Giáo trình Hệ thống điện động cơ

 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN 
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC 
ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG 
 HỌC PHẦN: HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ 
 SỐ TÍN CHỈ: 02 
 LOẠI HÌNH ĐÀO TẠO: CAO ĐẲNG CHÍNH QUY 
 NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ 
Hưng Yên, năm 2015 
Khoa Cơ khí Động lực Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên 
1 
CHƢƠNG 1: CÁC VẤN ĐỀ CHUNG 
1.1. Các khái niệm, quy ƣớc và mã cơ bản 
1.1.1. Điện áp 
Là hiệu số điện thế giữa hai điểm khác nhau của mạch điện. 
UAB = VA – VB 
 Trong đó UAB là điện áp giữa hai điểm A, B của mạch VA, VB là điện thế của A 
và B so với gốc (điểm mát). 
Đơn vị: Vôn (V) 
1.1.2. Dòng điện 
 Là dòng chuyển động của các hạt mang điện trong vật chất, có chiều chuyển 
động từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp. 
Ký hiệu: I 
Đơn vị: Ampe (A) 
1.1.3. Điện trở 
 Điện trở có tác dụng cản trở dòng điện, tạo sự sụt áp để thực hiện các chức 
năng tùy theo vị trí của điện trở trong mạch. 
Ký hiệu: R 
Đơn vị: Ôm (Ω) 
1.1.4. Nguồn điện 
 Là nơi chứa các dạng năng lượng khác có thể chuyển hóa thành điện năng. Ở 
đây ta chỉ nói đến nguồn áp. 
Ký hiệu: E 
Đơn vị: Vôn (V) 
1.1.5. Định luật Ohm cho một đoạn mạch 
 Cho một đoạn mạch có điện trở R đặt vào điện áp 
U quan hệ giữa dòng điện và điện áp được biểu diễn theo 
định luật Ohm: I = U/R 
I - dòng điện trong mạch tỷ lệ thuận với điện áp và tỷ lệ 
nghịch với điện trở của toàn mạch. 
 Hình 1.1: Định luật Ohm 
1.1.6. Định luật Ohm cho nhánh có nguồn 
 Cho nhánh có nguồn có suất điện động E và điện trở trong Ri. Định luật Ohm 
cho nhánh có nguồn là: U = E – Ri.I 
Khoa Cơ khí Động lực Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên 
2 
Hình 1.2: Định luật Ohm cho nhánh có nguồn 
 Thường điện trở nguồn rất nhỏ khi mạch hở (không tải) I = 0, do đó U = E 
 Khi điện trở mạch ngoài rất nhỏ so với điện trở trong của nguồn U = 0 gọi 
nguồn bị ngắn mạch, lúc đó I = E/Ri 
1.1.7. Xung 
 Là tín hiệu điện áp hay dòng biến đổi theo thời gian dưới dạng rời rạc (gián 
đoạn). Nó thay đổi một cách đột biến có quy luật hoặc không có quy luật. Xung điện 
có thể là xung một chiều hay xung xoay chiều. 
Hình 1.3: Một số dạng xung cơ bản trên ôtô. 
1.2. Linh kiện điện và điện tử cơ bản 
1.2.1. Linh kiện thụ động 
1.2.1.1. Điện trở 
a. Khái niệm 
 Điện trở có tác dụng cản trở dòng điện tạo sự sụt áp để thực hiện các chức 
năng tùy theo vị trí của điện trở trong mạch. 
Điện trở gồm có 3 dạng là: 
- Điện trở có trị số cố định. 
- Biến trở. 
- Điện trở biến thiên. 
* Điện trở có trị số cố định 
Điện trở có trị số cố định thường được phân loại theo vật liệu cản điện như: 
Khoa Cơ khí Động lực Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên 
3 
 + Điện trở than tổng hợp (than nén) 
 + Điện trở than nhiệt giải hoặc than màng (màng tinh thể). 
 + Điện trở dây quấn gồm sợi dây điện trở dài (dây NiCr hoặc manganin, 
constantan) quấn trên một ống gốm ceramic và phủ bên ngoài là một lớp sứ bảo vệ. 
 + Điện trở màng kim, điện trở màng oxit kim loại hoặc điện trở miếng: điện 
trở miếng thuộc thành phần vi điện tử. Dạng điện trở miếng thông dụng là được in 
luôn trên tấm dáp mạch. 
 + Điện trở cermet (gốm kim loại) 
a 
b 
Hình 1.4: Điện trở có trị số cố định. 
a – Hình dạng thực tế. b – Ký hiệu trong mạch. 
