Các hệ thống lái phổ biến trang bị trên ô tô hiện nay

Ra đời từ những năm 70 của thế kỉ XIX, hệ thống lái là một trong 7 hệ thống quan trọng trang bị trên ô tô. Theo thời gian, hệ thống này không ngừng cải tiến giúp người lái điều khiển ô tô dễ dàng hơn.

Hệ thống lái là một trong 7 hệ thống quan trọng có nhiệm vụ điều khiển ô tô chuyển động theo chủ ý của người lái. Kết cấu hệ thống phức tạp gồm nhiều cụm cơ cấu và bộ phận riêng biệt, hoạt động tương tác, hỗ trợ lẫn nhau. Các nhà sản xuất ô tô vẫn không ngừng cải tiến hệ thống lái nhằm phù hợp với nhu cầu vận hành, mang lại cảm giác lái hoàn hảo và sự an toàn cho hành khách trên mỗi cung đường.
Cho tới hiện nay đã có 6 hệ thống lái đã được nghiên cứu, sản xuất và phát triển. Mỗi công nghệ có những ưu nhược điểm riêng biệt và mục đích sử dụng khác nhau. 

Hệ thống lái thuần cơ khí

Thuần cơ khí là hệ thống lái đầu tiên được ghi nhận trong lịch sử phát triển của ngành sản xuất ô tô. Hệ thống này tập trung vào khả năng quay vòng ô tô trên diện tích nhỏ, trong thời gian ngắn nhất. 

Cấu tạo của hệ thống lái thuần cơ khí khá đơn giản gồm dẫn động lái và cơ cấu lái. Ưu điểm của hệ thống lái thuần cơ khí là bánh xe ít bị trượt khi quay vòng. 

Tuy nhiên, hệ thống này có kích thước cồng kềnh, trọng lượng nặng và chiếm nhiều không gian lắp đặt. Người lái tốn nhiều sức lực khi phải sử dụng 100% năng lượng để quay vòng bánh xe và gặp khó khăn trong việc xử lý các tình huống bất ngờ. Bên cạnh đó, hệ thống lái thuần cơ khí chỉ tập trung vào góc quay thân xe, khả năng kiểm soát khi đánh lái ở tốc độ cao bị hạn chế. Do vậy, hiện nay các nhà sản xuất không còn ứng dụng hệ thống này trong việc sản xuất xe hơi nữa.

Hệ thống lái trợ lực thủy lực HPS

Hệ thống lái trợ lực thủy lực HPS (Hydraulic Power Steering) là bước cải tiến của hệ thống thuần cơ khí, nhằm hỗ trợ một phần năng lượng cho người lái khi quay vòng, tạo cảm giác thoải mái khi lái xe.

Thanh xoắn (Torsion Bar) được bố trí trên trục lái là điểm khác biệt quan trọng nhất của hệ thống lái trợ lực này. Thanh xoắn có nhiệm vụ như cảm biến mô men giúp xác định sự thay đổi tỷ lệ trợ lực theo điều kiện chuyển động.

Hệ thống HPS có kết cầu hoàn toàn bằng cơ khí giúp người lái cảm nhận được phản ứng từ mặt đường dội ngược lên vô lăng. Bên cạnh đó, chi phí bảo dưỡng thấp, dễ nhận biết lỗi hỏng hóc và khắc phục đơn giản cũng là một trong số các ưu điểm của hệ thống trợ lái này.

Tuy vậy, dải tốc độ của hệ thống HPS thấp chỉ phù hợp với xe có tốc độ di chuyển dưới 120 km/h. Khi vận hành xe ở tốc độ cao, công suất bơm và áp lực dầu tăng cao làm mất cảm giác lái. Ngoài ra, do được nối trực tiếp với khối động cơ nên bơm dầu của hệ thống này hoạt động liên tục gây tổn hao năng lượng ngay cả khi không cần trợ lực.

Hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển bằng điện tử EHPS

Hệ thống lái EHPS (Electro Hydraulic Power Steering) khác hệ thống HPS ở việc bộ vi điều khiển ô tô MCU sẽ trực tiếp điều khiển van trợ lực thay cho thanh xoắn. Hộp đen MCU nhận tín hiệu về độ biến dạng của thanh xoắn, từ đó tính toán tỷ lệ trợ lực để quyết định áp lực trợ lực lái.

So với hệ thống lái trợ lực thủy lực HPS, hệ thống EHPS sở hữu dải tốc độ đa dạng, tạo cảm giác lái thoải mái và phấn khích khi xe vận hành ở tốc độ cao. Vì vậy, mức độ ứng dụng có phần rộng rãi hơn so với hệ thống HPS. Tại Việt Nam, hệ thống lái trợ lực này được trang bị trên các dòng xe tầm trung và một vài mẫu xe hạng sang.

