Giáo trình Hệ thống điện điện tử trên ô tô: Phần 1 - CĐ Giao thông Vận tải

ỦY BAN NHÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG CAO ĐẲNG GIAO THƠNG VẬN TẢI
------

GIÁO TRÌNH

HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỆN TỬ
TRÊN Ơ TƠ
Chủ biên: ThS. Trần Hồng Ln

Lưu hành nội bộ - 9/2019

Khoa Kỹ thuật ô tô

1


GIÁO TRÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ơ TƠ
GIỚI THIỆU VỀ MƠN HỌC
a. Vị trí, tính chất mơn học
Mơn học được thực hiện sau khi sinh viên đã học xong các môn học/mô
đun thuộc khối kiến thức cơ sở ngành như: Cơ kỹ thuật, Vật liệu và công nghệ
kim loại, Vẽ kỹ thuật, Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật, An toàn lao
động, Thực tập nguội cơ bản ...
Mơn học này được bố trí giảng dạy ở học kỳ 3 năm thứ nhất của khóa học
và có thể bố trí dạy song song với các mơn học, mơ đun sau: Điện kỹ thuật; Điện
tử cơ bản; TT. BD-SC động cơ căn bản; TT. BD-SC động cơ xăng, TT. BD-SC
động cơ diesel...
b. Mục tiêu của môn học:
Kiến thức:
- Trình bày đầy đủ các nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại các hệ thống điện,

điện tử trên ô tô
- Giải thích được sơ đờ và ngun lý làm việc chung của mạch điện trên ô
tô.
- Trình bày được cấu tạo, hiện tượng, nguyên nhân sai hỏng của các bộ
phận cơ bản trong hệ thống điện trên ơ tơ
Kỹ năng:
- Có khả năng vận dụng kiến thức đã học vào công việc thực hành và
cơng việc thực tế
- Phân tích được những hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng làm cho hệ
thống khơng hoạt động
- Giải thích được những ngun nhân khách quan ảnh hưởng đến hệ thống
điện và có khả năng tìm kiếm được những dụng cụ hoặc chi tiết để thay thế cho
các chi tiết hư hỏng
Thái độ:
- Phải chấp hành nghiêm những yêu cầu của giảng viên trong giờ lên lớp
Khoa Kỹ thuật ô tô

2


-. Phải nghiêm túc và đảm bảo an toàn khi tham gia học tập.
c. Mơ tả tóm tắt nội dung học phần:
Môn học trang bị cho sinh viên ngành Công nghệ Ơ tơ trình độ cao đẳng
những kiến thức cơ bản về hệ thống điện – điện tử trên ô tô, bao gồm: sơ đồ, cấu
tạo, nguyên lý làm việc, tính tốn đơn giản các hệ thống riêng biệt hợp thành
mạng điện ô tô. Dành cho sinh viên cao đẳng chính quy năm học thứ 2. Mơn học
có 5 tín chỉ (75 tiết). Điều kiện tiên quyết là sinh viên đã học xong các môn: Điện
kỹ thuật, Điện tử cơ bản, Động cơ đốt trong, Ơ tơ. Sinh viên phải đến lớp học lý
thuyết tối thiểu là 80% thời gian của môn học
d. Nội dung môn học.

Chương 1: Khái quát về hệ thống điện – điện tử trên ô tô
Bài 1: Khái quát về hệ thống điện và điện tử trên ôtô
Chương 2: Ắc quy khởi động
Bài 2: Ắc quy khởi động
Chương 3: Hệ thống khởi động
Bài 3: Hệ thống khởi động động cơ xăng
Bài 4: Hệ thống khởi động động cơ Diesel
Chương 4: Hệ thống cung cấp điện
Bài 5: Hệ thống cung cấp điện
Bài 6: Bộ điều chỉnh điện, tính tốn chế độ tải và chọn máy phát điện
trên ôtô
Chương 5: Hệ thống đánh lửa
Bài 7: Hệ thống đánh lửa
Chương 6: Hệ thống điều khiển lập trình cho động cơ.
Bài 8: Giới thiệu chung về cấu trúc hệ thống, các loại cảm biến và tín
hiệu điều khiển lập trình cho động cơ
Bài 9: Điều khiển đánh lửa
Bài 10: Điều khiển phun xăng
Chương 7: Hệ thống điều khiển làm mát động cơ
Bài 11: Hệ thống điều khiển làm mát động cơ
Khoa Kỹ thuật ô tô

3


Chương 8: Hệ thống thông tin trên ô tô
Bài 12: Hệ thống thông tin trên ô tô
Chương 9: Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu
Bài 13: Hệ thống chiếu sáng
Bài 14: Hệ thống tín hiệu

