Hệ thống lái trợ lực điện: Cấu tạo, Nguyên lý hoạt động & 5 loại EPS phổ biến

Trên các dòng xe ô tô hiện đại ngày nay, hệ thống lái trợ lực điện là một trong những hệ thống đóng vai trò quan trọng. Hệ thống này đã trở thành trang bị tiêu chuẩn trên các dòng xe ô tô thế hệ mới. Nó được sử dụng rộng rãi bởi những ưu điểm vượt trội mà nó mang lại. Cùng Honda Ô tô Mỹ Đình tìm hiểu chi tiết về hệ thống này nhé!

Hệ thống lái trợ lực điện là gì?

Hệ thống lái trợ lực điện (EPS – Electric Power Steering), còn được gọi là trợ lực lái dẫn động bằng động cơ. Đây là hệ thống sử dụng động cơ điện để hỗ trợ người lái trong quá trình đánh lái nhẹ nhàng, đơn giản, mượt mà hơn khi di chuyển ở tốc độ thấp hay rẽ góc 90 độ.

Đây là hệ thống tiêu chuẩn của những dòng xe ô tô hiện đại hiện nay. Chúng được coi như hệ thống thông minh khi sử dụng motor điện để lấy năng lượng từ hệ thống điện trên xe và hỗ trợ cho quá trình điều khiển tay lái. Hệ thống này hiện được Honda trang bị trên các mẫu xe của mình, có thể kể đến như Honda City, Honda HR-V, Honda BR-V, Honda Civic, Honda CR-V, Honda Accord,…

REVIEW CHI TIẾT HONDA CR-V THẾ HỆ MỚI

REVIEW CHI TIẾT HONDA CR-V THẾ HỆ MỚI

Công dụng của hệ thống lái trợ lực điện

Hệ thống lái trợ lực điện ra đời như một bước ngoặt quan trọng của ngành công nghiệp ô tô. Hệ thống này có những tính năng vượt trội hơn hẳn về công năng so với hai hệ thống trợ lực còn lại.

• Đem đến cho người dùng cảm giác lái thoải mái và an toàn.
• Giúp tiết kiệm nhiên liệu tối đa.
• Hỗ trợ quá trình đánh lái một cách tốt nhất trong mọi trường hợp.
• Tạo ra lực bổ trợ tác dụng lên cơ cấu dẫn động lái, nhằm duy trì hoặc thay đổi hướng chuyển động của xe.

Cấu tạo của hệ thống lái trợ lực điện

Hệ thống lái trợ lực điện được cấu tạo bởi các bộ phận chính như sau:

• Cảm biến momen xoắn: Chi tiết này được gắn vào cột lái, gần thanh xoắn. Chúng có vai trò chuyển momen xoắn thành tín hiệu điện đưa đến EPS ECU. EPS ECU sẽ sử dụng tín hiệu này để tính toán mức trợ lực mà động cơ cần.
• Motor điện DC: Bộ phận có cấu tạo gồm động cơ DC chổi than, cổ góp, roto, cuộn dây và từ trường. Chúng hoạt động tương tự như động cơ khởi động ô tô để tạo ra lực trợ lực tùy vào tín hiệu từ EPS ECU.
• EPS ECU: Đây là bộ phận có nhiệm vụ vận hành motor DC gắn trên trục lái. Từ đó, chúng sẽ tạo ra trợ lực căn cứ vào tín hiệu từ các cảm biến, tốc độ xe và tốc độ động cơ.
• ECU động cơ: Đây là bộ phận đưa tín hiệu tốc độ động cơ tới EPS ECU.
• Cụm đồng hồ bảng taplo: Bộ phận làm nhiệm vụ đưa tín hiệu tốc độ xe đến EPS ECU.
• Đèn cảnh báo P/S: Nằm trên bảng đồng hồ taplo, được sử dụng để bật đèn báo khi hệ thống có hư hỏng.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trợ lực điện

Hệ thống này được hoạt động dựa trên tín hiệu cảm biến momen nằm ở cụm trợ lực lái. Khí có sự tác động của người điều khiển lên bộ phận vô lăng để chuyển hướng lái thì dưới tác động của mặt đường thông qua bánh xe, thước lái sẽ có tác dụng lên thanh xoắn nằm trong cụm trợ lực điện và bắt đầu quá trình này,

Khi cảm biến momen hoạt động và gửi tín hiệu đến hộp điều khiển thì tại đây bộ phận này sẽ phát ra dòng điện giúp điều khiển hoạt động của motor trợ lực với một lực đủ lớn để hỗ trợ người lái xoay trục lái theo hướng mong muốn một cách đơn giản, dễ dàng, mượt mà.