 Dựa vào ứng dụng điện trở được phân loại như liệt kê trong bảng 1.1 
 Bảng 1.1: Các đặc tính chính của điện trở tiêu biểu 
Loại điện trở Trị số R Pt.t.max (w) T
o
 làm việc oC TCR 
ppm/
o
C 
Chính xác 
Dây cuốn 
Màng kim 
Bán chính xác 
Oxit kim loại 
Cermet 
Than màng 
Đa dụng 
Than tổng hợp 
Công suất 
Dây cuốn 
Hình ống 
0.1 1.2 
 10 5 
10 15 
10 1.5 
10 5 
2.7 100 
0.1 180 
1/8 3/4 ở 125oC 
1/20 1/2 ở 125oC 
1/4 3 ở 70oC 
1/20 1/2 ở 
125
o
C 
1/8 1 ở 70oC 
1/8 2 ở 70oC 
-55 +145 
-55 +145 
-55 +150 
-55 +175 
-55 +165 
-55 +130 
-55 +275 
10 
25 
200 
200 
200 
500 1500 
200 
Khoa Cơ khí Động lực Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên 
4 
Bắt sườn máy 
Chính xác 
Màng kim loại 
Điện trở miếng 
(màng vi điện tử) 
 1 3.8 
0.1 40 
20 2M 
1 22M 
1 21 ở 25oC 
5 30 ở 25oC 
1 10 ở 25oC 
7 1000 ở 25oC 
-55 +275 
-55 +275 
-55 +225 
-55 +125 
50 
20 
500 
25 200 
 Cách đọc giá trị điện trở cố định: 
 Giá trị điện trở được ghi trực tiếp: 
 Hình 1.5: Cách đọc giá trị điện trở 
 Bảng ghi và đọc giá trị điện trở trực tiếp trên thân theo bảng 1.2 
Bảng 1.2: Cách ghi và đọc giá trị điện trở 
STT MÃ GHI GIÁ TRỊ 
1 R22 0.22Ω 
2 2R2 2.2Ω 
3 47R 47Ω 
4 100R 100Ω 
5 1K0 1KΩ 
6 10K0 10KΩ 
7 1M0 1MΩ 
 Giá trị điện trở được sơn bằng mã màu: 
 Tùy theo số vòng trên điện trở (4, 5 hay 6 vòng), ý nghĩa của từng vòng được 
minh họa bằng hình vẽ sau: 
Hình 1.5: Mã màu điện trở 
Khoa Cơ khí Động lực Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên 
5 
- Điện trở có 4 màu: đây là điện trở thường gặp nhất. 
Hình 1.6: Điện trở có 4 vòng màu. 
 Vòng thứ nhất: chỉ giá trị hàng trục trong giá trị điện trở. 
 Vòng thứ hai: chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở. 
 Vòng thứ ba: chỉ hệ số nhân với số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện trở. 
 Vòng thứ tư: chỉ sai số điện trở. 
 Ví dụ: Điện trở có 4 màu theo thứ tự : vàng, tím, cam, nhũ, bạc. 
Giá trị điện trở là: 
Vàng Tím Cam Nhũ Bạc 
4 7 000 ±10 % 
Kết quả : 47.000Ω hay 47kΩ, sai số ±10 % 
- Điện trở có 5 vòng màu: là điện trở có độ chính xác cao. 
 Hình 1.7: Điện trở có 5 vòng màu. 
 Vòng thứ nhất: chỉ giá trị hàng trăm trong giá trị điện trở. 
 Vòng thứ hai: chỉ giá trị hàng trục trong giá trị điện trở. 
 Vòng thứ ba: chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở. 
 Vòng thứ tư: chỉ hệ số nhân với số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện trở. 
 Vòng thứ năm: chỉ sai số giá trị điện trở. 
Ví dụ: Điện trở có 5 màu, theo thứ tự: Nâu, tím, đỏ, đỏ, nâu. 
Giá trị của điện trở: 
 Nâu Tím Đỏ Đỏ Nâu 
 1 7 2 00 ±1 % 
Kết quả: 17200 Ω hay 17.2 kΩ, sai số ±1 % 
* Biến trở: 
 Biến trở có hai dạng. Dạng kiểm soát dòng công suất lớn dùng dây quấn. Loại 
này ít gặp trong các mạch điện trở. Dạng thường dùng hơn là chiết áp. Cấu tạo của 
biến trở so với điện trở cố định chủ yếu là có thêm một kết cấu con chạy gắn với một 
trục xoay để điều chỉnh trị số điện trở. Con chạy có kết cấu kiểu xoay (chiết áp xoay) 
hoặc theo kiểu trượt (chiết áp trượt). Chiết áp có 3 đầu ra, đầu giữa ứng với con trượt 
còn hai đầu ứng với hai đầu điện trở. 
Khoa Cơ khí Động lực Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên 
6 
Hình 1.8a:Biến trở 
Hình 1.8b:Kỹ hiệu biến trở 
+ Điện trở biến thiên: chia các dạng sau. 
Điện trở nhiệt tecmixto: Đây là một loại linh kiện bán dẫn có trị số điện trở thay đổi 
theo nhiệt độ. Khi ở nhiệt độ bình thường thì tecmixto là một điện trở, nếu nhiệt độ 
càng tăng cao thì điện trở của nó càng giảm. 
Hình ảnh thực tế của điện trở nhiệt tecmixto: 
 a b 
Hình 1.9: Điện trở nhiệt tecmixto 
a- Hình ảnh thực tế b – Ký hiệu trong mạch 
Quang trở: 
 Quang trở: Là một loại điện trở, mà điện trở suất của nó giảm xuống rất nhanh 
khi có ánh sáng chiếu vào, làm bằng CdS hoạt dộng trên hiện tượng quang dẫn. 
 a b 
Hình 1.10: Quang trở 
a – Hình ảnh thực tế. b – Ký hiệu trong mạch. 
Đơn vị của điện trở: đơn vị là Ω (Ohm) 
1KΩ = 1000Ω 
1MΩ = 1.000.000Ω 
Khoa Cơ khí Động lực Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên 
7 
1.2.1.2. Tụ điện 
a. Khái niệm 
 Là một thiết bị mà có thể tích trữ các điện tích khi cấp lên nó một điện áp. 
 Tụ điện là một linh kiện thu động được sử dụng rất rộng rãi trong các mạch 
điện tử được cấu tạo từ hai bản cực làm bằng hai chất dẫn điện (kim loại) đặt song 
song nhau, ở giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi. 
 Người ta thường dùng các chất: thủy tinh, gốm sứ, mica, giấy, dầu, paraffin, 
không khí để làm chất điện môi. 
