Hiểu cơ bản về một chiếc xe điện - Electric Vehicle (EV)

hyundai
Bình luận: 5Lượt xem: 612

hyundai

Tài xế O-H

1. Ngược dòng lịch sử​


Xe EV đầu tiên ra đời năm 1828 khi chiếc xe ô tô công nghệ điện lần đầu được giới thiệu. Tiếp theo là cải tiến xe điện từ xe ngựa của Robert Anderson vào năm 1832, được hỗ trợ bởi các loại Pin sơ khai, không thể sạc lại. Chiếc EV đầu tiên thành công là của William Morrison chở được 6 hành khách, có khả năng di chuyển ~22.5 km/h.

EV đầu tiên ra đời từ 1828
EV đầu tiên ra đời từ 1828
Đến 1834 thì EV được hoàn thiện hơn bởi Thomas Davenport – người thợ rèn đã tạo ra một động cơ điện đầu tiên. Xe có thể hoạt động ổn định và đầy đủ tính năng của 1 chiếc ô tô thời đó.

Cùng với thời gian, một số mẫu EV cũng được một vài hãng xe phát triển, ví dụ như chiếc Peugeot VLV vào năm 1941, chiếc Ford Transit vào năm 1970,… nhưng do hạn chế về công nghệ và nhất là khả năng lưu điện của Pin cực yếu, nên EV tạm dừng phát triển chờ thời.

Thomas-Davenport-EV.jpeg
Thomas Davenport bên động cơ điện đầu tiên của ông năm 1834
EV gần như biến mất khỏi các phòng nghiên cứu trong khoảng 1921 – 1990. Sau 1990 trở đi, cùng với sự đột phá về công nghệ sản xuất ắc quy, cụ thể là ra đời dòng ắc quy Li-ion và Pin lithium-ion năm 1991 (của Sony) đến ngày nay – EV đã hồi sinh và trở thành xu thế thời đại.

Tóm lược lịch sử EV là vậy, còn thiết kế xe ngày nay thì…
Screen Shot 2021-07-31 at 17.48.28.png


2. Hiểu cơ bản xe EV là gì​

EV là viết tắt của từ Electric Vehicle – Xe ô tô điện, 100% dùng năng lượng điện để hoạt động. Xe EV dùng động cơ điện để dẫn động thay vì một động cơ đốt trong (xăng, dầu diesel). Năng lượng điện được lưu trữ trong Pin, có thể sạc đầy nhiều lần sau khi dùng hết.

EV tức là loại xe bốn bánh, chạy điện! Một số nơi vẫn hay gọi ô tô điện là Electric Car – từ này khá dài và khó đọc, khó viết, dễ bị thay thế bằng từ khóa chuyên sâu: EV.

Cấu tạo xe EV
Bộ phận: Động cơ, Pin và Trạm sạc điện của EV

Hiện xe ô tô điện chỉ chiếm 1% thị trường ôtô toàn cầu. Tuy nhiên, doanh số của nó đã tăng vượt bậc 36% lên 750.000 chiếc vào năm ngoái. Nhiều nước phát triển như Na Uy, Hà Lan, Thụy Điển, Pháp… đã đặt mục tiêu cấm xe hơi truyền thống vào năm 2040. Trung Quốc và Đan Mạch áp dụng chính sách trợ giá khi mua xe điện đến 49%, con số này còn thay đổi nhiều qua thời gian.

Việt Nam cũng chính thức được Chính phủ hỗ trợ giá với xe EV, thúc đẩy các nhà đầu tư và sản xuất động cơ điện. Chi tiết: Linh kiện ô tô điện trong nước được miễn thuế

3. Cấu tạo xe EV​

EV về cở bản bao gồm: Pin năng lượng, Động cơ điện dẫn động, Điện tử công suất, Phanh tái sinh điện và Trạm sạc điện bố trí dọc trên đường (như các trạm xăng hiện nay). Ngoài các cộng nghệ Phần cứng, internet, AI thì EV cần đầu tư lắp đặt các trạm sạc lưu động.

