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

1. Hệ thống lái trợ lực điện là gì?

Hệ thống lái trợ lực điện là một thuật ngữ được xuất phát từ cụm từ tiếng anh Electronic Power Steering (EPS). Đây là một công nghệ thông minh, hoạt động bằng cách sử dụng motor điện lấy năng lượng từ hệ thống điện rồi chuyển đến bộ phận đánh lái của xe. Nhờ đó, trở lực lái điện sẽ cung cấp một lực lái tương ứng, hỗ trợ cho người điều khiển, vận hành xe một cách nhẹ nhàng và đơn giản hơn so với hệ thống lái thông thường.

Hệ thống lái trợ điện lực là công nghệ mới giúp người lái vận hành xe dễ dàng

Hệ thống lái trợ lực điện EPS ngày càng được ưu ái để trang bị cho những dòng ô tô thế hệ mới hiện nay bởi nó không chỉ đem lại trải nghiệm thoải mái khi lái mà còn tạo ra cảm giác an toàn cho người điều khiển. Hơn nữa, EPS cũng được đánh giá cao các tính năng tiết kiệm nhiên liệu cũng như hiệu suất hoạt động của xe.

2. Cấu tạo hệ thống lái trợ lực điện

Hệ thống lái trợ lực điện được cấu thành từ 6 bộ phận riêng biệt, nhưng có sự phối hợp đồng bộ với nhau để tạo nên một tổng thể hoạt động thống nhất. Dưới đây mô tả chi tiết chức năng và nhiệm vụ của các bộ phận trong hệ thống EPS:

• Cảm biến momen xoắn: Bộ phận này có nhiệm vụ đo momen lái xuất hiện trong quá trình hoạt động của xe rồi gửi tín hiệu về hộp điều khiển. Nhờ phần cảm biến này, hộp điều khiển có thể tính toán chính xác mức trợ lực mà động cơ cần.
• Motor điện một chiều (DC): Bộ phận này sẽ tạo lực tùy dựa trên tín hiệu được gửi đến từ hộp điều khiển để tác động lên bộ phận đánh lái.
• Hộp điều khiển - EPS ECU: Đây được ví như “bộ não” của lái trợ lực điện. Bộ phận này có chức năng phân tích và xử lý các tín hiệu từ các cảm biến, tốc độ và động cơ của xe. Sau đó, EPS ECU sẽ định mức dòng điện cung cấp cho motor trợ lực lái rồi truyền tin cho bộ phận DC để tạo ra trợ lực cho vô lăng.
• ECU động cơ: Đây là bộ phận giúp vận hành motor trên lực lái sinh ra trợ lực. Ngoài ra, ECU động cơ còn giúp đưa ra tín hiệu tới với EPS ECU một cách hiệu quả.
• Cụm đồng hồ bảng taplo: Bộ phận này có nhiệm vụ chính là đưa tín hiệu tốc độ xe đến EPS ECU để xử lý dữ liệu.
• Bộ phận đèn cảnh báo EPS (nằm trên bảng đồng hồ Taplo): Đèn cảnh báo này sẽ tự động bật sáng khi có bất kỳ vấn đề trục trặc hay hư hỏng trong hệ thống lái trợ lực điện.

Hệ thống lái trợ điện lực được cấu thành từ 6 bộ phận đơn giản

Do cấu tạo của hệ thống lái trợ lực này chỉ sử dụng lực của điện tạo ra, không có sự tham gia của động cơ nên hệ thống lái trợ lực điện giúp người điều khiển tiết kiệm, giảm thiểu tối đa nhiên liệu vận hành.
Chủ đề liên quan: Xe không tự trả lái - nguyên nhân và cách khắc phục

3. Cơ cấu hoạt động hệ thống lái trợ lực điện

Từ các bộ phận cấu thành hệ thống lái trợ lực điện ở trên, có thể thấy cơ cấu hoạt động của hệ thống này khá đơn giản. Nguyên lý hoạt động của EPS được diễn ra theo một chu trình nối tiếp nhau được diễn giải như sau:

Hệ thống EPS vận hành dựa vào các tín hiệu từ momen cảm biến nằm trong cụm trợ lực lái. Trong trường hợp người điều khiển ô tô tác động lên vô lăng để thực hiện việc chuyển hướng, dưới tác động của mặt đường thông qua bánh xe, thước lái sẽ tác động lên thanh xoắn (trong cụm trợ lực điện). Momen cảm biến sẽ thu nhận thông tin đến từ vô lăng, đo lực xoắn được áp dụng lên trục lái và gửi tín hiệu đến bộ điều khiển ECU để tính toán và xử lý.