Chương 10: Các hệ thống phụ
Bài 15: Các hệ thống phụ trên ô tô

Khoa Kỹ thuật ô tô

4


LỜI NĨI ĐẦU
Trong vịng 20 năm trở lại đây, cơng nghiệp ơtơ đã có những sự thay đổi
lớn lao. Đặc biệt, hệ thống điện và điện tử trên ôtô đã có bước phát triển vượt
bậc nhằm đáp ứng các yêu cầu: tăng công suất động cơ, giảm tiêu hao nhiên
liệu, giảm độ độc hại của khí thải, tăng tính an tồn và tiện nghi của ơ tơ. Ngày
nay, chiếc ơ tô là một hệ thống phức hợp bao gồm cơ khí và điện tử. Trên hầu
hết các hệ thống điện ôtô đều có mặt các bộ vi xử lý để điều khiển các quá trình
hoạt động của hệ thống. Các hệ thống mới lần lượt ra đời và được ứng dụng
rộng rãi trên các loại xe, từ các hệ thống điều khiển động cơ và các hệ thống
phụ. Giá thành của các hệ thống điện và điện tử đã chiếm 30 - 40 % giá thành
của xe.
Để giúp cán bộ kỹ thuật trong ngành và sinh viên nắm bắt kịp thời kiến
thức trong những lĩnh vực nêu trên, quyển sách “Hệ thống điện và điện tử trên
ôtô cơ”, sau một thời gian dài chỉnh lý, đã ra đời. Quyển sách được viết theo
chương trình khung ngành Công nghệ ôtô
Các tác giả chân thành cảm ơn thầy cô Khoa Kỹ Thuật ƠTơ đã đóng góp
những ý kiến có ích và khích lệ chúng tôi trong quá trình biên soạn giáo trình
này. Tuy rất cố gắng nhưng giáo trình không tránh khỏi một số sai sót nhất định,
kính mong q đờng nghiệp và độc giả cho ý kiến để hoàn thiện hơn.
Các tác giả

Khoa Kỹ thuật ô tô

5


CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN TỬ
TRÊN ÔTÔ
BÀI 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN TỬ
TRÊN ÔTÔ
MỤC TIÊU: Sau khi nghiên cứu Bài học này, sinh viên sẽ có khả năng:
✓ Trình bày được tổng quan về mạng điện, yêu cầu kỹ thuật, nguồn điện của hệ
thống điện trên ơ tơ;
✓ Trình bày được ký hiệu, quy ước, dây điện và bối dây trong hệ thống điện trên
ôtô;
✓ Nhận dạng được các chi tiết của từng hệ thống điện ơ tơ;
✓ Phân tích được nguồn điện, phụ tải điện và thiết bị điện dùng trên hệ thống điện
ô tô;
✓ So sánh được các loại nguồn điện và phụ tải điện, thiết bị điện và thiết bị điều
khiển trung gian dùng trên hệ thống điện ô tô;
✓ So sánh được các loại ký hiệu và quy ước dùng trong hệ thống điện của các
hãng ô tơ khác nhau.

Ơtơ hiện nay được trang bị nhiều chủng loại thiết bị điện và điện tử khác nhau.
Từng nhóm các thiết bị điện có cấu tạo và tính năng riêng, phục vụ một số mục đích
nhất định, tạo thành những hệ thống điện riêng biệt trong mạch điện của ôtô.
1.1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG ĐIỆN VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN TRÊN ƠTƠ
1. Hệ thống khởi động (starting system): Bao gờm accu, máy khởi động điện
(starting motor), các relay điều khiển và relay bảo vệ khởi động. Đối với động
cơ diesel có trang bị thêm hệ thống xơng máy (glow system).
2. Hệ thống cung cấp điện (charging system): gồm accu, máy phát điện
(alternators), bộ tiết chế điện (voltage regulator), các relay và đèn báo nạp.

Khoa Kỹ thuật ô tô

6


3. Hệ thống đánh lửa (Ignition system): Bao gồm các bộ phận chính: accu, khóa
điện (ignition switch), bộ chia điện (distributor), biến áp đánh lửa hay bobine
(ignition coils), hộp điều khiển đánh lửa (igniter), bougie (spark plugs).
4. Hệ thống chiếu ánh sáng và tín hiệu (lighting and signal system): gờm các
đèn chiếu sáng, các đèn tín hiệu, cịi, các cơng tắc và các relay.
5. Hệ thống đo đạc và kiểm tra (gauging system): chủ yếu là các đồng hồ báo
trên tableau và các đèn báo gờm có: đờng hờ tốc độ động cơ (tachometer), đồng
hồ đo tốc độ xe (speedometer), đồng hồ đo nhiên liệu và nhiệt độ nước.
6. Hệ thống điều khiển động cơ (engine control system): gồm hệ thống điều
khiển xăng, lửa, góc phối cam, ga tự động (cruise control). Ngoài ra, trên các
động cơ diesel ngày nay thường sử dụng hệ thống điều khiển nhiên liệu bằng
điện tử (EDC – electronic diesel control hoặc common rail injection)
7. Hệ thống điều khiển ôtô: bao gồm hệ thống điều khiển phanh chống hãm ABS
(antilock brake system), hộp số tự động, tay lái, gối hơi (SRS), lực kéo (traction
control).
8. Hệ thống điều hịa nhiệt độ (air conditioning system): bao gờm máy nén
(compressor), giàn nóng (condenser), lọc ga (dryer), van tiết lưu (expansion
valve), giàn lạnh (evaporator) và các chi tiết điều khiển như relay, thermostat,
hộp điều khiển, công tắc A/C…
Nếu hệ thống này được điều khiển bằng máy tính sẽ có tên gọi là hệ thống tự
động điều hịa khí hậu (automatic climate control).
9. Các hệ thống phụ:
Hệ thống gạt nước, xịt nước (wiper and washer system).
Hệ thống điều khiển cửa (door lock control system).