Cụ thể, nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trợ lực điện như sau:

• Độ xoắn của thanh lái và vận tốc của xe sẽ tạo ra dòng điện phù hợp để hệ thống cấp tới motor trợ lực lái.
• Motor này sẽ hoạt động khi người lái tác động lên vô lăng để chuyển hướng (tại điểm bù quán tính).
• Hệ thống tiến hành kiểm soát lượng trợ lực hồi về bánh sau của xe khi người lái đã đánh lái hết vô lăng sang một hướng nhất định.
• Hệ thống giúp điều khiển giảm rung khi lái vô lăng ở tốc độ cao và bảo vệ quá nhiệt ở motor hoặc ECU.

Các chế độ dự phòng của hệ thống lái trợ lực điện

Khi phát hiện thấy sự cố, hệ thống sẽ chuyển sang chế độ dự phòng. Cụ thể như sau:

Hệ thống lái trợ lực điện EPS ban đầu được giới hạn ở các loại ô tô cỡ nhỏ, vì công nghệ phát triển động cơ điện bị giới hạn. Tuy nhiên, các dòng động cơ điện nhỏ gọn công suất lớn và kiểm soát số vòng quay phát triển nhanh nên hệ thống lái EPS được áp dụng trên xe du lịch. Một số loại hệ thống lái trợ lực điện phổ biến như sau:

Hệ thống lái EPSc

Hệ thống lái EPSc giống hệ thống lái EPS ra đời trước đây. Ngày nay, EPSc cũng được sử dụng trong các loại xe hạng trung. Do sự phát triển của các vật liệu mới cho bánh răng trợ lực, trục lái giúp truyền momen xoắn cao hơn. Bộ trợ lực của EPSc được đặt bên trong khoang nội thất ô tô giúp giảm tác động nhiệt từ động cơ. Phạm vi nhiệt độ thấp hơn từ -40 đến 850 độ C trong khi khoang động cơ yêu cầu từ -40 đến 1250 độ C. Đối với các hệ thống trợ lực lái khác đáp ứng nhu cầu nhiệt độ đòi hỏi việc chế tạo phức tạp.

Động cơ điện trợ lực được đặt rất gần người lái và có thể nghe thấy dễ dàng. Bộ trợ lực sử dụng cơ cấu trục vít – bánh vít trong đó, trục vít được lắp ở trục động cơ của động cơ điện, bánh vít gắn trên trục lái. Giới hạn về bánh răng trục vít nên không thể truyền momen xoắn lớn. Đối với momen xoắn cao hơn, chúng phải được bố trí chắc chắn hơn, kéo theo đó cũng có giá thành đắt hơn. Cấu hình dễ nhất của các phần tử trượt như vậy là một thanh trượt bằng nhựa đơn giản. Momen truyền cao hơn bắt buộc phải có vòng bi kim loại đắt tiền.

Hệ thống lái EPSp

Bộ trợ lực của EPSp được đặt ngay tại bánh răng lái. Momen trợ lực do động cơ điện tạo ra được đến bánh răng và thanh răng. Hệ thống có thể đạt được công suất lái cao hơn so với hệ thống lái EPSc, bởi vì các lực không cần được truyền dọc theo trục lái chính và trục lái trung gian. Vì bộ trợ lực EPSp (động cơ và ECU) đặt trong khoang động cơ nên nó phải đáp ứng các yêu cầu cao hơn về nhiệt độ, mật độ bố trí và độ rung so với hệ thống lái EPSc. Bộ trợ lực chỉ có thể quay quanh trục của bánh răng lái. Một vấn đề khác là bộ trợ lực nằm gần vị trí chân người lái, vì thế cần đảm bảo rằng bộ trợ lực không thể xâm nhập vào khoảng trống của chân khi va chạm.

Hệ thống lái EPSdp

Việc lắp đặt bộ trợ lực ở bánh răng thứ hai trên cùng một thanh răng cho phép tách bộ cảm biến và bộ truyền động. Vì tỷ số truyền bánh răng truyền động chính thức độc lập với tỷ số lái nên có thể bố trí tối ưu công suất. Công suất hệ thống lái EPSdp cao hơn 10-15% so với công suất của EPSc hoặc EPSp.

