CÔNG NGHỆ XE EV

1. Đặt vấn đề.

Xe điện (EV- Electric vehicle) là phương tiện sử dụng một hoặc nhiều động cơ điện. Một chiếc xe điện có thể được cung cấp năng lượng thông qua một hệ thống thu điện từ các nguồn ngoài xe, hoặc có thể tự chứa pin, tấm pin mặt trời, tế bào nhiên liệu hoặc máy phát điện để chuyển đổi nhiên liệu thành điện năng. Xe chạy hoàn toàn bằng điện (EV), còn được gọi là xe điện chạy bằng pin, có động cơ điện thay vì động cơ đốt trong. Xe sử dụng bộ pin có sức kéo lớn để cung cấp năng lượng cho động cơ điện và phải được cắm vào ổ cắm trên tường hoặc thiết bị sạc, còn được gọi là thiết bị cung cấp điện cho xe. Xe chạy bằng điện nên chiếc xe không thải ra khí thải từ ống xả và không chứa các thành phần nhiên liệu lỏng điển hình, chẳng hạn như bơm nhiên liệu, đường dẫn nhiên liệu hoặc bình nhiên liệu. Do vậy xe EV chính là xu thế tất yếu của ô tô trong tương lai không xa. Bài viết này tác giả giới thiệu cấu tạo, cách truyền động và cơ chế điều khiển xe EV.

2. Cấu tạo xe EV

2.1. Ắc quy phụ (battery): Cung cấp năng lượng cho các thiết bị trên xe hoạt động.

2.2. Cổng sạc (charger port): Cổng sạc giúp phương tiện kết nối với nguồn điện bên ngoài để sạc ắc quy

2.3. Bộ chuyển đổi DC/DC (DC converter): Thiết bị này chuyển đổi nguồn DC áp cao từ ắc quy thành nguồn DC áp thấp cần thiết để các thiết bị trên xe hoạt động & sạc lại cho ắc quy phụ.

2.4. Động cơ điện/Motor điện (Electric traction motor):  Sử dụng năng lượng từ bộ nguồn ắc qui, motor này dẫn động các bánh xe. Vài phương tiện còn sử dụng tổ hợp động cơ – máy phát (motor generators) thực hiện cả 2 chức năng truyền động và tái sinh/hồi phục năng lượng.

2.5. Onboard charger (Bộ điều khiển xạc): Lấy nguồn điện AC được cung cấp qua cổng sạc và biến đổi chúng thành nguồn DC để sạc cho ắc quy. Bộ phận này theo dõi các thông số của ắc quy như điện áp, dòng, nhiệt độ và trạng thái sạc.

2.6. Bộ điều khiển điện tử công suất (Power electronics controller): Bộ phận này quản lý dòng năng lượng điện được cung cấp bởi ắc quy, điều khiển tốc độ của motor điện và momen xoắn mà nó tạo.

2.7. Hệ thống làm mát (Thermat System): Hệ thống này duy trì một phạm vi nhiệt độ hoạt động thích hợp của động cơ/motor điện & các bộ phận khác.

2.8. Bộ ắc quy kéo (Traction Battery pack): Lưu trữ điện để cung cấp cho motor.

2.9. Truyền động (điện) – Transmission (electric): Dùng để biến đổi mô men của động cơ điện

Hình 1: Cấu trúc xe điện EV

3. Các dạng truyền động điện trên xe EV

3.1. Kiểu truyền thống

Hệ thống truyền động được bố trí giống xe ô tô sử dụng động cơ nhiệt. Động cơ nhiệt đã được thay bằng động cơ điện trên xe EV

Hình 2: Bố trí truyền động điện kiểu truyền thống

3.2. Kiểu không có trục dẫn động

Hình 3: Bố trí truyền động điện không có trục dẫn động

3.3. Truyền động gián tiếp hai bánh

Hình 4: Bố trí truyền động điện gián tiếp hai bánh

3.4 Truyền động trực tiếp hai bánh

Hình 5: Bố trí truyền động điện trực tiếp hai bánh

3.5. Truyền động trực tiếp bốn bánh

Hình 6: Bố trí truyền động điện trực tiếp bốn bánh

Các hệ truyền động trên thấy rằng các hệ ngày càng có kích thước nhỏ gọn hơn, trọng lượng nhẹ hơn, hiệu suất cao hơn, và tính năng điều khiển linh hoạt hơn. Đối với các hệ truyền động trực tiếp, yêu cầu về giảm kích thước và trọng lượng của động cơ cũng như hộp số càng trở nên quan trọng.

4. Cơ chế điều khiển xe EV

 Cấu trúc cơ bản điều khiển động cơ điện gồm 3 thành phần chính [2].

• Bộ biến đổi điện PVM
• Bộ điều khiển điện
• Các cảm biến

Hình 7: Cấu trúc điều khiển ô tô điện cơ bản

4.1. Ô tô điện sử dụng một động cơ điện

Hình 8: Điều khiển ô tô điện sử dụng một động cơ điện

4.2. Ô tô điện sử dụng nhiều động cơ điện

Hình 9: Điều khiển ô tô điện sử dụng nhiều động cơ điện

1. Loại tốc tốc độ cao                                         b) Loại tốc độ thấp