Hệ Thống Điện Thân Xe Ô Tô: Cấu Tạo và Vai Trò Quan Trọng

Trang Chủ / Ô Tô / Hệ Thống Điện Thân Xe Ô Tô: Cấu Tạo và Vai Trò Quan Trọng

Trong kỷ nguyên công nghệ số, sự phát triển vượt bậc của ngành công nghiệp ô tô điện đã mở ra một chương mới cho giao thông vận tải toàn cầu. Trái tim của mỗi chiếc xe điện không chỉ nằm ở hệ thống truyền động mà còn ẩn chứa trong hệ thống điện thân xe ô tô – một nền tảng phức tạp, hiện đại, đảm bảo mọi chức năng tiện nghi và an toàn hoạt động trơn tru. Việc nắm vững cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống này không chỉ giúp người dùng khai thác tối đa tiềm năng của xe, mà còn là chìa khóa để hiểu sâu hơn về xu hướng công nghệ tương lai. Bài viết này sẽ đi sâu vào các thành phần chính và vai trò không thể thiếu của chúng.

Các Bộ Điều Khiển Điện Thân Xe Tích Hợp (IBU và ICU)

Nội Dung Bài Viết

Bộ Điều Khiển Điện Thân Xe Tích Hợp (IBU)

Bộ điều khiển điện thân xe tích hợp, hay IBU (Integrated Body Unit), là một thành phần cốt lõi trong hệ thống điện thân xe ô tô hiện đại. Chức năng chính của IBU là quản lý và điều phối các hệ thống điện tử phụ trợ trong xe, từ đèn chiếu sáng, còi, gương, cửa kính, cho đến các cảm biến và thiết bị an toàn. Khác với các hệ thống truyền thống sử dụng nhiều bộ điều khiển riêng lẻ, IBU tích hợp nhiều chức năng vào một khối duy nhất, giúp tối ưu hóa không gian, giảm trọng lượng dây dẫn và tăng cường khả năng giao tiếp giữa các bộ phận. Điều này không chỉ nâng cao hiệu quả hoạt động mà còn giúp chuẩn đoán lỗi dễ dàng hơn.

Chức năng của IBU

Bộ Điều Khiển Trung Tâm Tích Hợp (ICU)

Bộ điều khiển trung tâm tích hợp (ICU – Integrated Central Unit) là một bước tiến lớn trong việc quản lý hệ thống điện thân xe ô tô. ICU không chỉ đảm nhận các chức năng cơ bản mà còn tích hợp vai trò của hai thành phần quan trọng khác là Hộp đấu dây thông minh (SJB – Smart Junction Block) và Cổng giao tiếp trung tâm (CGW – Central Gateway). Sự kết hợp này biến ICU thành một “bộ não” tổng hợp, có khả năng xử lý lượng lớn dữ liệu và điều khiển phức tạp, tối ưu hóa sự tương tác giữa các hệ thống phụ trên xe.

Bộ điều khiển trung tâm ICU

<>Xem Thêm Bài Viết:<>

Trong cấu trúc mạng CAN của xe, ICU đóng vai trò trung tâm, kết nối nhiều bộ điều khiển khác nhau và đảm bảo luồng thông tin được truyền tải hiệu quả. Điều này cho phép các hệ thống hoạt động đồng bộ, cung cấp trải nghiệm lái xe an toàn và tiện nghi hơn.

Bộ ICU trong hệ thống mạng CAN

Cổng Giao Tiếp Trung Tâm (CGW) và Khối Kết Nối Thông Minh (SJB)

Cổng Giao Tiếp Trung Tâm (CGW)

Cổng giao tiếp trung tâm (CGW – Central Gateway) là một thành phần không thể thiếu trong hệ thống điện thân xe ô tô, đóng vai trò như một bộ chuyển đổi giao thức mạng CAN giữa các bộ điều khiển điện tử (ECU) và các module khác như VCU, BMS, VCMS, DATC. Chức năng chính của CGW là tiếp nhận, xử lý và truyền dữ liệu giữa các giao thức CAN khác nhau như D-HSCAN, B-HSCAN, P-CANFD, G-CANFD. Điều này cho phép các hộp điều khiển có thể “giao tiếp” và “hiểu” được nhau, đảm bảo sự đồng bộ và hiệu quả trong hoạt động của toàn bộ hệ thống.

Một trong những chức năng quan trọng của CGW là định tuyến (Routing), cho phép trao đổi thông tin liền mạch giữa các mạng giao thức khác nhau trên xe.

