GIỚI THIỆU VỀ XE TESLA MODEL X
Lịch sử phát triển
Vào năm 2004, Martin Eberhard, một chuyên gia phần cứng, cùng Malcolm Smith, một nhà thiết kế sản phẩm, hợp tác thành lập Tesla Motors
Hình 1.1: Martin Eberhard và Malcolm Smith
Martin Eberhard đã phát triển mẫu xe Tzero, một chiếc xe điện hoàn toàn với thiết kế 2 chỗ ngồi Khi Malcolm Smith trải nghiệm, xe chỉ đạt tốc độ 16 km/h nhưng hoạt động rất yên tĩnh Đặc biệt, khi ông tương tác với bảng điều khiển, chiếc Tzero đã thể hiện khả năng vượt trội.
Chỉ trong 4 giây, xe điện đã tăng tốc từ 0-100 km/h, khiến Malcolm Smith cảm nhận được sức mạnh và tiềm năng của ngành công nghiệp ô tô điện Trải nghiệm này đã mở ra tầm nhìn cho ông, dẫn đến sự ra đời của Tesla Motors.
Ban đầu, Tesla Motors chỉ có vốn khởi đầu hạn chế từ gia đình và bạn bè, không đủ để công ty phát triển mạnh Để giải quyết vấn đề này, Martin Eberhard và Malcolm Smith đã quyết định tìm kiếm đầu tư và nhắm đến Elon Musk, một nhà đầu tư nổi tiếng và giàu có sau khi bán PayPal với 170 triệu USD Vào thời điểm đó, Elon Musk đang tập trung vào dự án hàng không vũ trụ SpaceX.
Vào ngày 31/3/2004, Martin Eberhard và Malcolm Smith đã gửi email yêu cầu gặp Elon Musk để thảo luận về tương lai của Tesla Motors Sau hai giờ trò chuyện, Elon Musk đã nhận ra ngay tiềm năng to lớn của Tesla Motors.
Hình 1.3: Elon Musk – CEO Tesla
1.1.2 Công nghệ nổi bật của Tesla
Hãng xe Tesla đang dẫn đầu trong lĩnh vực ô tô với những công nghệ tiên tiến được công nhận toàn cầu Một số công nghệ nổi bật của Tesla bao gồm:
Tesla sử dụng động cơ điện hiệu suất cao, mang lại khả năng tăng tốc nhanh và hiệu suất lái tuyệt vời, đồng thời không phát thải khí thải.
Xe Tesla được trang bị công nghệ pin lithium-ion tiên tiến, giúp tăng cường khả năng di chuyển xa hơn trên một lần sạc và rút ngắn thời gian sạc, mang lại sự tiện lợi cho người sử dụng.
Hệ thống tự lái của Tesla, hay còn gọi là Autopilot, sử dụng công nghệ cảm biến, radar và camera để hỗ trợ việc lái xe và đảm bảo an toàn trên đường Hệ thống này có khả năng tự động nhận diện và phản ứng với các tình huống giao thông, mang lại trải nghiệm lái xe an toàn và tiện lợi.
Tesla trang bị màn hình cảm ứng lớn và hệ thống giải trí điện tử tiên tiến, mang đến trải nghiệm nâng cao cho cả người lái và hành khách.
Tesla đã phát triển mạng lưới Supercharger, một hệ thống sạc nhanh trên xa lộ, giúp người dùng dễ dàng và nhanh chóng sạc xe điện trong những chuyến đi dài.
Các công nghệ tiên tiến này đã khiến những ông lớn trong ngành ô tô phải khao khát, dẫn đến việc hợp tác và mua bản quyền để áp dụng vào sản phẩm của họ.
− Mercedes-Benz đã mua bản quyền sử dụng công nghệ pin lithium-ion của Tesla cho mẫu xe điện của họ
− Toyota đã hợp tác với Tesla và sử dụng công nghệ động cơ và pin lithium-ion của Tesla cho mẫu xe RAV4 EV
Audi đã chính thức mua bản quyền công nghệ sạc nhanh của Tesla để áp dụng vào hệ thống sạc điện nhanh cho một số mẫu xe điện của mình.