Bộ trợ lực có thể được định vị bằng một bánh răng thứ 2 được điều chỉnh phù hợp, góc quay 3600 theo hướng tâm tới thanh răng và trục bánh răng truyền động chính. Độ đáp ứng nhanh tuy nhiên, không gian lắp đặt rất khó.

Hệ thống lái EPSapa

Hệ thống lái EPSapa với ổ trục song song trên thanh răng hệ thống lái. Bộ trợ lực được tạo ra bởi động cơ điện truyền động với thanh răng nhờ sự kết hợp của trục vít me bi và bộ truyền động đai. Trục vít me biến chuyển quay của động cơ điện thành chuyển động của thanh răng.

Bộ trợ lực được bố trí có thể xoay quanh vỏ cơ cấu lái. Hệ thống lái EPSapa hoạt động chính xác, khắc phục tiếng ồn do sử dụng bộ truyền động đai. Với ưu điểm công suất lớn, vì vậy nó được sử dụng rộng rãi trên các xe hạng sang cỡ lớn, xe cao cấp nhấn mạnh tính năng động như xe thể thao.

Bộ truyền động đai được sử dụng giảm tiếng ồn khi động cơ điện truyền động đến trục vít me bi. Dây đai đã được phát triển đặc biệt cho hệ thống lái EPSapa với góc xoắn 50, do đó đảm bảo sự ăn khớp của răng không gặp sự cố và âm thanh được tối ưu hóa. Toàn bộ hệ thống lái có thể kéo hoạt động kéo dài hơn 15 năm mà không cần bảo dưỡng.

Hệ thống lái EPSrc

Hệ thống lái EPSrc sử dụng trục vít me làm bánh răng để truyền chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của thanh răng. Khác với hệ thống lái ESPapa, trục vít me bi được điều khiển trực tiếp bằng động cơ điện. Phần lõi rotor trục rỗng, đồng tâm với thanh răng. Động cơ điện điều khiển yêu cầu cao về momen xoắn thường sử dụng động cơ servo.

Bộ trợ lực được gắn đồng tâm trên thanh răng nên hệ thống lái EPSrc rất nhỏ gọn, động cơ điện của hệ thống lái EPSrc và trục vít bi của nó chỉ có thể bố trí được dịch chuyển dọc trục trên thanh răng.

Ưu nhược điểm của hệ thống lái trợ lực điện

Hệ thống trợ lái trợ lực điện có những ưu điểm và nhược điểm cụ thể như sau:

Ưu điểm

• Hệ thống lái trợ lực điện có tích hợp motor điện có tác dụng đẩy thanh răng hệ thống lái hiệu quả trong trường hợp xe đánh lái. Nhờ vậy, chúng giúp tiết kiệm tối đa nhiên liệu mà động cơ ô tô tiêu thụ.
• Hệ thống có kết cấu tương đối đơn giản nên dễ dàng trong bảo trì, sửa chữa.
• Tạo cảm giác nhẹ nhàng, thoải mái cho người lái khi di chuyển ở tốc độ thấp và sự ổn định, an toàn khi xe di chuyển ở tốc độ cao.

Nhược điểm

• Hạn chế của hệ thống này phải kể đến là khi ở tốc độ cao hay đường cua, khi ngắt điện thì động cơ vẫn quay đều.
• Trong một số trường hợp khiến vô lăng trở nên vô cùng nhẹ nhàng, như không cầm lái khiến người điều khiển cảm thấy hụt hẫng, khó thao tác.
• Một số motor trợ lực còn phát ra tiếng ồn.

Một số nguyên nhân khiến hệ thống trợ lực lái điện nhanh bị hư hỏng

Một số thói quen có thể gây ảnh hưởng đến hệ thống lái trợ lực điện mà người điều khiển cần chú ý đến như sau:

• Đánh lái chết: Đây là kiểu xoay vô lăng hết sang trái lại sang phải, thành vòng tròn liên tục khiến motor quá tải, sinh nhiệt cao và có thể khiến vô lăng bị bó cứng. Thói quen này cũng làm cho lốp xe bánh trước nhanh mòn hơn lốp xe bánh sau nên người mới tập lái cần chú ý.
• Chạy ở mặt đường xấu với tốc độ quá cao: Thói quen này không chủ gây ảnh hưởng đến hệ thống lái trợ lực điện mà còn khiến bộ phận khác chịu ảnh hưởng tiêu cực.
• Đánh vô lăng với tốc độ quá nhanh.
• Không căn chỉnh thước lái định kỳ.