Cấu tạo EV
Một chiếc EV cấu tạo chỉ như thế này thôi!​
Mô-tơ điện phía trước và sau sẽ sử dụng điện từ bình ắc quy, dẫn động chiếc xe bằng cách sử dụng các motor dùng điện từ ắc-quy dẫn động, tùy loại xe: có thể có tới 4 động cơ điện ở 4 bánh.

Hệ thống Pin​


Hệ thống Pin là trái tim của EV, nó có kích thước lớn và được lắp đặt dưới gầm sàn xe. EV hiện nay dùng công nghệ Pin lithium-ion: là loại pin có thể sạc đi sạc lại nhiều lần. Trong quá trình sạc, các ion Li chuyển động từ cực dương sang cực âm, và ngược lại trong quá trình xả.

Pin xe EV thường có hiệu điện thế vào khoảng 400V, đây là một trong những vấn đề kỹ thuật chính khiến cho EV vẫn chưa phổ biến, khi lượng năng lượng mà pin có thể chứa sau mỗi lần sạc khá khiêm tốn so với bình xăng thông thường, thời gian sạc cũng lâu hơn so với thời gian đổ đầy bình xăng. Giá thành của pin gần như đã chiếm đến 1/3 giá thành của một chiếc EV.

Pin lithium-ion cho EV
Pin lithium-ion cho EV – Kết nối từ hàng nghìn quả Pin ion nhỏ
Pin của EV được thiết kế tùy theo nhà sản xuất, vẫn với công nghệ lithium-ion nhưng mỗi hãng sẽ có những tối ưu riêng của mình. Trong tương lai gần, Pin lithium-ion sẽ còn phát triển để lưu trữ được nhiều hơn, lâu hơn hoặc có thể, chuyển hẳn sang công nghệ xe FCV.

Động cơ điện​


Động cơ điện của EV giúp người lái có được những cảm nhận vô cùng khác biết so với 1 động cơ đốt trong thông thường. Động cơ điện có khả năng chuyển tải 1 mô-mên xoắn rất lớn ngay từ khi khởi động và trong dải vận tốc thấp, do đó xe khởi động và tăng tốc cực nhanh, ngay lập tức.

Các loại động cơ điện được sử dụng chủ yếu đó là: Động cơ đồng bộ 3 pha, động cơ không đồng bộ 3 pha và Reluctance Variable.

Với công nghệ tiến tiến, động cơ điện có hiệu năng rất cao (>90%), hơn nhiều lần so với động cơ đốt trong (~30%-40%) và dải hiệu năng cũng lớn hơn rất nhiều so với động cơ đốt trong. Chính vì vậy, trên hầu hết các mẫu xe điện, bộ hộp số Gearbox đã được lược bỏ hoàn toàn khiến việc lái xe trở nên dễ dàng hơn nhiều.

Động cơ của xe EV
Động cơ của xe EV​
Động cơ điện rất nhỏ, gọn, nhẹ. Nhiều hãng xe thậm chí còn trang bị mỗi động cơ điện cho một bánh xe giúp xe có khả năng dẫn động 4 bánh toàn thời gian mà không cần trang bị bộ vi sai (truyền lực 4WD all-time?) khiến cho người lái có những trải nghiệm vô cùng mới, rất thật chân.

Trạm sạc điện​


Trạm sạc điện là phần đầu tư tất yếu của các hãng xe muốn phát triển ô tô điện. Do thời gian sạc điện hiện còn cao (~15 phút/lần) nên trải nghiệm trạm sạc mới là cần thiết. Về cơ bản, đây là trạm biến thế chuyển đổi dòng điện để xe dùng Sạc đa năng nạp năng lượng điện vào ắc quy.

Trạm sạc điện cho EV
Trạm sạc điện cho EV
Công nghệ sạc điện mới cho phép xe sạc nhanh trong 3 phút đi được 100 km và trong tương lai gần, việc sạc pin cho EV sẽ nhanh hơn thời gian đổ xăng hiện nay.

Điện tử công suất​


Hệ thống điện tử công suất (Power Electronics) là hệ thống không thể thiếu của xe ô tô điện. Đây là hệ thống giúp: Chuyển đổi tính chất của dòng điện để động cơ chạy điện hoạt động.