Rivian đã ký kết thỏa thuận hợp tác với Tesla, cho phép hãng này sử dụng công nghệ sạc điện của Tesla trên các mẫu xe điện của mình.
Những hợp tác của các hãng xe cho thấy được sự công nhận về khả năng và tiến bộ công nghệ của Tesla trong lĩnh vực xe điện
Vào tháng 1 năm 2010, Tesla đã nhận khoản vay 465 triệu USD từ Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, đánh dấu một cột mốc quan trọng trong hành trình phát triển của công ty Khoản vay này thuộc Chương trình Khoản vay Năng lượng Tiên phong, nhằm hỗ trợ các công ty trong việc phát triển công nghệ năng lượng sạch và bền vững.
Nguồn vốn vay đã tạo điều kiện thuận lợi cho Tesla trong việc đầu tư vào nghiên cứu và phát triển, mở rộng sản xuất công nghệ, xây dựng nhà máy và đào tạo đội ngũ nhân sự Đến ngày trả nợ, Tesla đã giữ đúng lời hứa khi hoàn trả đầy đủ, điều này càng làm tăng uy tín của hãng trong mắt giới chính trị.
Thông số kỹ thuật của xe TESLA MODEL X
Bảng 1.1: Thông số kỹ thuật xe Tesla Model X
Kiểu xe SUV thuần điện
Chiều dài cơ sở 2.964 mm
Công suất cực đại 761 mã lực
Hộp số Tự động 1 cấp
Hệ dẫn động 4 bánh toàn thời gian
Thời gian sạc đầy 9,5 giờ
1.2.1 Ngoại thất của Tesla Model X
Tesla Model X nổi bật với thiết kế độc đáo, kết hợp giữa hiện đại và thể thao, cùng với tính năng mở cửa dạng cánh chim đặc trưng Chiều dài của xe là 5.037 mm và chiều rộng đạt 2.272 mm, giúp tạo nên một hình dáng dễ nhận diện là một chiếc xe thuần điện Những chi tiết ngoại thất của Model X càng khẳng định sự khác biệt và ấn tượng trong phân khúc xe điện.
Model X cũng được sử dụng chất liệu nhôm nhẹ và cứng cáp trong việc xây dựng thân xe, mang lại độ bền và độ an toàn cao
Hình 1.7: Ngoại thất Tesla Model X 1.2.1.1 Đầu xe
Nhìn từ phía trước, Model X dễ dàng nhận diện là một chiếc SUV điện nhờ vào bộ lưới tản nhiệt đơn giản, không có khe thông gió như xe động cơ đốt trong, vì nó không cần làm mát động cơ Thiết kế đầu xe được tối ưu hóa để cải thiện hiệu suất khí động học, giảm kháng gió và nâng cao tính năng năng lượng Các đường cong mượt mà cùng với cắt gió thông minh tạo nên diện mạo hiện đại và thể thao cho xe.
Hình 1.8: Đầu xe Tesla Model X
Khoang hành lý của Tesla Model X được thiết kế rộng rãi và nằm dưới nắp cabo, nhờ vào việc động cơ được bố trí dưới gầm xe Theo thông tin từ hãng, cách sắp xếp này giúp Model X có trọng tâm thấp, từ đó cải thiện độ ổn định khi di chuyển.
Hình 1.9: Cốp trước xe Tesla Model X
Cụm đèn trước của Tesla Model X sử dụng công nghệ Full LED với thiết kế tinh tế, nổi bật bởi đèn daylight hình vòng cung Đèn pha sắc nét đảm bảo ánh sáng tối ưu, giúp người lái nhìn rõ đường trong mọi điều kiện thời tiết mà không gây chói mắt cho các phương tiện khác.
