Hệ thống lái trợ lực điện ô tô là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Hệ thống lái trợ lực điện ô tô có chức năng tác động lực bổ trợ lên cơ cấu dẫn động lái, từ đó mang lại sự nhẹ nhàng trong quá trình điều khiển tay lái. Đây là hệ thống có mặt hầu hết trong các mẫu xe ô tô đời mới. Vậy nên, việc nắm rõ cấu tạo và nguyên lý hoạt động giúp người dùng dễ dàng di chuyển chiếc xe.

Hệ thống lái trợ lực điện ô tô là gì? 

Hệ thống lái trợ lực điện (Electric Power Steering) hay còn được biết đến với tên viết tắt EPS, là hệ thống thông minh hỗ trợ việc điều khiển tay lái nhẹ nhàng bằng một động cơ điện. Đây là một trong những hệ thống thông minh có mặt trong hầu hết các dòng xe đời mới hiện nay.

Hệ thống trợ lực lái điện không chỉ mang đến sự linh hoạt cho chiếc xe mà còn giúp người lái cảm thấy an toàn, thoải mái khi vận hành. Bên cạnh đó, EPS giúp giảm tiêu hao nhiên liệu; quá trình bảo trì, sửa chữa cùng dễ dàng hơn so với hệ thống thuỷ lực truyền thống.

Hệ thống lái trợ lực điện là hệ thống thông minh hỗ trợ việc điều khiển tay lái dễ dàng

Cấu tạo hệ thống trợ lực lái điện ô tô

Hệ thống lái trợ lực điện được cấu tạo gồm những thành phần sau:

• Cảm biến momen xoắn: Là chi tiết có vai trò chuyển momen xoắn thành tín hiệu và truyền về EPS ECU để tính toán mức trợ lực cần thiết. Cảm biến nằm ở cột lái, gần thanh xoắn.

• Mô - tơ điện DC: Hoạt động tương tự động cơ khởi động của ô tô, nhằm tạo ra trợ lực theo tín hiệu của EPS ECU. Chi tiết này bao gồm động cơ DC, chổi than, cổ góp, rôto, cuộn dây và từ trường.

• EPS ECU: Là chi tiết có nhiệm vụ điều khiển mô - tơ điện. Sau khi nhận các tín hiệu từ cảm biến, tốc độ xe và tốc độ động cơ, EPS ECU sẽ đưa ra lệnh cho mô - tơ điện tạo trợ lực phù hợp.

• ECU động cơ: Là chi tiết có nhiệm vụ đưa tín hiệu về tốc độ động cơ tới EPS ECU.

• Cụm đồng hồ bảng Taplo: Là bộ phận có nhiệm vụ đưa tín hiệu về tốc độ xe đến EPS ECU.

• Đèn cảnh báo P/S (nằm trên bảng đồng hồ Taplo): Có chức năng sáng đèn khi hệ thống có dấu hiệu hư hỏng, lỗi.

Hệ thống trợ lực lái điện có cấu tạo khá đơn giản, lại sử dụng nguồn điện của xe nên giúp giảm tiêu hao nhiên liệu hơn các loại trợ lực truyền thống. Đồng thời, hệ thống này có thiết kế nhỏ gọn giúp xe nhẹ hơn. Hơn nữa, khả năng kiểm soát tay lái tốt hơn mang đến trải nghiệm chân thực dù di chuyển ở tốc độ cao, từ đó tạo sự ổn định, an toàn cho xe.

Hệ thống trợ lực lái điện có cấu tạo khá đơn giản

>>> Có thể bạn quan tâm: Vô lăng trợ lực điện bị nặng: Cách khắc phục đơn giản và hiệu quả

Các loại hệ thống lái trợ lực điện ô tô

Công nghệ ngày càng phát triển, các nhà sản xuất liên tục nghiên cứu, phát triển hệ thống EPS nhằm cho ra phiên bản mới tốt hơn qua từng thời kỳ phù hợp với đặc điểm từng dòng sản phẩm, điều kiện vận hành. Hiện nay, hệ thống lái trợ lực điện được chia thành 5 loại khác nhau, tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng cũng như tính năng tích hợp.

• Hệ thống lái EPSc: Là hệ thống được trang bị chủ yếu cho những phương tiện hạng trung. Với việc phát triển trên nền vật liệu cấu tạo mới nên EPSc có tác dụng giảm tác động nhiệt từ động cơ, tăng tỉ số truyền momen xoắn.

• Hệ thống lái EPSp: Là hệ thống được cải tiến dựa trên phiên bản EPSc. EPSp có tỉ số truyền mô-men lớn hơn, khả năng chịu nhiệt tốt hơn, vận hành êm ái hơn.