Hình 1.11: Cấu tạo tụ điện. 
Tụ điện được chia thành những loại sau: 
- Tụ hóa. 
- Tụ thường 
- Tụ điện có điện dung thay đổi. 
Chúng ta đi tìm hiểu từng loại tụ điện một 
+ Tụ hóa: 
 Tụ hóa là loại tụ có phân cực. Chính vì thế khi sử dụng tụ hóa yêu cầu người 
sử dụng phải cắm đúng chân của tụ điện với điện áp cung cấp. Thông thường, các loại 
tụ hóa thường có kí hiệu chân cụ thể cho người sử dụng bằng các ký hiệu + hoặc - 
tương ứng với chân tụ. 
 a. Hình ảnh thực tế b. Ký hiệu 
Hình 1.12: Tụ hóa. 
+ Tụ thƣờng: 
Hình 1.13: Ký hiệu trong mạch của tụ thường 
Khoa Cơ khí Động lực Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên 
8 
+Tụ điện có điện dung thay đổi: 
Tụ điện có trị số điện dung thay đổi được là loại tụ trong 
qua trình làm việc ta có thể điều chỉnh thay đổi trị số điện 
dung của chúng. 
 Hình 1.14: Ký hiệu trong mạch. 
b. Cách ghi và đọc giá trị tụ điện 
 Hai tham số quan trọng nhất thường được ghi trên thân tụ điện là trị số điện 
dung (kèm theo dung sai sản xuất) và điện áp làm việc. 
- Cách ghi trực tiếp: 
 Ghi trực tiếp là cách ghi đầy đủ các tham số và đơn vị đo của chúng. Cách này 
chỉ dùng cho loại tụ điện có kích thước lớn. 
- Cách ghi gián tiếp theo quy ước: 
 Tụ điện có tham số ghi theo qui ước thường có kích thước nhỏ và điện dung 
ghi theo đơn vị đo pF. 
 Có rất nhiều quy ước khác nhau như quy ước mã, quy ước màu  Sau đây ta 
chỉ nêu một số quy ước thông dụng. 
 + Ghi theo quy ước số: Cách ghi này thường gặp ở các tụ Pôlystylen. 
Ví dụ: Trên thân tụ ghi 47/630, có nghĩa tử số là giá trị điện dung tính bằng pF, 47pF, 
mẫu số là điện áp làm việc một chiều, 630Vdc. 
 + Ghi theo quy ước mã: Giống như ở điện trở, mã gồm các chữ số chỉ trị số 
điện dung và chữ cái chỉ % dung sai. 
 Tụ có kích thước nhỏ thường được ghi theo quy ước sau: Ví dụ trên tụ ghi 204 
nghĩa là trị số của điện dung 20.000 pF Vdc. 
 Tụ Tantan là tụ phân cực thường được ghi theo đơn vị µF cùng điện áp làm 
việc và cực tính rõ ràng. 
 + Ghi theo quy ước màu: Tụ điện cũng giống như điện trở được ghi theo quy 
ước màu. Quy ước màu cũng có nhiều loại: loại 4 vạch, loại 5 vạch màu. Nhìn chung 
các vạch màu quy ước gần giống điện trở. 
Hình 1.15: Mã màu của tụ điện 
Khoa Cơ khí Động lực Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên 
9 
Bảng 1.3: Quy ước mã màu trên tụ điện 
 Vạch 1 Vạch 2 Vạch 3 Vạch 4 Vạch 4 Vạch 5 
Màu Số có 
ngĩa 
Số có 
nghĩa 
Số nhân(pF) 
Tantan( 
 UDc(V) 
Tụ Tantan 
Dung sai 
Polyster 
Đen 
0 0 1 - 2PF 20% - 
Nâu 1 1 10 
10 
100 
- 
0,1PF 1% - 
Đỏ 2 2 100 
100 
250 - 2% 250 w 
Cam 3 3 1K - - - 
2,5% 
 - 
Vàng 4 4 10K - 400 
6,3 
- 
- 
- 
Lục 5 5 100K - 
16 
0,5PF 
5% 
- 
Lam 6 6 - - 630 
20 
- 
- 
- 
Tím 7 7 - - - 
- 
- - - 
Xám 8 8 0,01 
0,01 
- 
25 
0,25PF 
- 
- 
Trắng 9 9 0,1 
0,1 
- 
3 
1PF 
10% 
- 
Hồng - - - - - 
35 
 - 
Bảng 1.4: Bảng phân loại tụ điện theo vật liệu và công dụng 
Loại tụ Điện dung U làm việc (Vdc) t
0
 làm việc 
+ Chính xác: 
-Mica 
-Thủy tinh 
-Gốm 
1 91000 PF 
1 10000 PF 
1 1100 PF 
100 
300 500 
150 500 
-55 125 
-55 125 
-55 85 
Khoa Cơ khí Động lực Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên 
10 
-Màng Polystylen 
+ Bán chính xác 
-Màng chất dẻo 
-Màng chất dẻo giấy 
(tráng kim loại) 
+ Đa dụng 
-Gốm Li-K 
-Ta2O3 (nung dính, chất 
điện giải rắn có cực tính) 
-Màng dính ướt có cực 
-Al2O3 khô có cực tính 
+ Triệt nuôi 
-Giấy 
-Mica(hình khuy) 
-Gốm 
+Thoát 
-Giấy 
1000 220000 PF 
1000 10 F 
4700 10 F 
10 100000 PF 
1 580 PF 
5,6 PF 560 F 
150 PF 120000 F 
5 2400 PF 
10000 PF 3 F 
100 4500PF 
10000 35000PF 
200 
30 
50 400 
50 200 
10 300 
4 85 
5 450 
100 600 
 500 
500 1500 
100 
-55 85 
-55 125 
-55 125 
-55 125 
-55 125 
-55 125 
-40 85 
-55 125 
-55 125 
-55 125 
-55 85 
1.2.2. Linh kiện bán dẫn 
1.2.2.1. Chất bán dẫn 
 Hầu hết các chất bán dẫn đều có các nguyên tử sắp xếp theo cấu tạo tinh thể. 