Hình 1.10: Đèn xe Tesla Model X
Tesla Model X sở hữu kích thước rộng rãi và tỷ lệ cân đối, tạo nên vẻ ngoài mạnh mẽ và hài hòa Với kích thước lớn, xe cung cấp không gian nội thất thoải mái và khả năng vận chuyển ấn tượng.
Hình 1.11: Thân Xe Tesla Model X
Tesla Model X nổi bật với thiết kế cửa sau "Falcon Wing" độc đáo, mở trong 5,5 giây và đóng trong 6 giây chỉ với một nút bấm Đây là điểm nhấn thu hút sự chú ý ngay từ khi ra mắt, không chỉ mang lại tính thẩm mỹ mà còn tạo không gian rộng rãi cho hành khách Hệ thống Radar tích hợp giúp giảm thiểu va chạm khi mở cửa, mang lại sự tiện lợi và an toàn cho người sử dụng.
Hình 1.12: Thân xe Tesla Model X khi mở cửa sau
Cụm gương chiếu hậu được thiết kế thể thao, đặt ở trụ A, không chỉ mang lại vẻ đẹp hiện đại mà còn tích hợp đèn hỗ trợ xin đường, cùng với tính năng gập và chỉnh điện tiện lợi.
Tesla Model X được trang bị bánh xe hợp kim nhôm với thiết kế thể thao, dày dặn và chắc chắn Xe có nhiều lựa chọn kích thước bánh xe, bao gồm 20 inch, mang đến sự linh hoạt và phong cách cho người sử dụng.
Lốp xe 22 inch trên Model X không chỉ nâng cao tính thẩm mỹ mà còn cải thiện khả năng vận hành của xe Những lốp xe chất lượng cao này được thiết kế đặc biệt để mang lại cảm giác lái tốt nhất và hiệu suất tối ưu Kích thước và cấu trúc của lốp xe phù hợp hoàn hảo với khả năng và yêu cầu của chiếc xe, đảm bảo trải nghiệm lái xe êm ái và an toàn.
Hình 1.13: Mâm và lốp xe Tesla Model X
1.2.1.4 Đuôi xe Đuôi xe Tesla Model X có thiết kế hộp vuông thể thao, không giống với những chiếc SUV nói chung mà giống như một mẫu SUV-coupe hơn Bởi lẽ, điểm kết thúc của mái xe giao với cánh lướt gió trên cửa cốp, thay vì kết thúc phía trên kính chắn gió sau
Đuôi xe Tesla Model X không cần ống xả hay khe gió tản nhiệt do là một chiếc xe thuần điện Đèn hậu thiết kế nhỏ gọn mang đến diện mạo độc đáo, với dải đèn LED đỏ báo phanh và đèn LED nhỏ ở giữa cho tín hiệu xin đổi làn Trung tâm đèn hậu nổi bật với dải kim loại mạ crom sáng bóng, thể hiện sự sang trọng, kèm theo tên thương hiệu TESLA và logo chữ T đặc trưng.
1.2.2 Nội thất của Tesla Model X
Khoang lái của chiếc Model X nổi bật với màn hình DVD 17 inch đặt dọc, cho phép người lái dễ dàng điều khiển các tính năng như điều hòa, gió, nhiệt độ và chế độ lái Thiết kế này loại bỏ hoàn toàn các nút nhấn cơ học, mang lại sự đơn giản và gọn gàng cho không gian nội thất.
Hình 1.15: Khoang lái xe Tesla Model X
Vô lăng thể thao 3 chấu không chỉ mang lại vẻ đẹp hiện đại mà còn được trang bị tính năng điều chỉnh vị trí điện tử, giúp người lái dễ dàng tùy chỉnh lên/xuống và ra/vào Bề mặt vô lăng tích hợp các nút bấm tiện lợi, cho phép người lái kiểm soát các thông số một cách nhanh chóng và hiệu quả.
