Thứ bảy, 20/05/2023, 08:30 (GMT+7)

Ô tô điện hoạt động theo cách thức nào?

Công nghệ ngày càng phát triển dẫn đến các thiết bị công nghệ tiên tiến ra đời ngày càng mạnh mẽ, trong số đó phải nhắc đến dòng xe ô tô điện. Nhiều người có hướng thú với các dòng ô tô điện sẽ thắc mắc rằng: "Ô tô điện hoạt động theo cách thức nào?". Trong bài viết này, chúng ta cùng tìm hiểu về cách thức hoạt động của ô tô điện nhé.

Bài viết này thuộc series Xe ô tô điện

Xem thêm

1.Cách thức hoạt động của ô tô điện

Chúng ta biết rằng để vận hành, xe ô tô điện sẽ phải phụ thuộc vào pin và truyền năng lượng điện đến các động cơ trong xe. Vì vậy, người dùng cần phân biệt được dòng điện xoay chiều - AC và dòng điện một chiều - DC khác nhau như thế nào.

  • Dòng điện xoay chiểu (AC) là dòng điện di chuyển theo chu kỳ của các electron có trong đó.
  • Dòng điện một chiều (DC) là dòng điện chạy theo một hướng của các electron có trong đó.
otodien
Sạc pin ô tô điện cung cấp năng lượng điện để vận hành.

Pin của ô tô điện chạy bằng dòng một chiều (DC). Dòng điện này khi được truyền năng lượng qua các động cơ trong xe sẽ nhanh chóng chuyển hoá thành dong điện xoay chiều (AC) thông qua bộ phận biến tần. Khi tài xế đạp ga, ô tô sẽ hoạt động như sau:

  • Nguồn điện được chuyển hoá từ một chiều thành xoay chiều.
  • Năng lượng từ pin và biến tần sẽ được lấy và điều chỉnh bởi bộ điều chỉnh. Từ đó bàn đạp ga đồng thời gửi tín hiệu đến bộ điều khiển để điều chỉnh tốc độ của xe.
  • Sau khi thiết lập bộ điều khiển, biến tần sẽ gửi một năng lượng điện nhất định đến động cơ (dựa vào độ sâu của áp lực lên bàn đạp).
  • Động cơ điện nhanh chóng chuyển hoá năng lượng điện thành năng lượng cơ học. Động cơ thông qua một bánh răng sẽ điều chỉnh hoạt động quay của các bánh xe

Cách bánh xe quay nhờ vận hành của vòng quay roto động cơ làm quay bộ truyền động từ đó giúp ô tô chuyển động. Khi nhấn phanh hoặc giảm tốc, động cơ sẽ trở thành máy phát điện, sau đó sẽ tạo ra nguồn năng lươngk gửi ngược trở lại pin.

2.Tìm hiểu sâu về ô tô điện hoạt động theo cách thức nào?

Dựa trên nhưng khái quát ở mục 1, chúng ta thấy được cách thức hoạt động của ô tô điện khá đơn giản. Chuyển động xe được tạo ra bởi động cơ mô tô điện dựa vào điện năng của pin cung cấp. Nếu thay đổi tần số cấp điện cho động cơ thì tốc độ xe sẽ được điều chỉnh. Do vậy, ô tô điện dựa vào pin để hoạt động nên chỉ di chuyển được một quãng đường nhất định và phải dừng lại sạc đầy pin.

otodien
Hệ thống pin (màu đỏ) đặt trên một chiếc ô tô điện

Hiện nay, các nhà sản xuất ô tô điện đã thiết kế việc tạo ra từ trường để chuyển đổi từ điện năng sang cơ năng do xe ô tô điện không có xi-lanh, piston và khí xả. Nguyên lý chung của động cơ ô tô điện là dùng dòng điện tạo ra từ trường tại bộ phận cố định của máy là stato, phía kia kà roto chuyển động, và điều này được duy trì từ cuối thế kỷ 19 đến nay.

Pin có chức năng kết nối trực tiếp với các nguồn năng lượng, là loại động cơ có chức năg khá cơ bản, sử dụng dòng điện một chiều (DC). Tuy nhiên một số động cơ sử dụng dòng điện DC khác như cần gạt nước trên kính chắn gió, cửa sổ, các cơ cấu nhỏ trên xe hơi dễ sản xuất nhưng không đáp ứng được yêu cầu công suất và độ tin cậy đế sử dụng.

Khối pin trong ô tô điện sử dụng dòng điện một chiều (DC) nhưng khi đi dến động cơ chính của ô tô điện, nơi cung cấp lực kéo thì chuyển hoá thành dòng điện xoay chiều (AC) thông qua một bộ biến tần. Từ đây, xe điện có động cơ chia thành 2 loại: động cơ đồng bộ và động cơ không đồng bộ. Hai loại đều có ưu và nhược điểm khác nhau nên trở thành lựa chọn riêng của từng nhà sản xuất.

otodien
Động cơ xe điện 3D rendering minh họa bị cô lập.

Loại động cơ thường sử dụng trên các loại xe có yêu cầu tốc độ cao là động cơ không đồng bộ (động cơ cảm ứng), dựa vào stato được cấp điện để tạo ra từ trường quay, sử dụng trong thời gian dài. Mẫu xe thể thao Porsche Taycan ở Việt Nam sử dụng lạo động cơ này.