• Hệ thống lái EPSdp: Được xem là phiên bản nâng cấp tối ưu. EPSdp được thiết kế bộ trợ lực ở bánh răng thứ 2 trên thanh răng giúp tạo nên sự độc lập giữa tỉ số truyền bánh răng dẫn động với tỉ số lái. Vì thế, hệ thống EPSdp có công suất cao hơn 10 - 15% so với hai phiên bản bên trên.

• Hệ thống lái EPSapa: Là hệ thống được trang bị cho những phương tiện cỡ lớn, cao cấp. EPSapa có công suất cao, khả năng khử rung tốt, hệ thống trục bánh răng truyền động song song nên hoạt động chính xác, êm ái hơn.

• Hệ thống lái EPSrc: Là hệ thống được trang bị trên những dòng xe thể thao với yêu cầu khả năng làm việc mạnh mẽ nhưng thiết kế nhỏ gọn. Cho nên, EPSrc được thiết kế có kích thước khá nhỏ với công suất rất lớn.

Hệ thống lái EPSrc được trang bị trên xe thể thao với yêu cầu khả năng làm việc mạnh mẽ nhưng thiết kế nhỏ gọn

Nguyên tắc vận hành của hệ thống lái trợ lực điện.

Hệ thống trái trợ lực điện có nhiệm vụ tạo ra lực bổ trợ tác động lên cơ cấu dẫn động lái, duy trì hoặc thay đổi hướng chuyển động bằng cách sử dụng điện năng của xe, thông qua tín hiệu từ cảm biến momen xoắn bên trong hệ thống. Vì có lực hỗ trợ này mà việc điều khiển xe trở nên dễ dàng hơn, tính cơ động của xe cũng cao hơn.

Do cấu tạo đơn giản nên nguyên lý hoạt động của hệ thống cũng khá đơn giản. Theo đó, cảm biến momen xoắn đặt ở trục lái xác định hướng xoay tay lái mà người điều khiển thực hiện rồi gửi tín hiệu về ECU. Sau khi nhận được tín hiệu, ECU xử lý và đưa ra mệnh lệnh cho mô - tơ điện DC về hướng cũng như lực phù hợp để đẩy thanh răng của hệ thống lái. Nhờ vậy, việc đánh lái trở nên dễ dàng hơn.

Nguyên tắc vận hành chi tiết như sau:

• Hộp điều khiển EPS ECU có nhiệm vụ chính trong việc điều khiển mức điện cần thiết cho trợ lực. Tuỳ thuộc vào giá trị momen xoắn đo được cũng như tốc độ vận chuyển của xe, tốc độ của động cơ mà hộp điều khiển đưa ra dòng điện áp phù hợp đến mô - tơ DC.

• Khi tay lái chuyển hướng đến điểm cần bù quán tính thì mô - tơ DC sẽ bắt đầu thực hiện nhiệm vụ bổ trợ quá trình này.

• Đến điểm trả lái, momen xoắn lại hoạt động để đánh giá và gửi tín hiệu về EPS ECU kiểm soát trợ lực phản hồi từ bánh xe.

• Nếu xe đang ở tốc độ cao mà người lái chuyển hướng thì bộ phận giảm rung chấn hoạt động để giảm tác động lên vô lăng và người lái, từ đó hạn chế tối đa sai lệch.

• Ngoài ra, EPS ECU còn có nhiệm vụ dự tính, đo lường lượng nhiệt phát ra thông qua cường độ dòng điện trong mô - tơ. Để khi nhiệt độ tăng cao, ECU sẽ truyền lệnh giảm bớt dòng điện để tránh những thiệt hại không đáng có.

EPS có cấu tạo đơn giản nên nguyên lý hoạt động của hệ thống cũng khá đơn giản

>>> Xem thêm: So sánh ô tô điện và xăng

So sánh hệ thống trợ lực lái điện so với trợ lực thủy lực

Hệ thống trợ lực lái điện và trợ lực thuỷ lực đều có chung nhiệm vụ giúp tài xế dễ dàng đánh lái khi điều khiển xe. Tuy nhiên, hai hệ thống này có sự khác nhau về cấu tạo cũng như ưu nhược điểm riêng:

Hai loại trợ lực lái có sự khác biệt về ưu nhược điểm

>>> Có thể bạn quan tâm: Dầu trợ lực lái là gì?

Hệ thống lái trợ lực điện đang dần thay thế những hệ thống trợ lực truyền thống nhờ cấu tạo, nguyên lý hoạt động đơn giản nhưng mang lại độ chính xác cao trong quá trình hoạt động. Ngoài ra, EPS cũng tạo cảm giác an toàn, ổn định cho người dùng trong quá trình di chuyển. Với những chia sẻ trên của Nuôi xe hy vọng bạn sẽ hiểu rõ hơn về hệ thống trợ lực điện.