Hai chất bán dẫn được dùng nhiều nhất trong kỹ thuật chế tạo linh kiện điện tử là 
Silicium và Germanium. Mỗi nguyên tử của hai chất này đều có 4 điện tử ở ngoài cùng 
kết hợp với 4 điện tử kế cận cấu tạo thành 4 liên kết hóa trị. Vì vậy tinh thể Ge và Si ở 
nhiệt độ thấp là các chất cách điện. 
ở nhiệt độ thấp (T = 00 K ) nhiệt độ cao (T = 3000 K) 
Hình 1.16: Tinh thể chất bán dẫn 
 Nếu ta tăng nhiệt độ tinh thể, nhiệt năng sẽ làm tăng năng lượng một số điện 
tử và làm gãy một số nối hóa trị. Các điện tử ở các nối bị gãy rời xa nhau và có thể di 
chuyển dễ dàng trong mạng tinh thể dưới tác dụng của điện trường. Tại các nối hóa trị 
Khoa Cơ khí Động lực Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên 
11 
bị gãy ta có các lỗ trống (hole). Về phương diện năng lượng, ta có thể nói rằng nhiệt 
năng làm tăng năng lượng các điện tử trong dải hóa trị. 
 Khi năng lượng này lớn hơn năng lượng của dải cấm (0,7 eV đối với Ge và 
1,12 eV đối với Si), điện tử có thể vượt dải cấm vào dải dẫn điện và chừa lại những lỗ 
trống (trạng thái năng lượng trống) trong dải hóa trị. Ta gọi n là mật độ điện tử tự do 
trong dải dẫn điện và p là mật độ lỗ trống trong dải dẫn điện. Nếu n = p ta gọi chất bán 
dẫn thuần. Thông thường chế tạo loại chất bán dẫn này rất khó khăn. 
+ Chất bán dẫn loại N: 
 Giả sử ta pha vào Si thuần những nguyên tử thuộc nhóm V của bảng tuần 
hoàn các nguyên tố hóa học như Arsenic (As), photpho (P), Antimony (Sb). Bán kính 
nguyên tử của As gần bằng bán kính nguyên tử của Si nên có thể thay thế một nguyên 
tử Si trong mang tinh thể. Bốn điện tử của As kết hợp với 4 điện tử của Si lân cận tạo 
thành 4 nối hóa trị, còn dư lại một điện tử của As ở mức năng lượng gần tới dải dẫn 
nhiệt. Ở nhiệt độ thấp chất bán dẫn này chưa dẫn điện. 
loại N loại P 
Hình 1.17: Tinh thể chất bán dẫn 
 Khi ta tăng nhiệt độ của tinh thể, một số hóa trị bị gãy, ta có những lỗ trong 
trong dải hóa trị và điện tử trong dải dẫn điện. Ngoài ra, hầu hết các điện tử dư của As 
đều nhận nhiệt năng để trở thành điện tử có năng lượng trong dải dẫn điện. Do đó tổng 
số điện tử trong dải dẫn điện nhiều hơn số lỗ trong dải hóa trị, ta gọi là bán dẫn loại N. 
+ Chất bán dẫn loại P: 
 Thay vì pha vào Si thuần một nguyên tố thuộc nhóm V, tap pha vào những 
nguyên tố thuộc nhóm III như Indium (In), Galium (Ga), Nhôm (Al) Bán kính 
nguyên tử In gần bằng bán kính nguyên tử Si nên nó có thể thay thế một nguyên tử Si 
trong mạng tinh thể. Ba điện tử của nguyên tử của nguyên tử In kết hợp với ba điện tử 
của ba nguyên tử Si có năng lượng trong giải hóa trị không tạo một nối với Indium. 
Giữa In và Si có một trạng thái năng lượng trống (lỗ trống). 
 Khi ta tăng nhiệt độ của tinh thể sẽ có một số điện tử trong dải hóa trị nhận 
năng lượng và trở thành những điện tử trong dải dẫn điện, chừa ra các lỗ trống. Do đó 
Khoa Cơ khí Động lực Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên 
12 
tổng số lỗ trống trong dải hóa trị nhiều hơn số điện tử trong dải dẫn điện. Ta gọi là 
những chất bán dẫn loại P. 
1.2.2.2. Loại tiếp xúc P – N 
 Tại lớp tiếp xúc xuất hiện các dòng tải điện theo cơ chế khuếch tán: Các lỗ 
trống sẽ khuếch tán từ vùng P sang vùng N, các điện tử sẽ khuếch tán từ vùng N sang 
vùng P. Quá trình này hình thành lớp điện tích trái dấu ở vùng gần lớp tiếp xúc và 
cường độ điện trường ở vùng lân cận tiếp xúc E0. Điện trường tiếp xúc Eo có chiều tác 
dụng từ bán dẫn N sang bán dẫn P và tạo nên một hàng rào thế năng ngăn cản sự 
khuếch tán của lỗ trống qua lớp tiếp xúc. 
