Ô tô điện hoạt động dựa trên việc truyền động của một động cơ điện ba pha qua hệ thống truyền động đến các bánh xe.
Xem ngay: Khoá học sửa chữa ô tô điện – ô tô Hybrid chuyên sâu
Đầu tiên, Motor điện ba pha sẽ được cấp dòng từ Pin cao áp thông qua một thiết bị gọi là biến tần. Vì dòng điện trong Pin là dòng điện một chiều (DC) nên phải được chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều (AC) trên biến tần mới đến Motor điện.Từ đó để thay đổi tốc độ của Motor điện thì người ta sẽ thay đổi tần số của dòng điện thông qua biến tần bởi một bộ điều khiển Motor dựa trên các tín hiệu bàn đạp ga, tốc độ của xe, tốc độ và vị trí của Motor, vị trí cần số.
Sau khi, Motor điện được cấp dòng, momen sẽ được truyền đến bánh xe thông qua hệ thống truyền động.Hệ thống truyền động trên ô tô điện đơn giản hơn so với trên xe sử dụng động cơ đốt trong, từ Motor truyền qua một bộ bánh răng giảm tốc để tăng momen kéo cho xe, sau đó đến vi sai và ra hai bánh xe. Tùy vào từng dòng xe khác nhau có thể sử dụng 1 motor hoặc 2,3,4 motor.
Sơ đồ hoạt động của ô tô điện
Trong quá trình chuyển động của xe có những lúc tài xế không đạp bàn đạp ga xuống dốc và sử dụng chân phanh, lúc này xe chuyển động theo quán tính, bộ điều khiển sẽ điều khiển Motor hoạt động ở chế độ máy phát điện, dùng cơ năng truyền từ bánh xe lên để tạo ra điện năng nạp lại Pin thông qua biến tần, lúc này biến tần sẽ biến đổi từ dòng điện xoay chiều (AC) sang dòng điện một chiều (DC) để nạp vào Pin.
Sơ đồ hoạt động của phanh tái sinh
1. Động cơ điện:
Động cơ điện là thiết bị chuyển hoá điện năng thành cơ năng giúp xe chuyển động về phía trước. Hiện nay, hầu hết trên ô tô điện đều sử dụng động cơ điện xoay chiều ba pha, còn một số ít vẫn còn dùng loại động cơ điện một chiều DC.
2. Bộ chuyển đổi dòng điện
Bộ chuyển đổi dòng điện là một thiết bị sử dụng nhiều linh kiện điện tử khác nhau để thiết kế thành một bảng mạch ở đó cho phép thay đổi thuộc tính của một dòng điện như: điện áp, cường độ, tần số bên cạnh đó có thể chuyển từ dòng điện một chiều thành xoay chiều và ngược lại. Ngày nay trên ô tô điện sử dụng nhiều bộ chuyển đổi dòng điện khác nhau để phục vụ cho nhiều mục đích trên xe như: Inverter, Buck Converter, Boost Converter, ACF Converter, PCF Converter, Bộ Chỉnh Lưu
3. Bộ quản lý pin
Ắc quy li-ion sẽ bị phá huỷ trong tình trạng quá tải. Vì vậy, hệ thống quản lý ắc quy giám sát mỗi tế bào ắc quy vì mỗi tế bào có một khả năng chuyển đổi phóng điện khác nhau. Như vậy, tất cả các tế bào ắc quy có thể được đưa đến cùng một mức sạc (SOC).
Phạm vi hoạt động tối ưu của ắc quy nằm trong khoảng SOC 50% đến 80%
Phạm vi giới hạn của Pin
Quản lý ắc quy đảm bảo để giới hạn này không bị vượt quá hay thấp hơn. Điều này có nghĩa rằng ắc quy thường có kích thước lớn hơn để đảm bảo giới hạn phạm vi hoạt động không bị vượt quá.