Hệ thống điều khiển kính (power window system).
Hệ thống điều khiển kính chiếu hậu (mirror control).
Hệ thống định vị (navigation system)

Khoa Kỹ thuật ô tô

7


Khoa Kỹ thuật ơ tơ

8

Hình 1.1: Sơ đồ bố trí các thiết bị điện trên ôtô


1.2 CÁCH PHÂN BỐ CÁC HỆ THỐNG ĐIỆN TRÊN Ô TƠ
1.2.1 Điện Động Cơ: Có nhiều thiết bị cần thiết cho việc khởi động động cơ và vận
hành nó một cách ổn định

Hình 1.2. Sơ đờ hệ thống điện động cơ
1. Ắc quy: Nó có vai trị ng̀n điện cho các chi tiết điện của xe ôtô
2. Máy đề (Hệ thống khởi động): Hệ thống này để khởi động động cơ
3. Máy phát (Hệ thống nạp): Hệ thống này phát điện dùng trong xe và nạp cho ắc
quy
4. Cuộn đánh lửa (hệ thống đánh lửa): Hệ thống này bật tia lửa đốt cháy hỗn hợp
khơng khí - nhiên liệu
5. Khố điện: Cơng tắc chính của xe
6. Đờng hờ táp lơ (Đèn báo ắc quy phóng điện): Đèn báo sáng nếu ắc quy không
thể nạp điện

7. Các cảm biến: Các chi tiết phát hiện cảm biến nhiệt độ nước làm mát hay tốc
độ động cơ v.v. và truyền đến ECU).
1.2.2 Hệ thống khởi động: Hệ thống khởi động quay động cơ bằng mơtơ điện và
khởi động động cơ

1. Ắc quy
2. Khố điện
3. Máy khởi động

Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống khởi động

Khoa Kỹ thuật ô tô

9


1.2.3 Hệ Thống Nạp: Hệ thống nạp sản suất ra điện năng để cung cấp nguồn cần thiết
cho các chi tiết điện và để nạp ắc quy khi động cơ của xe ôtô hoạt động. Ngay sau khi
động cơ khởi động, dây đai dẫn động sẽ làm cho máy phát hoạt động

1.
2.
3.
4.

Máy phát
Ắc quy
Đèn báo nạp
Khố điện

Hình 1.4 Sơ đờ hệ thống nạp điện
1.2.5 Hệ Thống Đánh Lửa: Hệ thống đánh lửa tạo ra tia lửa ở điện áp cao và đốt cháy
hỗn hợp khơng khí – nhiên liệu, đã được nén lại trong xylanh, ở thời điểm tốt nhất.
Dựa trên những tín hiệu nhận được từ các cảm biến, ECU động cơ điều khiển để đạt
được thời điểm đánh lửa tốt nhất

2. Khóa điện
3. Ắc quy
4. Cuộn dây đánh lửa với IC
đánh lửa
5. Bugi
6. ECU động cơ
7. Cảm biến vị trí trục cam
8. Cảm biến vị trí trục khuỷu
Hình 1.5 Sơ đồ hệ thống đánh lửa
1.3 CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN
1.3.1 Nhiệt độ làm việc
Tùy theo vùng khí hậu, thiết bị điện trên ơtơ được chia ra làm nhiều loại:

• Ở vùng lạnh và cực lạnh (-40oC) như ở Nga, Canada.
• Ở vùng ơn đới (20oC) như ở Nhật Bản, Mỹ, châu Âu …
• Nhiệt đới (Việt Nam, các nước Đông Nam Á , châu Phi…).
• Loại đặc biệt thường dùng cho các xe quân sự (sử dụng cho tất cả mọi vùng
khí hậu).
Khoa Kỹ thuật ô tô

10


1.3.2 Sự rung xóc

Các bộ phận điện trên ơtơ phải chịu sự rung xóc với tần số từ 50 đến 250 Hz,
chịu được lực với gia tốc 150m/s2.
1.3.3 Điện áp
Các thiết bị điện ôtô phải chịu được xung điện áp cao với biên độ lên đến vài
trăm volt.
1.3.4 Độ ẩm
Các thiết bị điện phải chịu được độ ẩm cao thường có ở các nước nhiệt đới.
1.3.5 Độ bền
Tất cả các hệ thống điện trên ôtô phải được hoạt động tốt trong khoảng 0,9  1,25
Uđịnh mức (Uđm = 14 V hoặc 28 V) ít nhất trong thời gian bảo hành của xe.
1.3.6 Nhiễu điện từ
Các thiết bị điện và điện tử phải chịu được nhiễu điện từ xuất phát từ hệ thống
đánh lửa hoặc các nguồn khác.
1.4 CÁC LOẠI PHỤ TẢI TRÊN ƠTƠ
1.4.1 Phụ tải làm việc liên tục: gờm bơm nhiên liệu (50  70W), hệ thống đánh lửa
(20W), kim phun (70  100W) …
1.4.2 Phụ tải làm việc không liên tục: gồm các đèn pha (mỗi cái 60W), cốt (mỗi cái
55W), đèn kích thước (mỗi cái 10W), radio car (10  15W), các đèn báo trên tableau
(mỗi cái 2W)…
1.4.3 Phụ tải làm việc trong khoảng thời gian ngắn: gồm đèn báo rẽ (4 x 21W + 2 x
2W), đèn thắng (2 x 21W), motor điều khiển kính (150W), quạt làm mát động cơ
(200W), quạt điều hòa nhiệt độ (2 x 80W), motor gạt nước (30  65W), còi (25 
40W), đèn sương mù (mỗi cái 35  50W), cịi lui (21W), máy khởi động (800 
3000W), mời thuốc (100W), anten (dùng motor kéo (60W)), hệ thống xông máy (động
cơ diesel) (100  150W), ly hợp điện từ của máy nén trong hệ thống lạnh (60W)…
Ngoài ra, người ta cũng phân biệt phụ tải điện trên ô tô theo công suất, điện áp
làm việc ...
1.5 CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ VÀ ĐIỀU KHIỂN TRUNG GIAN
Các phụ tải điện trên xe hầu hết đều được mắc qua cầu chì. Tùy theo tải cầu chì
có giá trị thay đổi từ 5  30A. Dây chảy (Fusible link) là những cầu chì lớn hơn 40 A

Khoa Kỹ thuật ô tô

11


được mắc ở các mạch chính của phụ tải điện lớn hoặc chung cho các cầu chì cùng
nhóm làm việc thường có giá trị vào khoảng 40 120A. Ngồi ra, để bảo vệ mạch điện
trong trường hợp chập mạch, trên một số hệ thống điện ôtô người ta sử dụng bộ ngắt
mạch (CB – circuit breaker) khi quá dòng.