Hệ thống EPS hoạt động dựa trên các tín hiệu từ cảm biến momen xoắn

Bộ điều khiển nhận tín hiệu từ momen cảm biến và phân tích thông tin đó để xác định mức độ  hỗ trợ cần thiết. Sau đó, bộ điều khiển gửi tín hiệu điện đến động cơ điện trong hệ thống EPS.

Động cơ điện nhận tín hiệu từ bộ điều khiển và tạo ra lực trợ giúp xoay tay lái. Lực trợ giúp này được truyền đến cột lái hoặc trục lái, giúp giảm sức nặng và tăng cường khả năng điều khiển của người lái. Vì thế, người điều khiển có thể xoay trục lái theo hướng mong muốn đơn giản và nhẹ nhàng.

4. Ưu nhược điểm của hệ thống lại trợ lực điện

Hệ thống lái trợ lực điện là một công nghệ thông minh, sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội so với các hệ thống trợ lái khác nên các dòng xe thế hệ mới hiện nay đều được trang bị tiêu chuẩn này. Tuy nhiên, hệ thống này vẫn còn tồn tại một số hạn chế nhất định có thể gây trở ngại cho người lái khi vận hành phương tiện ô tô.

Ưu điểm nổi bật của trợ lực lái điện

• Tiết kiệm nhiên liệu hiệu quả: Như đề cập ở trên, Hệ thống EPS chỉ sử dụng động cơ điện thay vì sức mạnh của động cơ dầu máy nên sẽ giúp người lái giảm thiểu tối đa mức độ tiêu thụ nhiên liệu trong quá trình vận hành của xe.
• Đảm bảo an toàn, tăng cường kiểm soát: Hệ thống trợ lái điện cung cấp trợ lực giúp giảm sức nặng khi lái xe, tạo ra sự thoải mái, đảm bảo an toàn và tăng cường khả năng kiểm soát của người lái, đặc biệt là trong điều kiện đường trơn hoặc tải trọng nặng.
• Sửa chữa dễ dàng và nhanh chóng: Vì có cấu tạo đơn giản kết hợp với khối lượng nhẹ nên việc lắp đặt và sửa chữa hệ thống lái trợ lực điện khá dễ dàng và nhanh chóng.

Sử dụng trợ lực điện sẽ giảm thiểu mức độ tiêu thụ nhiên liệu

Những hạn chế của hệ thống lái trợ điện lực:

• Tốc độ phản hồi chậm: Vì hệ thống EPS hoạt động theo một chu trình nối tiếp nhau gồm các bộ phận tham gia thực hiện chức năng, nhiệm vụ của mình. Nên đôi khi thông tin phản hồi sẽ bị chậm. Chẳng hạn như khi xe chạy đến các khúc cua thì dù người lái đã ngắt điện toàn bộ động cơ nhưng phải mất một thời gian thì động cơ mới có thể ngừng chạy.
• Mất cảm giác lái: Hệ thống lái trợ lực điện đôi khi làm vô lăng lái trở nên quá nhẹ. Điều này làm người điều khiển không còn cảm giác chân thực khi lái xe
• Chi phí sửa chữa cao: Trong trường hợp hệ thống EPS gặp sự cố, việc sửa chữa hoặc thay thế có thể đòi hỏi chi phí cao hơn so với hệ thống lái thủy lực truyền thống.

Hiện nay, Hệ thống lái trợ lực điện đang dần thay thế các hệ thống lái trợ lực khác bởi sự thông minh và tiên tiến của mình. Hệ thống hỗ trợ này được trang bị trên các dòng xe ô tô hiện đại mang đến những trải nghiệm thoải mái cho người điều khiển. Đồng thời, hệ thống cũng tác động tích cực đến môi trường tự nhiên thông qua việc giảm thiểu tối đa mức tiêu thụ nhiên liệu của máy móc.