Cấu tạo của một chiếc ô tô điện

Xe ô tô điện là gì?

Xe ô tô điện là phương tiện sử dụng động cơ điện thay vì động cơ đốt trong. Động cơ điện của xe được cung cấp năng lượng từ bộ pin lưu trữ đặt trên xe và bạn sẽ phải sạc điện cho pin qua các trạm sạc công cộng hoặc điện lưới tại nhà (với bộ sạc trên tường).

Do xe chạy bằng điện nên sẽ không thải ra khí thải từ ống xả, không đốt cháy các nhiên liệu lỏng điển hình như xăng, dầu nên góp phần bảo vệ môi trường tốt hơn. Vì vậy mà ô tô điện ngày càng trở nên phổ biến không chỉ trên thế giới mà còn tại Việt Nam.

Cấu tạo xe ô tô điện

Cấu tạo của xe ô tô điện đơn giản hơn rất nhiều so với xe ô tô xăng. Các thành phần chính của một chiếc xe điện bao gồm
 

Ắc quy xe điện (pin lưu trữ năng lượng): Hoạt động như một hệ thống lưu trữ điện, pin cung cấp năng lượng cho các động cơ điện trên xe. Nó sẽ lưu trữ năng lượng dưới dạng dòng điện một chiều DC.

Bộ chuyển đổi DC/DC: Chuyển đổi điện áp cao từ ắc quy xe điện thành điện áp thấp (12V) để cung cấp cho các phụ kiện trên xe và sạc lại ắc quy phụ.

Động cơ điện: Là thành phần chính của xe điện, động cơ chuyển đổi năng lượng điện thành động năng và làm quay các bánh xe. Ngoài ra, động cơ điện còn một tính năng quan trọng khác là tái tạo năng lượng nhờ cơ chế phanh. Khi phanh xe, dòng điện xoay chiều sẽ chuyển thành dòng điện một chiều để lưu trữ lại trong pin và sử dụng trong tương lai.

Bộ biến tần: Có chức năng biến đổi dòng điện một chiều (DC) trên ắc quy thành dòng điện xoay chiều (AC) để sử dụng cho động cơ điện. Ngoài ra, biến tần còn thực hiện chuyển đổi dòng điện xoay chiều khi phanh thành dòng điện một chiều để sạc lại cho ắc quy.

Cổng sạc: Cho phép sạc điện cho ắc quy với nguồn điện bên ngoài.

Bộ sạc trên bo mạch: Bộ sạc này được tích hợp trên xe để chuyển đổi dòng điện xoay chiều (AC) từ cổng sạc thành dòng điện một chiều (DC) để sạc cho ắc quy.

Bộ điều khiển: Điều chỉnh năng lượng điện từ pin đến động cơ điện. Nó xác định tốc độ của ô tô khi người lái đạp chân ga và tần số biến thiên của điện áp được đưa vào động cơ. Nó cũng kiểm soát mô-men xoắn được tạo ra.

Ắc quy phụ: Cung cấp nguồn năng lượng điện cho các phụ tùng trong xe điện. Trong trường hợp không có ắc quy chính, các ắc quy phụ sẽ tiếp tục nạp điện cho xe.

Hệ thống nhiệt (làm mát): Hệ thống này duy trì nhiệt độ thích hợp cho động cơ điện, các thiết bị điện tử và các bộ phận khác.

Truyền động (điện): Truyền năng lượng cơ học từ động cơ điện đến các bánh xe.
 

Xe điện hoạt động như thế nào?

Về nguyên lý xe ô tô điện, xe sẽ nhận năng lượng từ pin là dòng điện một chiều (DC). Dòng điện một chiều được chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều nhờ bộ biến tần trong xe. Khi đó dòng điện xoay chiều sẽ làm quay động cơ và quay bánh xe.
 