Bộ định tuyến (Routing)

Bên cạnh đó, CGW còn cung cấp tính năng kiểm soát an ninh mạng (Security Gateway – SGW). SGW hoạt động như một “cửa ngõ” bảo mật, chỉ cho phép truy cập vào các chức năng đặc biệt và kiểm tra bộ truyền động khi được ủy quyền. Điều này đặc biệt quan trọng khi sử dụng máy chẩn đoán, đảm bảo rằng chỉ các thiết bị được cấp phép mới có thể truy cập và tương tác với mạng CAN của xe, bảo vệ xe khỏi các nguy cơ xâm nhập trái phép. Chức năng SGW trên các dòng xe hiện đại như Hyundai/KIA thực hiện ủy quyền dựa trên chứng chỉ kỹ thuật số, có thể thực hiện ngoại tuyến mà không cần kết nối internet, nâng cao tính bảo mật và tiện lợi.

Cuối cùng, CGW cũng đóng vai trò quan trọng trong việc chẩn đoán lỗi, giúp xác định và cô lập các sự cố trong mạng điện tử của xe một cách nhanh chóng và chính xác.

Hệ thống chẩn đoán lỗi

Khối Kết Nối Thông Minh (SJB)

Khối kết nối thông minh (SJB – Smart Junction Block) là một phần không thể thiếu trong hệ thống điện thân xe ô tô, đóng vai trò như một hộp cầu chì và relay thông minh. SJB không chỉ thực hiện các chức năng của một Junction Box thông thường mà còn tích hợp một số chức năng của IBU, đặc biệt là việc sử dụng công nghệ bán dẫn IPS (Intelligent Power Switch) để thay thế vai trò của cầu chì và relay truyền thống.

SJB tiếp nhận tín hiệu từ các công tắc thông qua mạng CAN, sau đó kích hoạt IPS để cấp điện cho các hệ thống như đèn pha, đèn đuôi, đèn xi nhan, đèn sương mù, hoặc điều khiển các relay cho đèn trong xe, còi báo động chống trộm, đèn sương mù sau. Hơn nữa, SJB còn có chức năng bảo vệ các bộ phận trên xe khỏi hiện tượng quá dòng, tăng cường độ bền và an toàn cho toàn bộ hệ thống điện.

So sánh Smart Junction Block và Junction box thông thường

Sự khác biệt rõ rệt của SJB nằm ở việc sử dụng IPS, mang lại khả năng điều khiển chính xác hơn và phản ứng nhanh hơn so với các thành phần cơ khí truyền thống.

IPS-Intelligent Power Switch

Các Hệ Thống Tiện Nghi và Thông tin

Hệ Thống Giải Trí (AVN)

Hệ thống thông tin và giải trí AVN (Audio, Video, Navigation) là một trung tâm điều khiển tiện ích trong khoang lái, cung cấp giao diện tương tác trực quan với người lái thông qua màn hình cảm ứng lớn (thường là 12.3 inch) và các nút điều khiển tích hợp trên vô lăng. Hệ thống này cho phép người lái dễ dàng tìm kiếm thông tin, theo dõi tình trạng hoạt động của xe, và điều khiển các tính năng giải trí đa dạng.

Một hệ thống AVN điển hình trong hệ thống điện thân xe ô tô bao gồm ba phần chính:

Bộ phận tiếp nhận thông tin từ người lái: Gồm các nút điều khiển trên vô lăng, màn hình cảm ứng và các phím chức năng nằm dưới màn hình AVN.
Bộ phận xử lý: Bao gồm AVN head unit và các sub-modules, chịu trách nhiệm xử lý tất cả các lệnh và dữ liệu.
Bộ phận vận hành: Phát ra âm thanh qua loa, hiển thị hình ảnh trên màn hình cảm ứng và kết nối với các thiết bị ngoại vi qua cổng USB.

Hệ thống giải trí

Hệ Thống Thông Tin (Cluster)

Hệ thống cluster, hay cụm đồng hồ kỹ thuật số, là một phần quan trọng của hệ thống điện thân xe ô tô, cung cấp các thông tin vận hành cần thiết cho người lái một cách rõ ràng và tức thì. Tại mọi chế độ làm việc, hệ thống này hiển thị các dữ liệu quan trọng như tốc độ xe, tình trạng pin (đối với xe điện), quãng đường còn lại có thể đi được, và hiệu suất năng lượng điện. Cụm đồng hồ kỹ thuật số ngày nay thường được thiết kế với giao diện hiện đại, dễ đọc, và có thể tùy chỉnh theo sở thích của người lái, góp phần nâng cao trải nghiệm lái xe.