Hình 1.6 Sơ đồ ký hiệu cầu chì và relay trên ô tơ
❖ CỤM TỪ VIẾT TẮT TRÊN HỘP CẦU CHÌ Ơ TƠ
- HEATER: Sưởi - Ở đây là quạt gió.
- FOG LAMP: Đèn sương mù
- A/CON: Điều hòa
- TAIL (INT): Đèn hậu (bên trong)
- TAIL (EXT): Đèn hậu (bên ngoài)
- STOP: Đèn thắng
- HORN: Kèn
- F/FILTER: Bộ lọc xăng ??? Bơm xăng chăng?
- TURN: Đèn xi nhan
- HAZARD: Đèn báo khẩn cấp
- WIPER: Gạt nước
- METER: Bảng đồng hồ
- P/WINDOWS: Cửa kính điện
- HEAD (LOW): Đèn pha - chiếu gần
- HEAD (HIGHT): Đèn pha - chiếu xa
- CIGAR: Ổ điện mồi thuốc
Khoa Kỹ thuật ô tô

12


- ENGINE: Điện máy
- D/LOCK: Khóa cửa điện
- MEMORY: Bộ nhớ
- SPARE: Dự phòng
Để các phụ tải điện làm việc, mạch điện nối với phụ tải phải kín. Thơng thường
phải có các cơng tắc đóng mở trên mạch. Cơng tắc trong mạch điện xe hơi có nhiều
dạng: thường đóng (normally closed), thường mở (normally open) hoặc phối hợp
(changeover switch) có thể tác động để thay đổi trạng thái đóng mở (ON – OFF) bằng
cách nhấn, xoay, mở bằng chìa khóa. Trạng thái của cơng tắc cũng có thể thay đổi
bằng các yếu tố như: áp suất, nhiệt độ…
Trong các ôtô hiện đại, để tăng độ bền và giảm kích thước của công tắc, người ta
thường đấu dây qua relay. Relay có thể được phân loại theo dạng tiếp điểm: thường
đóng (NC – normally closed), thường mở (NO – normally opened), hoặc kết hợp cả
hai loại - relay kép (changeover relay).
1.6 DÂY ĐIỆN VÀ BỐI DÂY ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN ÔTÔ
1.6.1 Dây điện
Bảng 1.1 Các cỡ dây điện và nơi sử dụng
Cỡ dây:

Tiết diện

Dòng điện

Ứng dụng

số sợi/ đường

(mm2)

liên tục (A)

9/ 0.30

0.6

5.75

Đèn kích thước, đèn đi

14/ 0.25

0.7

6.00

Radio, CD, đèn trần

14/ 0.3

1.0

8.75

HT Đánh lửa

28/ 0.3

2.0

17.50

Đèn đầu, xơng kính

65/ 0.3

5.9

45.00

Dây dẫn cấp điện chính

120/ 0.3

8.5

60.00

Dây sạc

61/ 0.90

39.0

700.00

Dây đề

kính

1.6.2 Bối dây
Dây điện trong xe được gộp lại thành bối dây. Các bối dây được quấn nhiều lớp
bảo vệ, cuối cùng là lớp băng keo. Trên nhiều loại xe, bối dây có thể được đặt trong
ống nhựa PVC. Ở những xe đời cũ, bối dây điện trong xe chỉ gồm vài chục sợi. Ngày

Khoa Kỹ thuật ô tô

13


nay do sự phát triển vũ bão của hệ thống điện và điện tử ơ tơ, bối dây có thể có hơn
1000 sợi.
1.7. Ký hiệu màu và ký hiệu số trong sơ đồ mạch điện hệ thống điện ô tô
Trong khuôn khổ giáo trình này, tác giả chỉ giới thiệu hệ thống màu dây và ký
hiệu quy định theo tiêu chuẩn châu Âu. Các xe sử dụng hệ thống màu theo tiêu chuẩn
này là: Ford, Volswagen, BMW, Mercedes… Các tiêu chuẩn của các loại xe khác bạn
đọc có thể tham khảo trong các tài liệu hướng dẫn thực hành điện ôtô.
Bảng 1.2 Ký hiệu màu dây hệ châu Âu
Ký hiệu

Màu

Đường dẫn

Đỏ

Rt

Từ accu

Trắng/ Đen

Ws/ Sw

Công tắc đèn đầu

Trắng

Ws

Đèn pha (chiếu xa)

Vàng

Ge

Đèn cot (chiếu gần)

