NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LÁI ĐIỆN TRÊN XE Ô TÔ ĐIỆN

Thứ hai, 20/10/2025, 22:26 (GMT+7)

Hệ thống lái điện (Electric Power Steering - EPS) là một trong những công nghệ quan trọng góp phần nâng cao tính an toàn, tiết kiệm năng lượng và khả năng điều khiển của ô tô điện. Bài viết này trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm và xu hướng phát triển của hệ thống lái điện trên các dòng xe ô tô điện hiện nay. Qua đó, tác giả đánh giá tiềm năng ứng dụng EPS trong đào tạo, nghiên cứu và thực tiễn ngành công nghệ kỹ thuật ô tô tại Việt Nam.

1. Giới thiệu

          Sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp ô tô điện kéo theo nhu cầu đổi mới trong các hệ thống điều khiển, trong đó hệ thống lái điện (EPS) đóng vai trò then chốt trong việc thay thế hệ thống lái thủy lực truyền thống. EPS sử dụng mô-tơ điện và bộ điều khiển điện tử để hỗ trợ người lái, giúp giảm tổn thất công suất và tăng độ chính xác trong điều khiển hướng.

          So với hệ thống lái thủy lực, EPS loại bỏ hoàn toàn bơm thủy lực, ống dẫn và dầu trợ lực – những thành phần gây tiêu hao năng lượng và cần bảo dưỡng định kỳ. Ngoài ra, EPS còn cho phép tích hợp với các hệ thống an toàn chủ động như ADAS, ESC, Lane Keeping Assist (LKA) hay Autonomous Driving System, mở ra kỷ nguyên của xe điện thông minh.

 

Hình 1. Hệ thống lái trợ điện lực

2. Cấu tạo hệ thống lái điện

Một hệ thống EPS điển hình gồm các bộ phận chính:

1. Cảm biến mô-men xoắn (Torque Sensor): đo lực và hướng xoay của vô lăng.
2. Cảm biến góc lái (Steering Angle Sensor): xác định góc quay và tốc độ quay của vô lăng.
3. Bộ điều khiển trung tâm ECU (Electronic Control Unit): xử lý tín hiệu từ các cảm biến và điều khiển mô-tơ trợ lực.
4. Mô-tơ điện trợ lực (Electric Motor): tạo mô-men hỗ trợ quay bánh xe.
5. Cơ cấu truyền lực (Reduction Gear / Belt Drive): truyền mô-men từ mô-tơ đến trục lái.
6. Nguồn điện áp cao (Battery Pack hoặc 12V/48V): cung cấp năng lượng cho mô-tơ.

Tùy theo vị trí lắp đặt, hệ thống EPS được chia thành:

• Cột lái điện (C-EPS): mô-tơ đặt trên trục lái (xe nhỏ, tiết kiệm không gian).
• Thanh răng điện (R-EPS): mô-tơ đặt trên thanh răng (xe du lịch trung – cao cấp).
• Trục bánh răng điện (P-EPS): mô-tơ gắn trực tiếp vào cơ cấu truyền động (xe tải nhẹ hoặc SUV).

 

Hình 2. Cơ cấu giảm tốc

3. Nguyên lý hoạt động

          Khi người lái xoay vô lăng, cảm biến mô-men ghi nhận lực tác động và gửi tín hiệu đến ECU. Bộ điều khiển ECU phân tích dữ liệu, xác định mức trợ lực phù hợp dựa trên tốc độ xe, góc lái và điều kiện vận hành. Mô-tơ điện sẽ sinh ra mô-men xoắn phụ để hỗ trợ quay bánh xe theo hướng mong muốn.

          Khi xe di chuyển ở tốc độ cao, ECU giảm trợ lực để đảm bảo cảm giác lái thật và an toàn; ngược lại, khi xe chạy chậm hoặc quay đầu, mức trợ lực tăng lên giúp người lái thao tác nhẹ nhàng hơn.

          Toàn bộ quá trình diễn ra trong vài phần nghìn giây, tạo nên độ phản hồi nhanh và chính xác cao.

4. Ưu và nhược điểm của hệ thống EPS

Bảng 1. Ưu và nhược điểm của hệ thống EPS

Ưu điểm	Nhược điểm
Tiết kiệm năng lượng (không tiêu hao công suất động cơ như bơm thủy lực).	Giá thành cao, cấu trúc điều khiển phức tạp.
Giảm trọng lượng xe, thân thiện môi trường.	Cần nguồn điện ổn định, dễ bị ảnh hưởng khi hệ thống điện gặp sự cố.
Cảm giác lái chính xác, có thể điều chỉnh theo chế độ lái.	Đòi hỏi kỹ thuật viên có trình độ cao để chẩn đoán – sửa chữa.
Dễ dàng tích hợp với các hệ thống lái tự động.

5. Ứng dụng và xu hướng phát triển

          Ngày nay, hầu hết các dòng xe điện hiện đại như Tesla Model 3, VinFast VF e34, Hyundai Ioniq, Nissan Leaf đều sử dụng hệ thống EPS. Công nghệ đang tiến tới:

• Steer-by-Wire: loại bỏ hoàn toàn liên kết cơ khí giữa vô lăng và bánh xe, chỉ điều khiển qua tín hiệu điện tử.
• Tích hợp cảm biến ADAS: hỗ trợ giữ làn đường, đỗ xe tự động, và lái bán tự động.
• AI Adaptive Steering: học thói quen người lái để điều chỉnh phản ứng lái phù hợp.

          Trong đào tạo kỹ thuật ô tô tại các trường đại học Việt Nam, mô hình EPS là một nội dung quan trọng trong học phần Hệ thống lái và an toàn chủ động trên ô tô điện. Việc nghiên cứu, chế tạo và mô phỏng hệ thống EPS sẽ giúp sinh viên hiểu rõ cơ chế điều khiển thông minh và ứng dụng thực tế trong ngành công nghiệp xe điện.

6. Kết luận

          Hệ thống lái điện EPS là xu thế tất yếu của ngành công nghiệp ô tô hiện đại, đặc biệt trong bối cảnh phát triển xe điện và xe tự hành. Việc nắm vững nguyên lý, cấu trúc và khả năng chẩn đoán – bảo dưỡng hệ thống EPS không chỉ giúp cải thiện năng lực kỹ thuật mà còn mở ra hướng nghiên cứu mới cho ngành công nghệ kỹ thuật ô tô tại Việt Nam.