Nên chọn trợ lực lái điện hay thủy lực?

Trợ lực lái hay vô lăng trợ lực là bước tiến quan trọng trong ngành công nghiệp xe hơi, giúp lái xe dễ dàng và thoải mái hơn. Tuy nhiên, nhiều người vẫn đặt ra câu hỏi: 'Trợ lực lái điện hay dầu tốt hơn? Trợ lực nào an toàn hơn?'

Có 3 hệ thống lái xe phổ biến hiện nay: lái điện, lái dầu thủy lực và lái không trợ lực. Hầu hết các xe mới sử dụng lái điện (EPS).

Vào năm 1886, Karl Benz đã tạo ra hệ thống lái đầu tiên, đơn giản nhưng quan trọng. Điều khiển lái phụ thuộc vào lực tay của tài xế.

Lái xe không trợ lực làm lái xe nặng nề, đặc biệt ở tốc độ thấp. Bộ nhông số giảm lực tác động lên tay lái, nhưng lại làm tăng tỷ lệ đánh lái.

Tay lái với trợ lực dầu đã xuất hiện từ năm 1951, thống trị ngành công nghiệp xe hơn nửa thế kỷ.

Trợ lực lái điện đang trở thành xu hướng sau khi được ứng dụng vào năm 2000 trên Honda S2000, với nhiều tính năng ưu việt. Cả hai hệ thống đều nhằm giảm tác động lực của tay lên vô lăng và thời gian phản hồi của vô lăng.

Hệ thống trợ lực thuỷ lực (HPS - Hydraulic Power Steering)

Hệ thống trợ lực lái thủy lực sử dụng áp suất dầu để hỗ trợ việc điều khiển lái xe.

Bơm trợ lực lấy công suất từ động cơ để tạo ra áp suất dầu cần thiết.

1/ Van điều khiển áp suất dầu.

2/ Bánh răng trong hệ thống.

3/ Ống dẫn dầu thủy lực.

4/ Pít tông thủy lực giúp chuyển động thành lực đẩy.

5/ Bọc ngoài (xy lanh) thanh răng.

Hệ thống trợ lực điện (EPS - Electric Power Steering / EPAS - Electric Power Assisted Steering)

Từ khoảng năm 2000, hệ thống tay lái trợ lực điện (EPS) đã được giới thiệu với các nhà sản xuất ô tô. Trong giai đoạn này, EPS đã chiếm được một phần thị phần đáng kể, vượt qua hệ thống tay lái thủy lực (HPS) và tay lái không trợ lực.

EPS cho phép điều chỉnh các thông số để tối ưu hóa khả năng kiểm soát vô-lăng và vận hành ổn định cho mỗi loại xe.

Hệ thống EPAS không tiêu tốn nhiều năng lượng như trợ lực thủy lực và dễ dàng thay thế, bảo trì.

1/ Bánh răng của trục lái.

2/ Cảm biến mô-men xoắn trên tay lái.

3/ Bọc ngoài của thanh răng và bánh răng.

4/ Động cơ điện.

5/ Vít me bi (ball screw).

6/ Thanh răng lái.

7/ Dây đai truyền động.

Ngoài 7 thành phần đã nêu, cần đề cập đến bộ điều khiển trung tâm (ECU) kèm cảm biến tốc độ xe. ECU thu thập dữ liệu từ cảm biến mô-men xoắn tay lái và tốc độ xe để điều khiển động cơ điện. Động cơ điện truyền lực qua vít me bi (ball screw) để điều khiển thanh răng lái.

Ưu và nhược điểm giữa trợ lực lái thủy lực và điện

Hệ thống trợ lái thủy lực có cấu trúc cơ khí hoàn toàn, do đó phản ứng với mặt đường một cách chân thực hơn so với trợ lực điện. Bạn có thể cảm nhận được lực tương đối trên vô-lăng. Tuy nhiên, với sự tiến bộ của trợ lực lái điện, cảm giác lái trở nên ngày càng thực tế hơn.

Chi phí bảo dưỡng hệ thống trợ lái thủy lực thấp hơn, chỉ gặp một số vấn đề như rò rỉ dầu hoặc van phân phối. Tuy nhiên, cần thường xuyên kiểm tra và bảo dưỡng, đặc biệt là dầu trợ lực lái. Hệ thống trợ lực điện ít cần kiểm tra hơn và dễ dàng sửa chữa, nhưng nếu phần cứng gặp sự cố, thường cần thay toàn bộ với chi phí lớn. Sự cố ở hệ thống lái có thể gây ra tình huống nguy hiểm, thậm chí khiến vô-lăng quay không kiểm soát.

Trợ lực thủy lực phức tạp hơn, nặng hơn và chiếm nhiều không gian hơn so với trợ lực điện. HPS sử dụng dầu để hoạt động, do đó bơm thủy lực phải hoạt động liên tục, đòi hỏi động cơ cũng phải hoạt động liên tục. Trong khi đó, ở EPS, động cơ điện chỉ hoạt động khi lái xe bẻ lái, nhờ nguồn điện từ ắc quy. Do đặc tính này, xe sử dụng EPS có thể áp dụng công nghệ tiết kiệm nhiên liệu stop-start. Theo tính toán của các chuyên gia, EPS giúp xe tiết kiệm nhiên liệu từ 2 đến 3% so với HPS.