Xám

Gr

Đèn kích thước và báo rẽ chính

Xám/ Đen

Gr/Sw

Đèn kích thước trái

Xám/ Đỏ

Gr/Rt

Đèn kích thước phải

Đen/ Vàng

Sw/Ge

Đánh lửa

Đen/ Trắng/ Xanh lá

Sw/ Ws/ Gn

Đèn báo rẽ

Đen/ Trắng

Sw/ Ws

Baó rẽ trái

Đen/ Xanh lá

Sw/ Gn

Báo rẽ phải

Xanh lá nhạt

LGn

Âm bobine

Nâu

Br

Mass

Đen/ Đỏ

Sw/ Rt

Đèn thắng

Khoa Kỹ thuật ô tô

14


Bảng 1.3 Ký hiệu đầu dây hệ châu Âu
1

Âm bobine

4

Dây cao áp

15

Dương công tắc máy

30

Dương accu

31

Mass

49

Ngõ vào cục chớp

49a

Ngõ ra cục chớp

50

Điều khiển đề

53

Gạt nước

54

Đèn thắng

55

Đèn sương mù

56

Đèn đầu

56a

Đèn pha

56b

Đèn cốt

58

Đèn kích thước

61

Báo sạc

85, 86

Cuộn dây relay

87

Tiếp điểm relay

1.8. Tính tốn chọn dây
Các hư hỏng trong hệ thống điện ơtơ ngày nay chủ yếu bắt nguồn từ dây dẫn vì
đa số các linh kiện bán dẫn đã được chế tạo với độ bền khá cao. Ơtơ càng hiện đại, số
dây dẫn càng nhiều thì xác suất hư hỏng càng lớn. Tuy nhiên, trên thực tế rất ít người
chú ý đến đặc điểm này, kết quả là trục trặc của nhiều hệ thống điện ôtô xuất phát từ
những sai lầm trong đấu dây. Phần này nhằm giới thiệu với bạn đọc những kiến thức
cơ bản về dây dẫn trên ôtô, giúp người đọc giảm bớt những sai sót trong sửa chữa hệ
thống điện ôtô.
Dây dẫn trong ô tô thường là dây đờng có bọc chất cách điện là nhựa PVC. So
với dây điện dùng trong nhà, dây điện trong ôtô dẫn điện và được cách điện tốt hơn.
Khoa Kỹ thuật ô tô

15


(Rất tiếc là do nguồn cung cấp loại dây này ít, nên ở nước ta, thợ điện và giáo viên dạy
điện ô tô vẫn sử dụng dây điện nhà để đấu điện xe!). Chất cách điện bọc ngồi dây
đờng khơng những có điện trở rất lớn (1012/mm) mà cịn phải chịu được xăng dầu,
nhớt, nước và nhiệt độ cao, nhất là đối với các dây dẫn chạy ngang qua nắp máy (của
hệ thống phun xăng và đánh lửa). Một ví dụ cụ thể là dây điện trong khoang động cơ
của một hãng xe nổi tiếng vào bậc nhất thế giới chỉ có khả năng chịu nhiệt được trong
thời gian bảo hành ở mơi trường khí hậu nước ta! Ở mơi trường nhiệt độ và độ ẩm cao,

tốc độ lão hóa nhựa cách điện tăng đáng kể. Hậu quả là lớp cách điện của dây dẫn bắt
đầu bong ra gây tình trạng chập mạch trong hệ thống điện.
Thông thường tiết diện dây dẫn phụ thuộc vào cường độ dòng điện chạy trong
dây. Tuy nhiên, điều này lại bị ảnh hưởng không ít bởi nhà chế tạo vì lý do kinh tế.
Dây dẫn có kích thước càng lớn thì độ sụt áp trên đường dây càng nhỏ, nhưng dây
cũng sẽ nặng hơn. Điều này đờng nghĩa với tăng chi phí do phải mua thêm đồng. Vì
vậy mà nhà sản xuất cần phải có sự so đo giữa hai yếu tố vừa nêu. Ở bảng 1.3 sẽ cho ta
thấy độ sụt áp của dây dẫn trên một số hệ thống điện ô tô và mức độ cho phép.
Bảng 1.3. Độ sụt áp tối đa trên dây dẫn kể cả mối nối
Hệ thống (12V)

Độ sụt áp (V)

Sụt áp tối đa (V)

Hệ thống chiếu sáng

0.1

0.6

Hệ thống cung cấp điện

0.3

0.6

Hệ thống khởi động

1.5

1.9

Hệ thống đánh lửa

0.4

0.7

Các hệ thống khác

0.5

1.0

Nhìn chung, độ sụt áp cho phép trên đường dây thường nhỏ hơn 10% điện áp
định mức.
Tiết diện dây dẫn được tính bởi cơng thức:

S=

I . .l
U

Trong đó:
U - độ sụt áp cho phép trên đường dây (theo bảng 1.3)
I - cường độ dòng điện chạy trong dây tính bằng Ampere là tỷ số giữa
cơng suất của phụ tải điện và hiệu điện thế định mức.
Khoa Kỹ thuật ô tô

16


 - 0.0178 .mm2/m điện trở suất của đồng.
S - tiết diện dây dẫn .
l - chiều dài dây dẫn.
Từ cơng thức trên, ta có thể tính tốn để chọn tiết diện dây dẫn nếu biết công suất
của phụ tải điện mà dây cần nối và độ sụt áp cho phép trên dây.
Để có độ uốn tốt và bền, dây dẫn trên xe được bện bởi các sợi đờng có kích thước
nhỏ.
Khi đấu dây hệ thống điện ơ tơ, ngồi quy luật về màu, cần tuân theo các quy tắc
sau đây:
1. Chiều dài dây giữa các điểm nối càng ngắn càng tốt.
2. Các mối nối giữa các đầu dây cần phải hàn.
3. Số mối nối càng ít càng tốt.
4. Dây ở vùng động cơ phải được cách nhiệt.
5. Bảo vệ bằng cao su những chỗ băng qua khung xe.