Hình 1.18: Lớp tiếp xúc P – N 
 Khi đặt một nguồn điện áp ngoài lên lớp tiếp xúc P–N có chiều sao cho VP > 
VN điện trường này ngược chiều điện trường Eo, làm tăng dòn ... iển độc lập 
Hình 7.6: Sơ đồ quạt làm mát với hộp điều khiển độc lập 
 Mạch điện điều khiển quạt làm mát trên xe Lexus ES –300 được điều khiển từ 
hộp ECU, quạt làm mát két nước hoạt động nhờ áp suất dầu trợ lực lái. Mạch điện 
điều khiển quạt làm mát nước động cơ lắp trên xe Lexus –ES 300 gồm những bộ phận 
sau: accu, cầu chì, hộp điều khiển quạt (cooling fan ECU), cảm biến vị trí bướm ga 
(throttle position sensor), van solenoid, công tắt áp suất bơm (A/C singlepressure 
swith), cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ (engine coolant temperature sensor), 
cảm biến đánh lửa (ignition sensors), quạt làm mát két nước. 
Nguyên lý hoạt động: 
Khoa Cơ khí Động lực Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên 
 219 
Quạt làm mát động cơ trên xe Lexus ES 300 là loại dùng áp suất dầu để điều khiển tốc 
độ quạt. Khi bật công tắc máy sẽ có nguồn (+) qua cầu chì 15A cung cấp cho hộp điều 
khiển quạt ở chân 1 và hộp được nối mass ở chân 4. Các tín hiệu vị trí bướm ga về hộp 
chân số 5, cảm biến nhiệt độ nước báo ve hộp chân 9 và chân 10, công tắc áp suất cao 
nối về hộp ở chân 8, cảm biến đánh lửa gởi về hộp ở chân 6. Khi tổng hợp các tín hiệu 
trên, hộp sẽ điều khiển valve solenoid ở chân 2 và 3 để điều khiển áp suất dầu làm quạt 
quay ở tốc độ ứng với các tín hiệu gởi về hộp. 
7.1.5.2. Hệ thống điều khiển quạt với ECU động cơ 
 Trên hình 7.7 trình bày mạch điện điều khiển quạt làm động cơ trên xe Nissan 
lắp động cơ GA 16DE & SR model cho xứ nóng, được điều khiển từ hộp ECU động 
cơ. Cấu tạo cua hệ thống gồm những bộ phận sau: accu, cầu chì, công tắc máy, relay 
điều khiển quạt (radiator fan relay), cảm biến nhiệt độ (themo switch), hộp điều khiển 
(ECCS control unit), hai quạt làm mát nước (radiator fan). 
Hình 7.7: Sơ đồ mạch điện điều khiển quạt làm mat với ECU động cơ 
7.2. Điều khiển điều hòa không khí ôtô 
7.2.1. Ly hợp điện từ 
a. Chức năng 
 Ly hợp từ là một thiết bị được dẫn động bằng đai để nối động cơ với máy nén. 
Nó thực hiện chức năng dẫn động hoặc dừng máy nén khi cần thiết. 
b. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 
Khoa Cơ khí Động lực Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên 
 220 
Hình 7.8: Nguyên lý hoạt động của ly hợp máy nén 
a. Ly hợp máy nén ngắt b. Ly hợp máy nén hoạt động 
 Ly hợp từ gồm có một Stator (nam châm điện), puli, bộ phận định tâm và các 
bộ phận khác. Bộ phận định tâm được lắp cùng với trục máy nén và Stator được lắp ở 
thân trước của máy nén. 
 Khi ly hợp hoạt động, cuộn dây Stato được cấp điện. Stator trở thành nam châm 
điện và hút đĩa ép để quay máy nén cùng với puli. 
 Khi cuộn dây của rơ le ly hợp từ không được cấp điện, tiếp điểm rơ le mở 
không cấp điện cho cuộn dây của ly hợp. Lúc này đĩa ép không được ép quay cùng với 
puly máy nén (puly máy nén quay trơn trên trục). Vì vậy máy nén không hoạt động. 
 Khi cuộn dây của rơ le ly hợp từ được cấp điện, hút tiếp điểm đóng lại cấp điện 
cho cuộn dây ly hợp. Đĩa ép được hút ép vào và chuyển động quay cùng với puly máy 
nén. Trục máy nén quay, máy nén làm việc. 
c. Các kiểu điều khiển côn từ 
Hình 7.9: Các kiểu điều khiển côn từ. 
 Kiểu A: Tín hiệu điều khiển được truyền đi từ bộ khuếch đại, cùng với 
các tín hiệu điều khiển khác được cung cấp từ bộ khuếch đại và ECU động cơ. 
 Kiểu B: Nhận tín hiệu điều khiển từ bộ khuếch đại A/C, đưa ra tín hiệu 
từ ECU động cơ. 
 Kiểu C: Nhận tín hiệu độc lập từ bộ khuếch đại A/C. 
Khoa Cơ khí Động lực Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên 
 221 
7.2.2. Điều khiển tốc độ quạt giàn lạnh 
Hình 7.10: Điều khiển tốc độ quạt 
Cấu tạo: Mạch điều khiển tốc độ quạt gió bao gồm: 
 + Mô tơ quạt gió. 
 + Rơle EX- HI điều khiển quạt tốc độ cao. 
 + ECU điều hòa. 
 + Tranzistor công suất và điện trở LO 
Nguyên lý hoạt động: 
 Lưu lượng không khí thổi qua giàn lạnh được điều khiển thông qua điều khiển 
tốc độ của mô tơ quạt gió. Nó dựa trên sự chênh lệch nhiệt độ trong xe và nhiệt độ đặt 
trước. 