Trong HPS, khi xe chạy nhanh, áp suất dầu trong bơm thủy lực tăng lên làm tay lái trở nên quá nhạy, đôi khi vượt quá khả năng kiểm soát của tài xế. Trong khi đó, EPS sử dụng cảm biến tốc độ nên mức độ trợ lực luôn phù hợp.

Trợ lực lái điện hoạt động theo cơ cấu điện tử, kết nối với cảm biến tốc độ, cảm biến trượt ở bánh xe, cảm biến va chạm và con quay hồi chuyển để điều chỉnh lực vô-lăng phù hợp. Khi xe di chuyển chậm hoặc vào bãi đỗ xe, vô-lăng nhẹ và dễ dàng. Khi đi tốc độ cao, vô-lăng tự động nặng hơn. Trái lại, trợ lực lái thủy lực nặng ở tốc độ thấp và nhẹ ở tốc độ cao. Tuy nhiên, trợ lực lái thủy lực có tốc độ trả vô-lăng về trung tâm nhanh hơn, giúp giữ xe đi thẳng tốt hơn.

Về mặt công nghệ, tay lái trợ lực điện vượt trội khi ECU có thể điều chỉnh độ lệch và độ nặng nhẹ của vô lăng theo điều kiện lái. Kết nối với cảm biến tốc độ, cảm biến trượt ở bánh xe, cảm biến va chạm và con quay hồi chuyển, các nhà sản xuất xe có thể tạo ra tính năng như vô lăng tự điều chỉnh khi xe chệch làn đường, tự đỗ xe, chống trượt khi có gió tạt ngang thân xe và thậm chí là chế độ tự lái trên các mẫu xe điện như Tesla.

Tay lái trợ lực nào an toàn hơn?

Về nguyên lý, tay lái trợ lực điện sử dụng năng lượng điện từ động cơ để hoạt động, cấu trúc đơn giản hơn so với tay lái trợ lực dầu thủy lực. Ngoài ra, tay lái trợ lực điện dễ sử dụng hơn và mang lại cảm giác lái tốt hơn so với tay lái trợ lực dầu thủy lực.

Tuy nhiên, vì tay lái trợ lực điện thường sử dụng cơ cấu bánh răng - trục vít là cơ cấu tự khóa, nên khi không có điện, vô-lăng sẽ bị khóa. Trong tình huống khẩn cấp như lỗi cảm biến hoặc mất nguồn cấp cho động cơ, vô-lăng có thể bị khóa. Điều này có thể nguy hiểm khi xảy ra sự cố khi xe đang lưu thông trên đường, vì vậy từ góc độ an toàn, EPS kém hơn HPS.

Ngày nay, EPAS/EPS đã được cải thiện đáng kể nhờ vào các công nghệ tiên tiến và có khả năng mang lại cảm giác lái chân thực cho tài xế. Ngoài ra, ưu điểm của việc tiết kiệm nhiên liệu khiến cho trợ lực lái điện được ứng dụng rộng rãi từ các hãng xe phổ thông như Toyota, Ford cho đến các nhà sản xuất xe sang như Mercedes, BMW và Audi.

Kèm theo EPAS/EPS là tính năng chống rung lắc tự động giúp giảm tác động của lốp xe, tạo cảm giác lái êm và dễ kiểm soát hơn, đặc biệt là tính năng 'bù lệch hướng' tự động điều chỉnh liên tục để duy trì độ ổn định khi đường không phẳng hoặc có gió tạt ngang.

Trong Tổng Quan

Công dụng của hệ thống lái trợ lực là giảm sức đề kháng cần thiết để quay tay lái của xe khi thay đổi hướng di chuyển. Sự thiếu hụt trợ lực lái làm cho quá trình này trở nên vất vả, đặc biệt là ở tốc độ thấp, dẫn đến mệt mỏi cho người lái. Sức đề kháng cần thiết cũng tăng lên theo sự gia tăng trọng lượng của xe.

Mặc dù hệ thống lái trợ lực thủy lực vẫn còn đứng vững trên thị trường hiện nay. Nhưng hệ thống lái điện đang dần thay thế và là nền tảng cho sự phát triển của các hệ thống lái trợ lực khác trong tương lai. Bên cạnh đó, hệ thống lái trợ lực điện cũng có những tính năng nổi bật như tự đỗ xe, hỗ trợ giữ làn đường và thậm chí là chức năng tự lái - điều mà các hệ thống khác không có.

Ngày nay, các hệ thống lái trợ lực điện mới nhất - đặc biệt là trên các dòng xe của Porsche, Mazda và GM - đã mang lại trải nghiệm hình ảnh trực quan, giúp tài xế cảm nhận được lốp trước một cách chân thực như những hệ thống lái thủy lực trước đây đã làm. Việc tương tác tốt giữa người lái và vô lăng trên xe giúp tăng cường nhận thức, lái xe an toàn và tự tin hơn trong mọi tình huống.