Khoa Kỹ thuật ô tô

17


CHƯƠNG 2: ACCU KHỞI ĐỘNG
BÀI 2: ACCU KHỞI ĐỘNG
MUC TIÊU: Sau khi nghiên cứu bài này, sinh viên sẽ có khả năng:
✓ Trình bày được nhiệm vụ, cấu tạo và q trình điện hóa của ắc quy chì –
axít
✓ Trình bày được thơng số và các đặc tính của ắc quy chì – axít
✓ Trình bày được các phương pháp nạp điện cho ắc quy

✓ Phân tích được q trình điện hóa của ắc quy chì – axít
✓ Phân tích được hiện tượng tự phóng điện của ắc quy chì – axít
✓ Thực hiện được việc chọn và bố trí bình ắc quy
✓ Đánh giá được ưu nhược điểm của từng loại ắc quy dùng trên ô tô
2.1 NHIỆM VỤ ACCU TRÊN ƠTƠ
Accu trên ơ tơ thường được gọi là accu khởi động để phân biệt với loại accu sử
dụng trong các lĩnh vực khác. Accu khởi động trong hệ thống điện thực hiện chức
năng của một thiệt bị chuyển đội hóa năng thành điện năng và ngược lại. Đa số accu
khởi động là accu chì-axit. Đặc điểm của loại accu nêu trên là có thể tạo ra dịng điện
có cường độ dòng điện lớn, trong khoảng thời gian ngắn (5-10s), có khả năng cung cấp
dịng điện lớn (200-800A) mà độ sụt thế bên trong nhỏ, thích hợp dể cung cấp điện cho
máy khởi động để khởi động động cơ.
Accu khởi động còn cung cấp điện cho các tải điện quan trọng khác trong hệ
thống điện, cung cấp từng phần hoặc toàn bộ cho động cơ khi chưa lam việc hoặc đã là
việc mà máy phát điện hoạt động chưa đủ công suất ( động cơ đang làm việc ở chế độ
có số vịng quay thấp): cung cấp điện cho đèn hậu (parking lights), radio cassette, CD,
các bộ nhớ (đồng hờ, hộp điều khiển...), hệ thống báo động...
Ngồi ra, accu cịn đóng vai trị bộ lọc và ổn định điện thế trong hệ thống điện ô
tô khi điện áp máy phát dao động.
Điện áp cung cấp của accu là 6V, 12V và 24V. Điện áp accu thường là 12V đối với
xe du lịch và 24V cho xe tải. Muốn điện áp cao hơn ta nối tiếp các accu 12V lại với
nhau.

Khoa Kỹ thuật ô tô

18


Hình 2.1 Accu và hệ thống điện
Accu cung cấp điện khi:

- Động cơ ngừng hoạt động: Điện từ bình accu được sử dụng để chiếu sáng,
dùng cho các thiết bị điện phụ, hoặc là các thiết bị điện khác khi động cơ không hoạt
động.
- Động cơ khởi động: Điện từ bình acquy được dùng cho máy khởi động và
cung cấp dòng điện cho hệ thống đánh lửa trong suốt thời gian động cơ đang khởi
động. Việc khởi động xe là chức năng quan trọng nhất của accu.
- Động cơ đang hoạt động: Điện từ bình accu có thể cần thiết để hỗ trợ cho hệ
thống nạp khi nhu cầu về tải điện trên xe vượt qua khả năng của hệ thống nạp. Cả accu
và máy phát đều cấp điện khi nhu cầu địi hỏi cao.
2.2 PHÂN LOẠI ACCU TRÊN ƠTƠ
2.2.1 Ắc-quy kiềm
Ắc-quy kiềm là loại ắc – quy mà dung dịch điện phân được dùng trong ắc-quy là
dung dịch kiềm KOH VÀ NAOH, tuỳ thuộc vào cấu tạo của bản cực, ăc-quy kiềm
được chia thành 3 loại:
- Loại ắc-quy sắt-niken, là loại ắc-quy có bản cực chế tạo bằng sắt (Fe) và
niken (Ni)
- Loại ắc-quy cadimi-niken, là loại ắc-quy có bản cực chế tạo bằng cadimi
(Cd) và niken (Ni)
- Loại ắc-quy bạc-kẽm, là loại ắc-quy có bản cực chế tạo bằng bạc (Ag) và
kẽm (Zn)

Khoa Kỹ thuật ô tô

19


2.2.2 Ắc-quy khơ
Thực chất bình ắc quy khơ hay cịn gọi bình kín khí bên thong vẫn chứa dung
dịch dạng nước khi ta cầm và lắc lên vẫn cảm nhận được bên trong có dung dịch như
nước. Nhưng có điều cấu tạo dung môi khác hơn một chút tùy thuộc vào các hãng ắc

