hoạt động như một máy vi tính. Nó được coi như "bộ não" điều khiển, điều phối và can thiệp vào hầu hết các hệ thống trên xe ô tô. ECU gồm bộ nhớ, bộ xử lý và đường truyền.

Hệ thống đèn

Hệ thống đèn ô tô có ba chức năng chính: chiếu sáng, phát ra tín hiệu và thông báo. Đây là một trong những thành phần quan trọng của hệ thống điện trên ô tô. Đèn xe được lắp đặt ở nhiều vị trí như đèn pha, gương chiếu hậu ngoài, đèn hậu và trong khoang nội thất.

Hệ thống thông tin

Hệ thống thông tin trên ô tô cung cấp các thông số về vận hành và thông báo về tình trạng hoạt động của xe. Hệ thống này hiển thị thông qua cụm đồng hồ sau vô lăng, bao gồm tốc độ xe, vòng tua máy, nhiệt độ nước làm mát, mức nhiên liệu, áp suất dầu, đèn thông báo và cảnh báo...

Hệ thống điều hoà

Hệ thống điều hoà ô tô (hay còn gọi là hệ thống điện lạnh ô tô) giúp điều chỉnh nhiệt độ trong khoang cabin, duy trì mức nhiệt độ thoải mái và dễ chịu nhất. Hệ thống điều hoà hoạt động bằng cách biến đổi áp suất, nhiệt độ và tính chất của chất làm lạnh để tạo ra không khí lạnh.

Hệ thống phụ

Ngoài các hệ thống trên, ô tô còn có nhiều hệ thống phụ nhằm hỗ trợ lái xe và cung cấp các tiện nghi trên xe như:

• Hệ thống gạt nước: Làm sạch kính lái và loại bỏ nước mưa giúp người lái có tầm nhìn tốt nhất. Một số xe còn có hệ thống gạt mưa tự động.
• Hệ thống gương chỉnh/gập điện: Giúp chỉnh gương và gập gương chiếu hậu ngoài nhanh chóng.
• Hệ thống khoá cửa & an ninh: Đảm bảo an toàn khi xe di chuyển và bảo vệ an ninh khi xe đậu đỗ.
• Hệ thống cửa kính điện: Giúp nâng hạ cửa kính.
• Hệ thống chỉnh ghế điện: Giúp điều chỉnh các hướng của ghế để có tư thế ngồi thoải mái nhất.
• Hệ thống sấy kính/gương: Ngăn tình trạng đọng nước hay đọng sương trên kính. Có thể sấy kính lái, sấy gương chiếu hậu và sấy kính sau.
• Hệ thống thông tin giải trí: Cung cấp các tính năng như kết nối điện thoại thông minh, điều khiển bằng giọng nói, định vị - bản đồ, thông tin giải trí, điều khiển các tính năng khác trên xe, kết nối tính năng an toàn...
• Hệ thống âm thanh: Lắp đặt loa ở nhiều vị trí trong cabin, tuỳ thuộc vào số lượng loa trên xe.

Ngoài ra, còn nhiều hệ thống, thiết bị điện khác trên xe, chẳng hạn như camera hành trình, bộ hiển thị kính lái HUD, cảm biến áp suất lốp, tẩu sạc, cổng sạc USB...

Hệ thống an toàn

Hệ thống an toàn trên ô tô bao gồm một loạt các tính năng nhằm tăng cường bảo vệ người lái và hành khách, giảm thiểu rủi ro khi di chuyển trên đường. Các tính năng này được điều khiển điện tử từ ECU.

Một số tính năng an toàn phổ biến bao gồm túi khí, hệ thống chống bó cứng phanh ABS, hệ thống cân bằng điện tử ESC, hỗ trợ khởi hành ngang dốc, cảnh báo chệch làn đường...

Hệ thống điều khiển chạy tự động

Hệ thống điều khiển chạy tự động giúp duy trì tốc độ bằng cách tự động điều khiển góc mở bướm ga để xe chạy theo tốc độ được cài đặt. Xe sẽ duy trì tốc độ đã thiết lập, người lái không cần nhấn bàn đạp ga.

Công nghệ này thường được gọi là hệ thống điều khiển hành trình Cruise Control. Ngoài ra, còn có một cấp độ cao hơn là hệ thống kiểm soát hành trình tự động Adaptive Cruise Control. Trong hệ thống này, xe có thể tự động điều chỉnh tốc độ để giữ khoảng cách an toàn với xe phía trước.

Trên đây là một tổng quan về hệ thống điện trên ô tô và các hệ thống điện - điện tử liên quan. Việc hiểu về cấu tạo và hoạt động của hệ thống này giúp chúng ta nhận thức rõ về vai trò quan trọng của hệ thống điện trong hoạt động của xe và sẵn sàng trong việc bảo dưỡng và sửa chữa khi cần thiết.

Dũng Phạm