Phạm vi giới hạn trên không được vượt quá để ắc quy có thể tiếp tục nạp năng lượng khi xe xuống một dốc dài. Tuy nhiên, khi có nguy cơ quá tải của ắc quy, thì hệ thống quản lý ắc quy sẽ chấm dứt quá trình nạp. Không được giảm quá phạm vi giới hạn dưới để bảo đảm việc tăng tốc của xe.
4. Hệ thống truyền động
Trái với động cơ đốt trong, động cơ điện cung ứng momen xoắn đều đặn, vô cấp trong một phạm vi vòng quay lớn, vì vậy không cần thiết đến hộp số sàn hay hộp số tự động hay bộ ly hợp. Ngoài ra, xe còn có thể chuyển động lùi mà không cần hộp số. Động cơ điện sẽ tự động khởi chạy khi ta cung cấp điện cho nó, vì vậy cũng không cần hệ thống khởi động cho động cơ điện.
Vì thế, việc truyền động trên động cơ điện thường chỉ thông qua một hộp giảm tốc giữa động cơ điện và trục dẫn động. Động cơ điện có tốc độ quay rất cao, nên ta cần qua bộ giảm tốc để làm tăng momen cho xe điện, giúp xe điện có thể hoạt động trong phạm vi lớn hơn (lên dốc, xuống dốc,…)
5. Bộ điều khiển
Bộ điều khiển được ví như bộ não của xe, tiếp nhận tất cả các thông tin tại từng chế độ làm việc thông qua các cảm biến, công tắc,… để xử lý và vận hành xe một các tối ưu nhất. Ví dụ, bộ điều khiển quản lí tất cả các thông số và kiểm soát tốc độ sạc thông qua cách xử lý thông tin từ pin; bộ điều khiển cũng có thể chuyển áp lực lên bàn đạp ga để điều chỉnh tần số dòng điện xoay chiều trong biến tần từ đó điều chỉnh được tốc độ xe theo mong muốn của người lái;…
6. Hệ thống nạp điện trên xe
Hệ thống sạc bình thường cho phép nạp điện cho xe trong khoảng mấy tiếng với giắc cắm điện một pha bình thường 230V/16A.
Một hệ thống sạc nhanh cho phép nối với các trạm sạc nhanh với dòng điện ba pha 400V/50kW, có thể sạc cho một ắc quy hoàn toàn không có điện trong khoảng 30 phút đạt đến 80% dung lượng. Thời gian nạp 5 phút đủ để xe chạy khoảng mấy chục km.
So sánh giữa xe sử dụng động cơ điện và xe sử dụng động cơ đốt trong
Bảng So sánh giữa xe sử dụng động cơ điện và xe sử dụng động cơ đốt trong
| Xe sử dụng động cơ điện | Xe sử dụng động cơ đốt trong | |
| Tổng quan động cơ | Ít chi tiết, ít hư hỏng, ít bảo trì bảo dưỡng | Nhiều chi tiết, bảo trì bảo dưỡng nhiều hơn, |
| Khối lượng động cơ | Nhỏ | Lớn |
| Momen xoắn | Có thể tạo momen lớn ngay lập tức | Cần thời gian để đạt được |
| Khí thải | Không có | Có khí thải |
| Hiệu suất động cơ | Khoảng 90% | Khoảng 35% |
| Truyền động | Ít chi tiết | Nhiều chi tiết |
| Nhiên liệu | Hệ thống Pin chiếm nhiều diện tích, có khối lượng lớn, tốn thời gian sạc lại | Khối lượng không đáng kể so với xe |
| Trạm nhiên liệu | Còn hạn chế và tốn nhiều thời gian sạc | Nhiều, tiết kiệm thời gian nạp |
Qua đó ta có thể thấy được việc xe sử dụng động cơ điện để dẫn động có nhiều ưu điểm vượt trội hơn so với ô tô truyền thống về nhiều mặt. Tuy nhiên để có thể thay thế hoàn toàn ô tô truyền thống hiện nay thì ô tô điện cần được đầu tư nhiều hơn về các hạ tầng đi kèm như các trạm sạc, bảo trì bảo dưỡng xe, Pin, giá cả…