quy mà dụng dịch bên trong thay đổi theo nên không phải bình khô mà bên trong ắc
quy là dạng khô. Tuy tên gọi là acquy khô nhưng thực chất bên trong acquy cũng có 1
ít dung dịch điện phân để trao đổi năng lượng. Nên khi mở acquy ra ta sẽ thấy nó ẩm
ướt.
Đặc tính của bình khô 100% không cần bảo dưỡng, miễn 1 khoảng thời gian cho
người tiêu dùng, yên tâm hơn không cần lúc nào cũng để ý đến ắc quy. Nguồn điện ổn
định, khơng có sự hao điện khi khơng sử dụng, bình khơ việc đề nổ nhiêu lần vẫn ổn
định, cịn với bình nước đề nổ chỉ được vài lần nếu không nạp lại ắc quy thì bình sẽ
không đủ nguồn điện để khởi động cho lần tiếp theo.
2.2.3 Ắc- quy miễn bảo dưỡng (MF - Maintenance Free)
Đây là dòng sản phẩm có cùng cơng dụng như accu châm nước, nhưng giúp cho
người dùng rảnh tay hơn một chút. Miễn bảo dưỡng tức là chúng ta không cần phải
lọm khọm bưng bê tháo lắp cho mỗi lần châm nước như dòng sản phẩm trên. Chỉ việc
xài và khi hỏng thì ... đem vứt. Người ta hay gọi dòng sản phẩm này là "khô", nhưng
không - ở đây chúng ta cùng thống nhất tên gọi là "miễn bảo dưỡng".
2.2.4 Ắc-quy kín khí (AGM - Absorbent Glass Mat) với van điều áp (VRLA Valve Regulated Lead Acid)
Đây là dòng sản phẩm này là kín khí nhé (một số người hay gọi là khơ kín khí nhưng ở đây - chúng ta cùng thống nhất là kín khí). Kín với cả khí thì dung dịch đố mà
tràn ra được.
Đây cũng là ắc quy chì - axit, nhưng được đóng kín với hệ thống van điều áp tích
hợp - đủ an tồn cho người sử dụng. Dòng này được ứng dụng rất rộng từ dân dụng
cho đến công nghiệp. Nhà sản xuất thường chia ra nhiều mục đích và cấp độ khác nhau
để ứng dụng cho dòng sản phẩm này. Từ lưu điện cho hệ thống đèn khẩn cấp, thiết bị
an ninh, UPS, cho đến xe đạp điện, quang năng, phong năng, ứng dụng viễn thông,
điện lực...Tuy nhiên, nhìn chung chúng được phân cấp theo hai nhóm chính là ứng
dụng standby và deep cycle. Xe điện, quang năng, phong năng thuộc nhóm deep cycle,
cịn lại thuộc về nhóm standby.
Khoa Kỹ thuật ơ tơ

20

2.3 CẤU TẠO CỦA ACCU CHÌ – AXIT
Accu axit bao gờm vỏ bình, có các ngăn riêng, thường là 3 ngăn hoặc là 6 ngăn
tùy theo loại accu 6V hay 12V.
Một bình accu trên ô tô bao gồm một dung dịch axit sunfuric loãng và các bản
cực âm, dương. Khi các bản cực được làm từ chì hoặc vật liệu có ng̀n gốc từ chì thì
nó được gọi là accu chì-axit. Một bình accu được chia thành nhiều ngăn (accu trên ơ tơ
thường có 6 ngăn), mỗi một ngăn có nhiều bản cực, tất cả được nhúng trong dung dịch
điện phân.
Chú giải:
- Current: Xả
- Charge: Sạc
- Charger: Bộ nạp
- Cathode: Cực âm
- Anode: Cực dương
- Electrolyte: Chất điện
phân

Hình 2.2: Sơ đờ cấu tạo accu

Hình 2.3: Cấu tạo của bình caccu chì-axit
2.3.1 Vỏ bình

Khoa Kỹ thuật ơ tơ

21


Vỏ bình acquy axit hiện nay được chế tạo bằng nhựa êbônit hoặc
anphantonechay caosu nhựa cứng. Để tăng độ bền và khả năng chịu axit cho bình, khi

chế tạo người ta ép vào bên trong bình một lớp lót chịu axit là polyclovinyl, lớp lót
này dày khoảng 0,6mm. Nhờ lớp lót này tuổi thọ của accu tăng lên từ 2-3 lần.Phía
trong vỏ bình tùy theo điện áp danh định của accu mà chia thành các ngăn riêng biệt và
các vách ngăn này được ngăn cách bởi các ngăn kín và chắc. Mỗi ngăn được gọi là
một ngăn accu đơn. Ở đáy các ngăn có các sống đỡ khối bản cực tạo thành khoảng
trống giữa đáy bình và mặt dưới của khối bản cực, nhờ đó mà tránh được hiện tượng
chập mạch giữa các bản cực do chất tác dụng bong ra và rơi xuống đáy gây lên.Bên
ngồi vỏ bình được đúc hình dạng gân chịu lực để tăng độ bền cơ và có thểnđược gắn
các quai xách để việc di chuyển được đễ dàng hơn.

Hình 2.4 Vỏ accu
2.3.2 Bản cực, phân khối bản cực và khối bản cực
Có hai loại bản cực: bản cực âm và bản cực dương.

Bản cực
dương
Bản cực âm
Hình 2.5 Bản cực accu
Bản cực gờm cốt hình lưới và chất tác dụng. Cốt đúc bằng hợp kim chì (Pb)antimion (Sb) với tỷ lệ (87 – 95)% Pb và (5 – 13)% Sb. Phụ gia antimon thêm vào có

Khoa Kỹ thuật ơ tơ

22


tác dụng tăng thêm độ cứng, giảm han gỉ và cải thiện tính đúc cho cốt.Cốt để giữ chất
tác dụng và phân phối dòng điện khắp bề mặt cực. Điều này có ý nghĩa rất quan trọng
đối với các bản cực dương vì điện trở của chất tác dụng (oxit chì) lớn hơn rất nhiều so
với điện trở của chì nguyên chất, do đó càng tăng chiều dày của cốt thì điện trở trong
của accu càng nhỏ. Cốt đúc dạng khung bao quanh, có vấu để hàn nối các bản cực

thành phân khối bản cực và có hai chân để tỳ các sống đỡ ở đáy bình accu.Vì điện cốt
của bản cực âm không phải là yếu tố quyết định và chúng cũng ít bị han gỉ nên người
ta thường làm mỏng hơn bản cực dương. Đặc biệt là hai tấm bên của phân khối bản
cực âm lại càng mỏng vì chúng chỉ làm việc có một phía với các bản cực dương.Chất
tác dụng được chế tạo từ bột chì, axit sunfuric đặc và khoảng 3% các muốiaxit hửu cơ
đối với bản cực âm, còn đối với bản cực dương thì chất tác dụng được chế tạo từ các
oxit chì Pb3O4, PbO và dung dịch axit sunfuric đặc.