Bên cạnh đó, để hệ thống này hoạt động tốt, người lái bên cạnh việc từ bỏ những thói quen sai lầm thì cần sớm phát hiện lỗi phát sinh để xử lý kịp thời. Khi tay lái trợ lực bị nặng, đèn liên tục sáng,… thì chứng tỏ hệ thống đang gặp vấn đề. Hãy kiểm tra nguyên nhân để đưa ra các phương hướng xử lý kịp thời nhé!

So sánh hệ thống lái trợ lực điện và hệ thống lái trợ lực thủy lực

Hệ thống lái trợ lực điện và hệ thống lái trợ lực thủy lực đều là những hệ thống lái đang được sử dụng phổ biến hiện nay, mỗi loại đều có những đặc điểm riêng và ưu thế khác nhau. Dưới đây là bảng so sánh chi tiết:

Câu hỏi thường gặp

Hệ thống mã lỗi EPS thường gặp

Một số mã lỗi hệ thống lái trợ lực điện thường gặp như sau:

Hầu hết mọi người đều ít chú ý đến cảm giác lái (steering feel), hay cụ thể là những cảm nhận từ mặt đường và lốp xe. Điều chúng ta thường quan tâm chỉ là khi xe gặp chướng ngại vật hay chuyển làn đột ngột thì hệ thống lái có hoạt động tốt hay không mà thôi.

Tuy nhiên, đối với những người yêu xe thì họ quan tâm rất nhiều đến cảm giác lái. Họ có thể hiểu rõ điểm trượt (slip point) của từng khúc cua, cách chiếc xe nghiêng khi vào cua, thời điểm lốp bắt đầu trượt… Những điều này giúp “kết nối” họ với mặt đường và cả chiếc xe.

Có nguy hiểm khi lái xe mà không có tay lái trợ lực không?

Sẽ KHÔNG nguy hiểm khi lái xe mà không có trợ lực lái. Một trong những tác dụng của cơ cấu lái trợ lực là làm giảm nỗ lực cần thiết để quay tay của chiếc xe để thay đổi hướng của nó. Việc thiếu trợ lực lái khiến quá trình này trở nên cồng kềnh, đặc biệt là ở tốc độ thấp, dẫn đến những mệt mỏi cho người lái. Nỗ lực cần thiết cũng tăng lên cùng với sự gia tăng trọng lượng của xe.

Mặc dù hệ thống trợ lực lái thủy lực vẫn còn chỗ đứng trên thị trường hiện tại. Nhưng hệ thống lái điện đã dần thay thế và là tiền đề để có thể phát triển các hệ thống trợ lực lái khác.

Như vậy, Honda Ô tô Mỹ Đình đã cung cấp cho bạn những thông tin chi tiết về hệ thống lái trợ lực điện EPS. Hệ thống này giúp ích rất nhiều trong việc hỗ trợ người lái điều khiển xe đơn giản và nhẹ nhàng hơn. Hy vọng những chia sẻ trên đã giúp bạn hiểu rõ hơn về cấu tạo, cách thức vận hành cũng như cách sử dụng hiệu quả hơn. Nếu có bất cứ thắc mắc nào, liên hệ ngay với chúng tôi qua hotline 0365 83 79 79 hoặc tới showroom tại 02 Lê Đức Thọ, Cầu Giấy, Hà Nội để được giải đáp và tư vấn chi tiết nhé!

• Website: https://hondaotomydinh.vn/ 
• Fanpage: Honda Ô tô Hà Nội – Mỹ Đình
• Youtube: Honda Ô tô Hà Nội – Mỹ Đình
• Hotline: 0375 83 79 79

Hoàng Ngân

Với 2 năm kinh nghiệm làm việc trong lĩnh vực ô tô, tôi tự tin mang đến cho khách hàng những thông tin chính xác và đầy đủ, là nguồn tham khảo đáng tin cậy giúp khách hàng dễ dàng tìm kiếm các thông tin hữu ích.