Nghiên cứu hệ thống truyền động trên một số xe điện

Ngày nay, để giảm thiểu ô nhiễm môi trường thì xu hướng sử dụng xe điện ngày càng phổ biến. Sự khác biệt giữa xe ô tô truyền thống và xe điện là động cơ dẫn động và hệ truyền động. Trong bài viết này sẽ giới thiệu hệ thống truyền động trên một số loại xe điện phổ biến hiện nay.

1. Renault Zoe

Hình 1.  Hệ thống truyền động của Renault Zoe

1. Bộ điều khiển điện tử công suất; 2. Stator; 3. Rôto;

4. Hộp số tốc độ đơn và bộ vi sai

Mômen xoắn được cung cấp bởi một máy điện. Gọi chúng là máy điện thay vì động cơ sẽ thích hợp hơn vì chúng cũng có thể tạo ra năng lượng điện trong quá trình phanh xe. Cơ chế này được gọi là thu hồi/tái tạo năng lượng. Khi xe tăng tốc, máy điện sẽ lấy năng lượng điện từ pin HV và tạo ra mô men xoắn. Đây là giai đoạn vận động. Khi xe hãm phanh, động năng của xe được máy điện sinh ra để sinh ra năng lượng điện. Đây là giai đoạn máy phát điện.

Hình 2.  Điện tử công suất Renault Zoe

1. Chỉnh lưu; 2. Bộ chuyển đổi DC/DC; 3. Bộ lọc đầu vào; 4. Biến tần

Các mô-đun kiểm soát điện tử công suất có một số hệ thống con, mỗi trách nhiệm với một chức năng kiểm soát. Khi xe được sạc từ lưới điện gia đình (ví dụ: 220 V), bộ chỉnh lưu sẽ chuyển đổi dòng điện xoay chiều (AC) thành dòng điện một chiều (DC), được cấp vào pin điện áp cao. Bộ chuyển đổi DC-DC chịu trách nhiệm hạ điện áp cao (ví dụ: 400 V) xuống mạng điện áp thấp (12 V).

Các biến tần điều khiển tốc độ máy điện và mô-men xoắn bằng cách chuyển đổi dòng điện một chiều từ ắc quy vào xen kẽ 3 giai đoạn hiện nay cho máy điện. Khi xe đang trong giai đoạn thu hồi năng lượng (phanh), biến tần sẽ thực hiện chuyển đổi ngược lại, từ AC 3 pha sang DC.

2. Chevrolet Bolt EV

Chevrolet Bolt EV được trang bị bộ pin 60 kWh và động cơ điện của nó tạo ra 200 mã lực với mô-men xoắn 266 pound-feet. Đó là tốt cho thời gian 0-60 dặm/giờ trong 6,5 giây. Nó đánh giá để chạy cho trung bình 238 dặm trên một lần sạc đầy đủ, trong đó có 9,5 giờ sử dụng một 240-volt Level 2 mạch. Bolt được đánh giá ở mức 128/110 MPGe (tương đương với mức tiết kiệm nhiên liệu của một chiếc xe chạy bằng xăng) khi lái xe trong thành phố/đường cao tốc.

3. Kona Electric

Động cơ của Kona Electric tạo ra 201 mã lực và mặc dù nó có mô-men xoắn 290 pound-feet mạnh hơn, nhưng nó lại chậm hơn một chút để đạt tốc độ 60 dặm/giờ trong 7,4 giây. Nó được cạnh trong phạm vi hoạt động, tuy nhiên, với 64,0 kWh pin của nó cung cấp trung bình 258 dặm trên một lần sạc đầy. Như với Bolt, mất 9,5 giờ thông qua dịch vụ 240 volt. Tuy nhiên, nó tiết kiệm năng lượng hơn Bolt, ở mức 132/108 MPGe. Bộ pin trong bolt EV được bảo hành 8 năm/100.000 dặm, trong khi Kona điện được bảo hiểm trọn đời.

Trong khi cả hai chiếc xe đều sử dụng phanh tái tạo để thu năng lượng sẽ bị mất khi giảm tốc và phanh, Bolt cho phép người lái quay số đủ thông qua một chế độ có thể lựa chọn để cho phép lái xe "một bàn đạp". Người lái xe cũng có thể tăng cường chức năng phanh tái tạo khi đang di chuyển bằng cách giảm nhẹ chân ga và lái ở phía sau vô lăng.

4. Protean Drive

Hình 3. Cấu tạo Protean Drive

Được  tạp chí Car and Driver liệt kê là một trong mười công nghệ hứa hẹn nhất cho năm 2013,  Protean Drive là động cơ điện 75 pound tạo ra 100 mã lực và mô-men xoắn cực đại 735 lb-ft . 85% động năng có sẵn trong Protean Drive có thể được phục hồi trong quá trình phanh. Động cơ không yêu cầu hộp số bên ngoài, trục truyền động hoặc bộ vi sai. Gói động cơ, bao gồm một biến tần, thiết bị điện tử điều khiển và phần mềm, dễ dàng phù hợp với không gian chưa sử dụng phía sau bánh xe 18 đến 24 inch thông thường như được thấy trên hình 15. 
Cách mà Tesla thiết kế Model S của họ là với một mô-tơ điện đặt phía sau cung cấp năng lượng cho hai bánh sau. Cấu hình Tesla đại diện cho cách hai bánh trước và động cơ tương tác trong một chiếc xe dẫn động cầu trước. AWD Tesla Model X mới sẽ có hai động cơ điện cho cả cầu trước và cầu sau.
Thay vào đó, Protean Electric đề xuất có 2 hoặc 4 động cơ điện ở bánh xe riêng biệt có thể được cấu hình thành FWD, RWD hoặc AWD. Vì mỗi động cơ mô men xoắn cao này có thể được điều khiển độc lập, nên người ta chỉ có thể tưởng tượng loại kiểm soát lực kéo có thể đạt được từ cấu hình AWD. Có lẽ tiềm năng lớn nhất của Power Drive là nó có thể được tích hợp dễ dàng để tạo ra một chiếc hybrid từ những chiếc xe hơi hoặc xe tải hiện có.
Protean đã phát triển nhiều phương tiện trình diễn, bao gồm Ford F150, Volvo C30 và BRABUS hoàn toàn bằng điện và xe hybrid dựa trên Mercedes-Benz E-Class. Vào tháng 12 năm 2013, Protean đã công bố hợp tác với FAW-Volkswagen để phát triển một hệ thống động cơ điện hoàn toàn mới bao gồm Protean Drive. Việc sản xuất số lượng lớn động cơ Protean Drive dự kiến sẽ bắt đầu vào năm 2014 tại cơ sở sản xuất mới của Protean ở Liyang Trung Quốc.