Dòng điện chúng ta dùng trong sinh hoạt hàng ngày là dòng điện xoay chiều (AC), đây cũng là dòng điện dùng để cung cấp cho Stator của động cơ điện. Vấn đề là: Ắc quy mà xe điện sử dụng lại chỉ có thể dự trữ được điện 1 chiều (DC) và cung cấp điện 1 chiều !?

Vì vậy cần đến 02 hệ thống điện tử công suất:

  • Một bộ chuyển đồi AC/DC: điện xoay chiều thành 1 chiều ở đầu vào, sạc điện cho ắc quy.
  • Một bộ chuyển đổi DC/AC ở đầu ra ắc quy, cung cấp năng lượng điện cho động cơ điện.
Power Electronics


Mô tả cơ bản Power Electronics​
Cũng chính bởi cấu tạo của nó nên hiệu năng của hệ thống này là không thật sự cao, chưa kể còn có nguy cơ gây cháy nổ khi hoạt động quá công suất. Do đó, khi thiết kế hệ thống điện trên xe điện (công suất pin, công suất động cơ điện, v.v…) tất cả đều phải dựa trên khả năng của hệ thống điện tử công suất này.

Kết hợp truyền động​


Hệ thống kiểm soát (Control Unit): Bao gồm 1 hệ thống kiểm soát vốn có trên các mẫu xe truyền thống như để kiểm soát ABS, ESP, tuy nhiên ngoài ra còn bao gồm hệ thống kiểm soát ắc quy (Battery Management System), hệ thống điều khiển động cơ điện.

EV có thể có 4 động cơ điện ở 4 bánh, vì vậy cần một hệ thống AI (Trí tuệ nhân tạo) tự động kết hợp truyền động này thành đồng nhất khi xe di chuyển. Hiện công nghệ này đã hoàn thiện ổn định và an toàn. Có thể nói, hệ thống này giúp tự động cân bằng mọi truyền động trên xe.

Control UnitControl Unit của EV
Nhờ những cảm biến (Sensors) cùng những thuật toán được lập trình cho mỗi xe, hệ thống này sẽ thu thập tất cả các thông tin cần thiết: Dung tích ắc quy còn lại, vận tốc xe, phanh xe có được kích hoạt, bánh xe có bị trượt,… Nhờ vậy mà EV sẽ hoạt động đúng như mục đích người lái.

Thêm nữa có hệ thống Stop & Start: giúp động cơ xe ngừng hoạt động những lúc xe dừng (đèn đỏ, tắc đường, …) và sẽ kích hoạt ngay lại động cơ khi người lái nhấn ga.

Phanh tái sinh điện​


Phanh thu hồi năng lượng (regenerate braking) – Chức năng này giúp thu hồi lại năng lượng khi phanh xe và dùng để sạc ắc quy, bạn sẽ không thể thu hồi được 100% lượng năng lượng này nên sẽ là điều tất nhiên, nếu bạn đi và phanh liên tục nhưng ắc quy vẫn giảm dần.

Ngoài ra còn có Sạc đa năng – giúp xe điện sạc được từ mọi nguồn điện: điện sinh hoạt 220V, điện từ chốt sạc 10kW, 22kW hoặc 43kW.

 Phanh tái sinh điện cho EV
Phanh tái sinh điện cho EV
Ngoài ra còn có các hệ thống khác như:
  • Hệ thống nhiệt (làm mát): Giúp duy trì một phạm vi nhiệt độ hoạt động thích hợp của động cơ, động cơ điện, điện tử công suất và các thành phần khác.
  • Truyền động (điện): Truyền tải năng lượng cơ học từ động cơ kéo điện để lái các bánh xe.
  • Bộ pin kéo: Lưu trữ điện để sử dụng bởi động cơ kéo điện.
  • Pin phụ trợ hoàn toàn bằng điện: pin phụ cung cấp điện cho các phụ kiện xe điện.
Có điều kiện chúng ta sẽ chia sẻ tiếp nhé
Nguồn bài viết : evscar
 

Bạn hãy đăng nhập hoặc đăng ký để phản hồi tại đây nhé.

Bên trên