 + Khi có sự chênh lệch nhiệt độ lớn: tốc độ mô tơ quạt gió (HI). 
 + Khi chênh lệch nhiệt độ nhỏ: tốc độ quạt gió thấp (LO). 
TH1: Quạt chạy ở tốc độ thấp 
 Khi nhiệt độ trong xe nằm trong khoảng nhiệt độ xung quanh nhiệt độ đặt trước. 
ECU điều hòa điều điều khiển tranzistor (OFF). Dòng điện qua mô tơ quạt gió được 
nối mát thông qua điện trở LO. Đồng thời trên điện trở LO có sự sụt áp dẫn tới cường 
độ dòng điện qua mô tơ quạt gió giảm. Quạt quay với tốc độ thấp. 
 Ngoài ra điện trở LO còn có tác dụng bảo vệ cho tranzistor công suất. Khi mô 
tơ quạt gió được kích hoạt sẽ có dòng điện lớn chạy trong mạch. Để bảo vệ tranzistor 
công suất, điện trở LO sẽ tiếp nhận dòng điện trước khi bật tranzistor công suất. 
TH2: Quạt chạy ở tốc độ cao (HI) 
 Khi có sự chênh lệch lớn giữa nhiệt độ trong xe và nhiệt độ cài đặt, ECU điều 
hòa sẽ điều khiển tranzistor (ON). Tốc độ quạt gió sẽ được điều khiển thay đổi liên tục 
theo giá trị TAO bằng cách điều chỉnh dòng điện cực gốc của tranzistor công suất. 
TH3: Quạt chạy ở tốc độ cao nhất (EX- HI) 
 Trường hợp quạt gió cần quay với tốc độ lớn nhất để đưa nhanh nhiệt độ về 
nhiệt độ cài đặt, ECU sẽ nối mát cho cuộn dây kích từ của rơ le EX- HI, tiếp điểm 
thường mở đóng lại nối mát trực tiếp cho mô tơ quạt gió. Như vậy tránh được sự tổn 
Khoa Cơ khí Động lực Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên 
 222 
hao điện áp trên tranzistor công suất vì thế dòng điện qua quạt gió là cực đại, tốc độ 
quạt là lớn nhất. 
7.3. Điều khiển tuần hoàn khí xả (EGR) 
7.3.1. Hoạt động và chức năng của hệ thống 
 Khi nhiệt độ của quá trình cháy của động cơ lên đến 25000F thì khí Nitơ trong 
không khí sẽ kết hợp với Oxi để tạo nên những Oxyde Nitơ (NOX) khác nhau như 
NO, NO2, N2O, N2O5 Vì vậy, cách tốt nhất để giảm lượng NOX là làm giảm nhiệt 
độ trong động cơ. 
 Để làm giảm nhiệt độ buồng đốt xuống, ta có thể thực hiện bằng cách dùng một 
hệ thống để đưa một luồng khí thải nhất định trở lại buồng đốt, hệ thống này được gọi 
là hệ thống tuần hoàn khí thải (EGR). Lượng khí thải này có các chức năng sau: 
 Khí thải có nhiệt dung riêng lớn hơn không khí cho nên nó sẽ làm giảm nhiệt độ 
buồng đốt nếu lưu lượng nhiệt vẫn cao như cũ. 
 Làm cho hỗn hợp có hàm lượng 02 thấp vì lượng 02 có trong khí thải rất ít. 
 Làm bẩn hỗn hợp, vì vậy tốc độ cháy sẽ giảm. 
 Tuy nhiên, lượng khí thải này phải được kiểm soát, điều chỉnh sao cho phù hợp. 
Vì nếu đưa vào buồng đốt một lượng khí thải quá lớn thì động cơ sẽ hoạt động không 
ổn định, làm ảnh hưởng đến công suất động cơ. 
 Do ảnh hưởng của lý do trên, nên lượng khí xả được khống chế bởi van EGR, 
đồng thời lượng khí xả được đưa vào động cơ phụ thuộc vào hai thông số cơ bản : 
 + Tốc độ động cơ 
 + Tải động cơ. 
7.3.2. Các loại van của hệ thống tuần hoàn khí xả (EGR) 
7.3.4.1.Khái quát 
 Hệ thống E – EGR là một hệ thống EGR điều khiển điện. Hệ thống EGR luân 
chuyển lại một phần khí thải qua đồng hồ đo khí vào để hạ thấp nhiệt độ buồng đốt và 
giảm lượng NOx thoát ra. Vận hành hệ thống EGR có thể giảm lượng điện sinh ra của 
động cơ và giúp lái xe dễ dàng hơn. Vì thế, trong hệ thống E – EGR, ECU động cơ 
điều khiển EGR để có lượng EGR tối đa. 