Cụ thể đối với một chiếc ô tô chạy hoàn toàn bằng điện, sau khi đạp bàn đạp, ô tô sẽ hoạt động như sau:

• Bộ điều khiển lấy và điều chỉnh năng lượng điện từ pin và biến tần
• Với bộ điều khiển được thiết lập, biến tần sau đó sẽ gửi một lượng năng lượng điện nhất định đến động cơ (theo độ sâu của áp lực lên bàn đạp)
• Động cơ điện chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học (quay)
• Vòng quay của roto động cơ làm quay bộ truyền động để các bánh xe quay và sau đó ô tô chuyển động.

Các loại xe ô tô điện

Có 3 loại xe ô tô điện chính bao gồm: Xe điện hybrid (HEV), Xe điện hybrid cắm điện (PHEV) và Xe điện chạy bằng pin (BEV).

Xe điện chạy bằng pin (BEV)

Là xe chạy hoàn toàn bằng pin, động cơ điện sẽ lấy dòng điện từ bộ pin lưu trữ. Bộ pin này thường được sạc từ lưới điện bên ngoài hoặc nhận năng lượng tái tạo từ việc phanh xe.

Do xe chạy hoàn toàn bằng pin nên pin của chúng thường có dung lượng lớn hơn nhiều so với các loại xe điện hybrid và plug-in hybrid tương đương. Với công nghệ pin lưu trữ lớn nên giá của những chiếc xe BEV cũng thường cao hơn so với các loại xe điện khác.

• Ưu điểm:

Cấu tạo đơn giản, ít bộ phận chuyển động nên ít cần phải bảo dưỡng.
Không sử dụng bất kỳ nhiên liệu đốt nào nên không gây ô nhiễm môi trường
Động cơ hoạt động êm ái, mượt mà

• Hạn chế:

Mất nhiều thời gian sạc lại cho xe khi không dùng sạc nhanh
Để đi quãng đường xa cần tái sạc lại nhiều lần.
Giá thành cao do pin càng lớn thì xe càng đắt.

Xe điện hybrid (HEV)

Đây là dòng xe điện lai kết hợp động cơ đốt trong với động cơ điện để giảm mức tiêu thụ nhiên liệu. Tuy nhiên, động cơ điện chỉ có vai trò hỗ trợ động cơ đốt trong hoạt động nên xe không thể chạy nếu động cơ đốt trong chưa được bật. Khác với các dòng xe điện thông thường, HEV chỉ sạc lại pin thông qua phanh tái tạo và động cơ đốt trong mà không có khả năng cắm điện và sạc lại từ lưới điện.

• Ưu điểm:

Tiết kiệm nhiên liệu xăng, dầu tốt hơn
Chi phí sở hữu rẻ hơn
Có thể di chuyển quãng đường dài nhờ đổ thêm nhiên liệu

• Hạn chế:

Xe chỉ chạy khi động cơ đốt trong được bật nên việc tiết kiệm nhiên liệu sẽ phụ thuộc vào điều kiện lái xe.
Vẫn thải khí CO2 làm ô nhiễm môi trường

Xe điện hybrid cắm điện (PHEV)

Dòng xe này cũng sử dụng động cơ đốt trong kết hợp với động cơ điện và pin tương tự như xe HEV nhưng PHEV thường có bộ pin lớn hơn và động cơ điện mạnh hơn. Ngoài ra, khác với xe HEV thì pin của PHEV có thể cắm và sạc lại để lưu trữ nguồn năng lượng lớn, nên chúng có thể di chuyển hoàn toàn bằng chế độ điện. Bên cạnh đó, chúng vẫn có thể chạy bằng xăng nếu đã sử dụng hết lượng pin sạc.

• Ưu điểm:

Không hoàn toàn phụ thuộc vào pin lưu trữ và địa điểm sạc
Có thể di chuyển bằng năng lượng pin nếu quãng đường di chuyển ngắn

• Hạn chế:

Chi phí cao hơn xe chạy bằng xăng/diesel