Cluster màn hình hiển thị các thông tin của xe

Các Hệ Thống Điều Khiển Cơ Bản

Hệ Thống Điều Chỉnh Gương Chiếu Hậu

Hệ thống điều chỉnh gương chiếu hậu trong hệ thống điện thân xe ô tô cho phép người lái dễ dàng điều chỉnh góc nhìn của gương ngoại thất, đảm bảo tầm quan sát tối ưu khi di chuyển. Hệ thống này thường bao gồm các công tắc điều khiển đặt trên bảng điều khiển hoặc cửa xe, kết nối với các motor nhỏ bên trong gương. Khi người lái thao tác, tín hiệu điện sẽ được truyền đến motor, làm thay đổi vị trí của mặt gương.

Vị trí các bộ phận trong hệ thống điều chỉnh gương chiếu hậu

Thông tin về các chân giắc của công tắc điều chỉnh gương chiếu hậu là rất quan trọng cho việc lắp đặt và bảo dưỡng.

Thông tin các chân giắc của công tắc điều chỉnh gương chiếu hậu

Sơ đồ mạch điện điều khiển gương chiếu hậu giúp kỹ thuật viên hiểu rõ đường đi của dòng điện và tín hiệu.

Sơ đồ mạch điện điều khiển gương chiếu hậu

Motor điều chỉnh gương chiếu hậu là bộ phận chấp hành trực tiếp, nhận lệnh từ công tắc và thực hiện việc điều chỉnh.

Motor điều chỉnh gương chiếu hậu

Hệ Thống Nâng Hạ Kính

Hệ thống nâng hạ kính là một tính năng tiện lợi và phổ biến trong hệ thống điện thân xe ô tô, cho phép người lái và hành khách dễ dàng điều khiển cửa sổ xe. Hệ thống này bao gồm các công tắc điều khiển đặt trên cửa xe, kết nối với motor nâng hạ kính. Khi công tắc được kích hoạt, motor sẽ cuộn hoặc mở cáp, kéo kính lên hoặc hạ xuống. Các công tắc có thể được tích hợp trên cửa tài xế để điều khiển tất cả các cửa sổ, hoặc riêng lẻ trên từng cửa.

Công tắc điều chỉnh kính

Mỗi công tắc cửa sổ điện có chức năng cụ thể:

Công tắc cửa sổ điện cửa người lái
Công tắc cửa sổ điện cửa hành khách phía trước
Công tắc cửa sổ điện cửa sau (trái)
Công tắc cửa sổ điện cửa sau (phải)
Mở và đóng cửa sổ
Cửa sổ điện tự động
Công tắc khóa cửa sổ điện (ngăn trẻ em nghịch ngợm)

Thông tin về các chân giắc của công tắc là cần thiết cho việc sửa chữa và bảo dưỡng.

Thông tin các chân giắc của công tắc

Motor nâng hạ kính hành khách phía trước và các cửa khác cũng có thông số riêng.

Thông tin của Motor nâng hạ kính ghế hành khách

Thông tin của Motor nâng hạ kính phía trước

Hệ Thống Chiếu Sáng

Hệ thống chiếu sáng là một phần cực kỳ quan trọng của hệ thống điện thân xe ô tô, đảm bảo an toàn cho người lái và các phương tiện khác trong mọi điều kiện thời tiết và ánh sáng. Hệ thống này bao gồm nhiều loại đèn khác nhau, mỗi loại phục vụ một mục đích riêng biệt như đèn pha, đèn cốt, đèn sương mù, đèn hậu, đèn phanh, đèn xi nhan và đèn nội thất. Các hệ thống chiếu sáng hiện đại thường sử dụng công nghệ LED hoặc Xenon, mang lại hiệu suất chiếu sáng cao hơn, tuổi thọ dài hơn và tiết kiệm năng lượng hơn.

Thông tin hệ thống đèn sử dụng trên xe

Sơ đồ mạch điện của hệ thống chiếu sáng là tài liệu kỹ thuật quan trọng, mô tả cách các bóng đèn, công tắc, relay và bộ điều khiển được kết nối với nhau.