7.3.4.2.Phân loại 
a. Kiểu môtơ bước 
Tới 
cổ 
góp 
Khoa Cơ khí Động lực Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên 
 223 
Hình 7.18: Van EGR kiểu môtơ bước 
b. Kiểu cuộn dây tuyến tính 
c. Kiểu cuộn dây quay 
Hình 7.12: Van EGR kiểu cuộn dây quay 
Van EGR 
Cuộn dây 
tuyến tính 
Cảm biến 
vị trí van 
EGR 
Tới đường 
nạp 
Từ 
đường xả 
Hình 7.11:Van EGR kiểu cuộn dây tuyến tính 
Nam 
châm 
Hall 
IC 
Nam 
châm 
Cảm biến vị trí van 
bộ chặn đầu vào 
 Lõi thép 
 Nam 
châm 
Động cơ kiểu cuộn 
dây quay 
Khoa Cơ khí Động lực Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên 
 224 
Hình 7. 13: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của 
hệ thống EGR 
1. Họng hút 
2. Mô tơ điều khiển họng hút 
3. Đồng hồ đầu vào 
4. Động cơ 
5. Đồng hồ đo khí thải 
6. Van EGR 
7. Cảm biến vị trí van EGR 
8. Buồng chân không 
9. Bơm chân không 
10. E – VRV 
11. Cảm biến xylanh 
12. Cảm biến chân ga 
13. Cảm biến nhiệt độ nước 
14. Cảm biến nhiệt độ không 
khí vào 
15. Cảm biến nhiệt độ không 
khí 
16. Cảm biến áp suất turbo 
17. Máy đo luồng không khí 
7.3.4.3. Nguyên lý hoạt động 
Sau khi bơm chân không tạo ra một khoảng chân không, van điện điều khiển chân 
không E – VRV điều chỉnh chân không và dẫn nó vào buồng màng của van EGR. Khi 
có chân không vào, màng sẽ đẩy lò xo xuống làm mở van EGR và điều khiển lượng 
EGR. 
 Máy làm lạnh EGR đặt trong ống EGR giữa đầu xylanh và lối vào sẽ làm lạnh 
EGR để làm tăng thể tích EGR. 
 EGR đóng VRV, khí vào động cơ chỉ là luồng khí đi qua họng hút. 
 Khi không có EGR, khí NOx sinh ra vượt mức quy định về khí thải, ngược lại 
thì muội than sinh ra sẽ nằm trong giới hạn, EGR là một phương pháp để giảm lượng 
NOx sinh ra mà không làm tăng nhanh lượng khói đen. Điều này có thể thực hiện rất 
hiệu quả với hệ thố ng Common Rail với tỉ lệ hoà khí mong muốn đạt được nhờ vào áp 
suất phun cao. Với EGR, một phần của khí thải được đưa vào đường ống nạp ở chế độ 
tải nhỏ của động cơ. Điều này không chỉ làm giảm lượng oxy mà còn làm giảm quá 
trình cháy và nhiệt độ cực đại, kết quả là làm giảm lượng NOx . Nếu có quá nhiều khí 
thải được nạp lại (quá 40% thể tích khí nạp), thì khói đen, CO và HC sẽ sinh ra nhiều 
cũng như tiêu hao nhiên liệu sẽ tăng vì thiếu oxy. 
7.4. Hệ thống điều khiển động cơ hybrid 
7.4.1. Tổng quan về hệ thống hybrid 
Ta có sơ đồ về một dạng ôtô hybrid kiểu hỗn hợp 
Khoa Cơ khí Động lực Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên 
 225 
Hình 7.14: Một dạng ôtô hybrid kiểu hỗn hợp 
Ghi chú: 
1. Engine: Động cơ đốt trong 
2. ECM: Electric Control Module - Bộ phận điều khiển điện tử cho động cơ. 
3. HV ECU: Hybrid Vehicle ECU- ECU điều khiển kết hợp trên ôtô hybrid. 
4. Shift Postion Sensor: Cảm biến vị trí tay số. 
5. Brake ECU: ECU điều khiển phanh. 
6. HV Battery: High Volt Battery- Ắc-quy điện áp cao. 
7. Inverter with Converter: Bộ chuyển đổi điện. 
8. Hybrid Transaxle: Hộp số kết hợp với bộ phân phối công suất. 
9. Acceleration Pedal Position Sensor: Cảm biến vị trí bàn đạp ga. 
Nguyên lý hoạt động của động cơ Hybrid 
Hình 7.15: Sơ đồ khối hệ thống Hybrid 
 Ôtô Hybrid hoạt động theo nguyên tắc : Động cơ điện được sử dụng để khởi 
động xe, trong đó trong quá trình chạy bình thường sẽ vận hành đồng bộ. Động cơ 
điện còn có công dụng tăng cường cung cấp năng lượng để xe gia tốc hoặc leo dốc. 
Khi phanh xe hoặc xuống dốc, động cơ điện được sử dụng như một máy phát để nạp 
điện cho ắc quy. Không giống như các phương tiện sử dụng động cơ điện khác, động 
cơ Hybrid không cần nguồn điện bên ngoài, động cơ đốt trong sẽ cung cấp năng lượng 
Khoa Cơ khí Động lực Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên 
 226 
cho ắc quy. Với sự phối hợp giữa động cơ đốt trong và động cơ điện, động cơ Hybrid 
được mở rộng giới hạn làm việc, giảm tiêu thụ nhiên liệu cho động cơ đốt trong hiệu 
suất tổ hợp động cơ cao, môment lớn ở số vòng quay nhỏ và giảm thiểu ô nhiễm môi 
trường. 