Loại động cơ thứ hai là động cơ đồng bộ. Roto tự hoạt động như một nam châm điện, tham gia vào quá trình tạo ra từ trường. Điều này chính tỏ rằng động cơ đồng bộ phù hợp với việc lái xe trong đô thị, thường yêu cầu dừng xe, tái khởi động ở tốc độ thấp.

Phương thức sạc ngược lại được hai loại động cơ này sử dụng, có khả năng chuyển đổi cơ năng thành điện năng tich trữ. Nguyên tắc của hệ thống phanh tái sinh được hình thành, bắt nguồn từ máy phát điện xoay chiều.

Nam châm vĩnh cửu được sử dụng cho roto cảu một số động cơ đồng bộ. Những nam châm này có ưu điểm là hoạt động không cần nguồn điện kích thích, tạo ra từ trường không đổi. Kết cấu trên có nhược điểm là buộc phải sử dụng "đất hiếm", những thứ hợp kim như neodymimu, dysprosi có giá bán thường rất biến động.

Điều này làm cho các nhà sản xuất nỗ lực tìm kiếm giải pháp thay thế vật liệu cho động cơ ô tô điện.

Hệ thống truyền lực cũng là bộ phận không kém phần quan trọng so với động cơ giúp động cơ điện hoạt động. Thiết bị này gồm bộ phân chia công suất PEC, tập hợp tất cả các thiết bị quản lý nguồn điện động cơ và quá trình sạc pin. Mô-men xoắn được điều chỉnh bởi các bánh răng, động cơ tạo ra tốc độ quay truyền tới các bánh xe.

3.Cách thức hoạt động của trạm không dây

Một bước phát triển mới trong quá trình sạc pin ô tô điện là công nghệ sạc điện không dây. Nguyên lý cơ bản của hệ thống sạc điện trên ô tô và bộ sạc không dây tương tự nguyên lý làm việc của máy biến áp. Từ đó, việc sạc điện không dây ô tô điện trở nên an toàn và tiện lợi cho người sử dụng hơn.

otodien
Xe ô tô điện ở góc nhìn 3D

Hệ thống sạc không dây trên ô tô điện có một bộ phát là trạm sạc và một bộ thu trên ô tô điện. Sạc không dây ô tô bao gồm cuộn dây máy phát và cuộn dây máy thu.

Bên cạnh đó, sạc không dây trên ô tô điện làm thay đổi các thông số của dòng điện xoay chiều (AC) từ tần số thấp 50Hz sang tần số cao. Cuộn dây máy phát được cung cấp bởi nguồn điện xoay chiều cao tần. Từ trường xoay chiều được hình thành từ cuộn dây máy thu khi đó. Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, từ trường này đi qua cuộn dây máy thu để xuất hiện một điện áp nhất định trên cuộn dây máy thu. Sạc pin cho ô tô điện được sử dụng bởi điện áp này.

Việc duy trì tần số cộng hưởng giữa bộ phát và bộ thu một cách hiệu quả là điều quan trong nhất trong trạm sạc không dây hoặc sạc không dây. Để làm được điều đó, các mạch điện giúp bù và giữ mức tần số cao áp được thêm vào ở cả hai phía bộ phát và bộ thu.

4.Nhu cầu sử dụng ô tô điện trên thế giới

Thế giới dần thay đổi một cách nhanh chóng nhờ các công nghệ đột phá. Năm 2012, Tesla cho ra mắt mẫu xe điện Model S mang tính cách mạng của họ. Đây không chỉ là sự chuyển đổi của một chiếc xe hiện có của Tesla Roadster mà là nỗ lực đầu tiên của họ trong việc chế tạo toàn bộ một chiếc xe được thiết kế từ đầu. Và chính điều này cũng là khởi đầu việc Tesla làm rung chuyển toàn bộ ngành sản xuất ô tô. Ngày nay, trong thời buổi nên công nghệ ngày càng hiện đại, Tesla đã bán được hơn một triệu xe trên toàn thế giới và giá vốn hóa thị trường hiện có giá trị hơn GM và Ford cộng lại. Tesla đang là nhà sản xuất ô tô ở vị trí dẫn đầu lĩnh vực sản xuất ô tô và trở thành mục tiêu thúc đẩy sự phát triểm cho các nhà sản xuất ô tô còn lại.

otodien
Ô tô điện ngày càng nhiều kiểu dáng sang trọng và vận hành hiệu quả hơn

Doanh số bán xe điện vẫn ngày càng tăng lên, nhưng vẫn chỉ chiếm khoảng 2% tổng doanh số bán xe trong năm 2019 trên thế giới. Con số tương đối khiêm tốn bởi giá thành cao hơn (chủ yếu do pin lithium ion điện áp cao đắt tiền), tính tiện lợi hạn chế và sự hoài nghi của mọi người về phạm vi hoạt động của ô tô điện.

Một số người dùng e ngại hóa chất trong ắc quy ô tô điện sẽ bốc cháy trong trường hợp va chạm, nhưng một thùng đầy xăng sẽ dễ bắt lửa nhất. Đó là lý do nhiều người tin rằng ô tô điện trên thực tế là lựa chọn an toàn hơn.

Ô tô điện không tạo ra khí thải từ ống xả, vì thế sẽ tốt hơn cho môi trường. Thêm vào đó, ô tô điện được miễn thuế đường bộ và phí tắc đường ở một vài quốc gia.

Chúng thường có cảm giác lái êm ái hơn so với xe chạy bằng xăng. Hơn nữa, vì có ít bộ phận chuyển động hơn nên xe điện không cần bảo dưỡng nhiều.

Cùng chuyên mục