Hình 2.6 Cấu tạo khối bản cực
Phụ gia muối của axit hữu cơ trong bản cực âm có tác dụng tăng độ xốp, độ bền
của chất tác dụng, nhờ đó mà cải thiện được độ thấm sâu của dung dịch điện phân vào
trong lịng bản cực đờng thời điện tích thực tế tham gia phản ứng hóa học cũng được
tăng lên, Các bản sau khi được chát đày chất tác dụng được ép lại, sấy khơ và thực
hiện q trình tạo cực, tức là chúng được ngâm vào dung dịch axit sunfuric loãng và
nạp với dòng điện một chiều trị số nhỏ. Sau quá trình như vậy, chất tác dụng ở các bản
cực dương hoàn toàn trở thành PbO2 (màu gạch xẫm). Sau đó các bản cực dương được
đem ra rửa, sấy khơ và lắp ráp. Những phân khối bản cực cùng tên trong một acquy
được hàn với nhau tạo thành các khối bản cực và được hàn nối ra các vấu cực làm
bằng chì hình cơn để nối ra tải tiêu thụ. Với chú ý rằng, nếu ta muốn tăng dung lượng
accu thì ta phải tăng số bản cực mắc song song trong một accu đơn. Thường người ta

Khoa Kỹ thuật ô tô

23


lấy từ 5 – 8 tấm. Còn muốn tăng điện áp danh định của accu thì ta phải tăng số bản cực
mắc nối tiếp.

Hình 2.7 Cấu tạo chi tiết bản cực

1. Bản cực âm; 2. Bản cực dương; 3. Vấu cực; 4. Khối bản cực âm;
5. Khối bản cực dương.
2.3.3 Tấm ngăn
Các bản cực âm và dương được lắp xen kẽ với nhau và cách điện với nhau bởi
các tấm ngăn và để đảm bảo cách điện tốt nhất các tấm ngăn được làm rộng hơn so với
các bản cực.Các tấm ngăn có tác dụng chống chập mạch giữa các bản cực âm và
dương, đồng thời để đỡ các tấm bản cực khỏi bị bong rơi ra khi sử dụng accu. Các tấm
ngăn ở đây phải là chất cách điện tốt, bền, dẻo, chịu được axit và có độ xốp thích hợp
để ngăn cản chất điện phân thấm đến các bản cực.

Hình 2.8 Bản ngăn các cực
Các tấm ngăn hiện nay được chế tạo từ vật liệu polyvinyl xốp, dày khoảng từ 0,81,2mm và có dạng mặt phẳng hướng về phía bản cực âm cịn một mặt có dạng sóng

Khoa Kỹ thuật ô tô

24


hoặc gờ thì hướng về phía bản cực dương nhằm tạo điều kiện chodung dịch điện phân
dễ luân chuyển hơn đến các bản cực dương và dung dịch lưu thông tốt hơn.
2.3.4 Dung dịch điện phân
Dung dịch điện phân trong bình acquy là loại dung dịch axit sunfuric được pha
chế từ axit nguyên chất với nước cất theo nồng độ quy định tùy thuộc vào điều kiện
khí hậu mùa và vật kiệu làm tấm ngăn. Nồng độ dung dịch axit sunfuric γ =
(1,1÷1.3)g/cm . Nờng độ dung dịch điện phân có ảnh hưởng lớn đến sức điện động của
accu. Nhiệt độ mơi trường có ảnh hưởng lớn đến nờng độ dung dịch điện phân. Vớicác
nước ở trong vùng xích đạo nồng độ dung dịch điện phân quy định không quá 1,1
g/cm . Với các nước lạnh, nồng độ dung dịch điện phân cho phép tới 1,3 g/cm . Trong
điều kiện khí hậu ở nước ta thì mùa hè nên chọn nờng độ dung dịch khồng (1,251.26) g/cm , mùa đơng nên chọn nồng độ khoảng 1,27g/cm . Cần nhớ rằng: nờng độ
q cao sẽ làm chóng hỏng tấm ngăn, chóng hỏng bản cực, dễ bị sunfat hóa trong các

bản cực nên tuổi thọ của acquy cũng giảm đi rất nhanh. Nờng độ q thấp thì điện
dung và điện áp định mức của accu giảm và ở các nươc xứ lạnh thì dung dịch vào mùa
đơng dễ bị đóng băng.
Chất lỏng dùng trong bình ắc quy này là dung dịch xít sunfuaric. Nồng độ của
dung dịch biểu trưng bằng tỷ trọng đo được, tuỳ thuộc vào loại bình ắc quy, và tình
trạng phóng nạp của bình.
Trị số tỷ trọng của bình ắc quy khi được nạp đầy được quy ra ở 25⁰ C (77⁰ F)
được cho ở bảng sau:
Bảng 2.1: Tỉ trọng chất điện phân của một vài loại accu
Loại bình ắc quy
Bình ắc quy làm việc ở chế độ tải nặng, thí dụ các xe tải điện cơng
nghiệp lớn.
Bình ắc quy dùng cho xe ôtô, phi cơ
Bình ắc quy dùng cho tải khơng nặng lắm: thí dụ như chiếu sáng tàu
điện, hoặc khởi động các động cơ lớn…
Bình ắc quy tĩnh, hoặc dùng cho các ứng dụng dự phòng

Tỷ trọng
1,275
1,260
1,245
1,215

2.3.5 Nắp thông hơi
Nắp thông hơi chụp trên các lỗ để thêm dung dịch điện phân. Nắp thông hơi được
thiết kế để hơi acid ngưng tụ và rơi trở lại accu và cho phép hydrogene bay hơi.

Khoa Kỹ thuật ô tô

25