Sơ đồ mạch điện hệ thống chiếu sáng – 1

Sơ đồ mạch điện hệ thống chiếu sáng – 2

Công Tắc Tổ Hợp (Multifunction Switch)

Công tắc tổ hợp (Multifunction switch) là một bộ phận đa năng, được gắn vào cột lái, ngay sau vô lăng. Đây là một thành phần quan trọng của hệ thống điện thân xe ô tô, tích hợp điều khiển nhiều chức năng thiết yếu, giúp người lái thao tác thuận tiện mà không cần rời tay khỏi vô lăng quá nhiều. Các chức năng thường được điều khiển bởi công tắc này bao gồm đèn cảnh báo nguy hiểm (Hazard), tín hiệu rẽ (xi nhan), gạt mưa và rửa kính chắn gió, bật/tắt đèn pha, và kiểm soát hành trình (cruise control).

Công tắc tổ hợp trong hệ thống điện thân xe

Thông tin về các chân giắc trên công tắc tổ hợp là rất quan trọng để đảm bảo kết nối đúng và khắc phục sự cố hiệu quả.

Thông tin các chân giắc trên công tắc tổ hợp

Hệ Thống Mạng CAN

Hệ thống mạng CAN (Controller Area Network) là xương sống giao tiếp của hệ thống điện thân xe ô tô hiện đại, đặc biệt là trên các dòng xe điện như Hyundai Ioniq 5. CAN cho phép truyền tải dữ liệu hiệu quả giữa các thành phần điện tử đa dạng trên xe, bao gồm cảm biến, động cơ, hệ thống phanh, hệ thống treo, hệ thống giải trí và nhiều hệ thống khác. Nhờ mạng CAN, các thành phần này có thể trao đổi thông tin và điều khiển chức năng của xe một cách đồng bộ, nhanh chóng.

Trên Hyundai Ioniq 5, hệ thống mạng CAN được thiết kế với nhiều đường truyền dữ liệu khác nhau, bao gồm mạng CAN chính và các mạng CAN phụ, mỗi loại phục vụ một mục đích cụ thể. Về tổng thể, CAN là một yếu tố then chốt trong việc điều khiển và quản lý các chức năng của xe, mang lại sự linh hoạt và tính toàn vẹn trong việc truyền tải dữ liệu.

Sơ đồ hệ thống mạng CAN

Các đường truyền mạng CAN trên xe Hyundai Ioniq 5 được chia làm hai loại chính: mạng CAN tốc độ cao (HS – High Speed) và mạng CAN tốc độ linh hoạt (FD – Flexible Data-rate). Trong đó, các loại này được phân nhánh nhỏ hơn theo từng mục đích sử dụng:

D-HSCAN: Dành cho chẩn đoán.
I-HSCAN và M-HSCAN: Sử dụng trong hệ thống thông tin và giải trí.
B-HSCAN: Được sử dụng để kết nối các thiết bị điện thân xe.
E-CANFD: Liên kết bộ điều khiển điều hòa không khí với hệ thống thông tin.
C-CANFD: Sử dụng trong việc kết nối các hệ thống khung gầm như hệ thống treo, lái, phanh.
P-CANFD: Đảm bảo giao tiếp giúp VCU (Vehicle Control Unit) nắm được vị trí tay số và trạng thái dừng đỗ của xe.
G-CANFD: Sử dụng trong hệ thống điều khiển động cơ, sạc và quản lý pin.

Hệ thống mạng CAN không chỉ là một cầu nối mà còn là một yếu tố quyết định sự thông minh và hiệu suất của ô tô điện, minh chứng cho sự phức tạp và tinh vi của ngành kỹ thuật ô tô hiện đại.

Tóm lại, hệ thống điện thân xe ô tô không chỉ là tập hợp các linh kiện và mạch điện, mà còn là kết quả của sự tiến bộ vượt bậc trong nghiên cứu và ứng dụng công nghệ cao. Với sự tích hợp của các bộ điều khiển thông minh, mạng giao tiếp tốc độ cao và các hệ thống tiện nghi hiện đại, xe ô tô điện mang đến trải nghiệm lái an toàn, tiện lợi và thân thiện với môi trường. Việc hiểu rõ về hệ thống này giúp mỗi chúng ta tận dụng tối đa lợi ích của xe điện, góp phần vào việc xây dựng một tương lai giao thông bền vững. Để tìm hiểu thêm về các công nghệ xe hơi tiên tiến, hãy truy cập brixtonvietnam.com.vn.