Tuy nhiên, thiết kế bơm thủy lực của bộ trợ lực gắn liền động cơ  buộc bơm hoạt động liên tục trong quá trình chạy xe, gây lãng phí công suất. Ngoài ra, dầu trợ lực lái là một trong những tác nhân gây ô nhiễm môi trường bởi chứa nhiều kim loại nặng khó phân hủy.

Hệ thống lái trợ lực điện tử EPS

Hệ thống lái trợ lực điện tử EPS sở hữu nhiều ưu điểm hơn so với hệ thống trợ lực thủy lực điều khiển bằng điện tử EHPS. Cảm biến mô-men cản của hệ thống EPS có nhiệm vụ xác định mô-men cản từ mặt đường, quyết định tỷ lệ trợ lực thông qua việc điều khiển trực tiếp mô tơ điện. Hiện nay, nhà sản xuất kết hợp hệ thống lái với hệ thống cảm biến giúp dễ dàng điều chỉnh áp lực vô lăng. Nhờ vậy, vô lăng nhẹ nhàng đánh lái khi ô tô di chuyển ở tốc độ chậm và trở nên nặng hơn khi xe chạy tốc độ cao. 

Ưu điểm của hệ thống EPS là hoạt động theo cơ cấu điện tử nên  thiết kế tinh gọn. Việc thay thế bơm dầu bằng động cơ điện và sử dụng hộp đen ECU điều khiển giúp bộ trợ lực này linh hoạt, thân thiện với môi trường. 

Hạn chế của hệ thống lái trợ lực điện tử EPS là khi xảy ra trục trặc, hệ thống này không thể sửa chữa, chủ xe phải tốn một khoản chi phí lớn thay thế toàn bộ hệ thống.

Hệ thống lái chủ động AFS

Hệ thống lái chủ động AFS (Active Front Steering) được đánh giá cao ở khả năng nâng cao hiệu quả lái xe  ởtốc độ khác nhau. Trợ lực lái của hệ thống này phân phối chính xác công suất cho các bộ phận dựa trên phân tích hướng chuyển động của xe.

Nhà sản xuất lắp đặt bộ chấp hành AFS (AFS Actuator) trên thanh trục nối giữa vô lăng và cơ cấu lái nhằm linh hoạt thay đổi tỷ số truyền theo tình trạng vận hành của xe. Bộ điều khiển nhận tín hiệu từ cảm biến xoay thân xe, vận tốc, góc đánh lái tính toán và xác định tỉ số truyền tại bộ chấp hành.

Bộ trợ lực của hệ thống được cố định trên trục lái (EPAS-column), trên thước lái (EPAS-rack) hoặc gắn thêm giảm tốc và lắp đặt trên thước lái (EPAS-pinion), song song với thước lái (EPAS-dual-pinion). So với hệ thống HPS, hệ thống lái chủ động AFS có trọng lượng nhẹ hơn, mang lại trải nghiệm lái chân thực, an toàn thoải mái, không tiêu tốn công suất động cơ.

Hệ thống lái Steer-by-wire

Hệ thống lái điện Steer-by-wire (SBW) có khả năng tạo ra lực hỗ trợ lái xe quay vành với 100% năng lượng, chuyển động theo mong muốn của tài xế. Steer-by-wire được chia thành hai hệ thống gồm hệ thống lái Steer-by-wire độc lập và hệ thống lái Steer-by-wire tích hợp.

Mỗi bánh xe của hệ thống lái Steer-by-wire độc lập được bố trí một động cơ điều khiển riêng. Trong khi đó, hệ thống lái Steer-by-wire tích hợp có thiết kế hai bánh dẫn hướng được liên kết với nhau qua hình thang lái. Hiện nay, các nhà sản xuất đang ưu tiên nghiên cứu hệ thống Steer-by-wire tích hợp. 

Đến nay, lịch sử phát triển các hệ thống lái trên ô tô ghi nhận 7 công nghệ. Mỗi hệ thống lái sở hữu ưu, nhược điểm riêng, phù hợp với từng loại xe với mục đích sử dụng khác nhau. Hành trình cải tiến hệ thống lái của các hãng sản xuất ô tô vẫn đang tiếp tục nhằm tối ưu vai trò của hệ thống lái.

Hiện nay hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển bằng điện tử EHPS được ứng dụng phổ biến nhất. VinFast trang bị hệ thống lái EHPS cho bộ đôi VinFast Lux A2.0 và Lux SA2.0 giúp việc đánh lái, quay xe và di chuyển ở tốc độ cao trở nên thoải mái và an toàn hơn.

Tham khảo thông tin và đặt mua các dòng xe ô tô VinFast Lux A2.0, VinFast Lux SA2.0 hoặc gọi điện đến hotline 1900 232389 để được hướng dẫn chi tiết.