Hình 7.16: Sơ đồ truyền động động cơ Hybrid 
Sơ đồ truyền động động cơ Hybrid gồm : Động cơ đốt trong, máy phát ( MG1), bình 
ắc quy, bộ chuyển đổi, mô tơ điện ( MG2 ), thiết bị phân chia công suất 
7.4.2. Các bộ phận trong hệ thống hybrid 
7.4.2.1. Cụm bộ chuyển đổi 
a. Tổng quan 
Hình 7.17: Cấu trúc nguyên lý làm việc củacụm bộ chuyển đổi 
Bộ chuyển đổi biến đổi dòng điện 1 chiều điện áp cao từ ắc quy HV thành dòng điện 
xoay chiều 3 pha để dẫn động MG1 và MG2. ECU HV điều khiển sự hoạt động của 
transistor công suất.Ngoài ra bộ chuyển đổi truyền tín hiệu cần thiết điều khiển dòng 
điện, như là tín hiệu dòng điện hoặc tín hiệu điện áp, đến ECU HV.Bộ chuyển đổi, 
MG1 và MG2 được làm mát bởi một két nước và hệ thống làm mát này riêng biệt với 
hệ thống làm mát động cơ.ECU HV điều khiển bơm nước bằng điện 
Khoa Cơ khí Động lực Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên 
 227 
b. Bộ chuyển đổi-khuếch đại điện áp 
Hình 7.18: Bộ chuyển đổi khuếch đại điện 
 Một bộ chuyển đổi khuếch đại điện áp được lắp đặt trong cụm chuyển đổi để 
khuyếch đại điện áp một chiều của ắc quy HV 201.6V thành điện áp một chiều cực đại 
500V. Để khuếch đại điện áp bộ biến đổi sử dụng 1 IPM khuếch đại với 1 IGBT gắn 
liền(Insulated Gate Bipolar Transistor) cho điều khiển đóng ngắt và 1 bộ điện kháng 
lưu trữ điện 
IGBT là một thiết bị đóng ngắt bán dẫn, dùng khuếch đại điện áp từ ắc quy và 
chuyển đổi nguồn một chiều đã được khuếch đại thành nguồn xoay chiều để dẫn động 
môtơ. Khi dòng điện phải được đóng ngắt lớn thì sự tỏa nhiệt cực tiểu rất quan trọng. 
Do vậy, Toyota đã phát triển một transistor bán dẫn rất độc đáo và phức tạp. Thiết bị 
này nhỏ hơn 20% so với thiết bị tương tự sử dụng trong THS và đạt được sự tỏa nhiệt 
thấp và hiệu suất cao. 
 Khi MG1 hoặc MG2 hoạt động như một máy phát thì bộ chuyển đổi biến đổi 
dòng xoay chiều (201.6V – 500V) được tạo ra bởi mô tơ thành dòng điện một chiều. 
Sau đó bộ chuyển đổi điện áp giảm điện áp xuống 201.6V để nạp lại vào ắc qui HV. 
c. Bộ chuyển đổi DC – DC 
 Nguồn điện cung cấp cho những thiết bị phụ thêm của xe (như là đèn, hệ 
thống âm thanh, quạt làm mát A/C, ECUs...) thì được dựa trên hệ thống nguồn một 
chiều 12V. 
 Prius thế hệ 01-03, điện áp đầu ra máy phát THS là 273.6V DC, 1 bộ chuyển 
đổi biến đổi điện áp từ 273.6V DC thành 12V DC để nạp vào ắc qui phụ. 
 Prius thế hệ 04 trở về sau, điện áp đầu ra máy phát THS-II là 201.6V DC.Bộ 
chuyển đổi biến đổi điện áp từ 201.6V DC thành 12V DC nạp vào ắc qui phụ. 
Khoa Cơ khí Động lực Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên 
 228 
Hình 7.19: Bộ chuyển đổi DC - DC 
7.4.2.2. Nguồn cao áp 
Công nghệ ắc quy Niken-kim loại hydrua đã phát triển cho hệ thống hybrid cung cấp 
cả về mật độ công suất và độ bền tốt nhất, trọng lượng nhẹ thích hợp với những đặc 
điểm của hệ thống hybrid.Hệ thống hybrid điều khiển tỉ lệ nạp và phóng để giữ cho ắc 
quy HV ở tình trạng nạp ổn định. 
Ắc quy HV, ECU ắc quy, và rơ le chính của hệ thống (SMR: System Main Relay) 
được bọc kín trong một thùng tín hiệu và được đặt trong khoang hành lí phía sau chổ 
ngồi sau để đảm bảo hiệu quả khoảng không gian xe. 
a. Cáp nguồn 
Là một cáp điện áp cao, dòng điện cao áp dùng kết nối ắc qui HV với bộ chuyển đổi và 
bộ chuyển đổi với MG2.Xe thế hệ 04 trở về sau, cáp nguồn kết nối bộ chuyển đổi với 
máy nén A/C. 
Cáp nguồn được định vị phía dưới chỗ ngồi sau, qua bảng điều khiển sàn dọc phía 
dưới cốt sàn xe. Bộ dây dẫn 12V DC từ 1 định vị tương tự từ ắc qui phụ tới phía trước 
của xe. 
Cáp nguồn được bảo vệ để làm giảm nhiễu điện từ.Để thuận lợi cho mục đích nhận 
dạng thì bộ dây dẫn cao áp và đầu nối được định dạng bằng màu cam để phân biệt 
chúng với dây dẫn hạ áp thông thường. 
Hình 7.20: Cáp nguồn 
b. ECU ắc quy 
Khoa Cơ khí Động lực Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên 
 229 
 Hình 7.21: ECU ắc qui Prius thế hệ 04 về sau 
Chức năng của ECU ắc quy: 
 Đánh giá tỉ lệ dòng nạp/phóng và công suất nạp và phóng yêu cầu đến ECU HV 
để duy trì tình trạng nạp ở mức trung tâm. 
 Đánh giá lượng nhiệt phát ra trong thời gian nạp và phóng, và điều chỉnh quạt 
làm mát để duy trì nhiệt độ ắc qui HV. 
 Kiểm tra nhiệt độ và điện áp của ắc qui và nếu có sự sai chức năng được tìm 
thấy, thì có thể ngăn chặn hoặc dừng việc nạp và phóng để bảo vệ ắc qui.