Ngay sau vô lăng, bảng đồng hồ Full LCD cung cấp thông tin chi tiết về tốc độ máy, thời lượng pin, quãng đường còn lại có thể di chuyển, cảnh báo địa hình và nhiệt độ mô tơ.
Hình 1.16: Màn hình đồng hồ xe Tesla Model X
Nội thất Tesla Model X nổi bật với sự sang trọng nhờ vào việc sử dụng các vật liệu cao cấp như da lộn, carbon và nhôm Tất cả ghế đều được bọc da cao cấp, đặc biệt ghế trước được trang bị chức năng sưởi và có thể điều chỉnh điện lên đến 14 hướng.
Hình 1.17: Khoang nội thất xe Tesla Model X
PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN XE TESLA MODEL X
Hệ thống cung cấp năng lượng
Xe Tesla Model X được trang bị hệ thống năng lượng cao áp, với bình điện High Voltage (HV) là nguồn cung cấp chính cho việc lái xe và vận hành các hệ thống phụ kiện Nguồn năng lượng này cung cấp dòng điện trực tiếp cho bộ điều chỉnh công suất truyền động và bộ chuyển đổi DC-DC, hỗ trợ cho hệ thống điện 12V trên xe Cấu trúc liên kết của các bộ phận trang bị trên xe được thể hiện trong hình 2.1.
Hình 2.1: Hệ thống cung cấp điện
1-Pin Li-ion; 2,5- Bộ sạc; 3- Giắc cắm sạc;
4- Hộp nối mạch; 6- Bộ chuyển đổi điện
Hình 2.2: Sơ đồ mạch điện hệ thống năng lượng của Tesla Model X
2.1.1 Tìm hiểu về Pin trên ô tô điện
Alessandro Volta, người Ý sống từ năm 1745 đến 1827, được ghi nhận là người phát hiện ra pin điện hóa Đơn vị điện thế và đơn vị đo điện áp, gọi là vôn, được đặt theo tên ông Volta phát hiện rằng điện thế được tạo ra khi hai kim loại khác nhau, hay còn gọi là các điện cực, được ngâm trong chất điện phân Điện áp phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm loại và kích thước của các điện cực, chất điện phân, cũng như áp suất và nhiệt độ.
2.1.1.1 Cấu tạo và hoạt động cơ bản của Pin
Hình 2.3: Cấu tạo và hoạt động cơ bản của Pin
Cấu trúc cơ bản của một ô pin như trong hình 2.3(a):
− Điện cực dương thường được làm từ oxit kim loại;
− Điện cực âm được làm từ kim loại dẫn điện hoặc than chì;
− Các điện cực được kết nối với các bộ thu dòng dẫn điện để kết nối các điện cực với các cực của pin;
− Dải phân cách dùng để loại bỏ khả năng đoản mạch giữa các điện cực và tạo điều kiện thuận lợi cho dòng ion;
Chất điện phân là thành phần quan trọng trong tế bào điện hóa, giúp sử dụng nguồn năng lượng điện bên ngoài để kích thích các phản ứng hóa học trong quá trình sạc và xả pin.
Hoạt động cơ bản của Pin :
Trong quá trình sạc pin, bộ sạc điện kết nối giữa các cực của pin, tạo ra dòng điện I chảy vào cực dương và ra khỏi cực âm Các electron (e−) di chuyển ngược chiều với dòng điện, từ cực âm sang cực dương, trong khi các ion dương di chuyển qua chất điện phân từ điện cực dương đến điện cực âm.
Trong quá trình phóng điện, khi một thiết bị điện được kết nối với pin, dòng điện chảy từ cực dương qua tải và trở lại cực âm Dòng điện tử bên ngoài tế bào di chuyển ngược lại với chiều dòng điện, trong khi các ion di chuyển qua chất điện phân từ điện cực âm sang điện cực dương.
2.1.1.2 Kí hiệu và cách mắc Pin
Biểu tượng pin được thể hiện trong hình 2.4 (a) :
Hình 2.4: Các biểu tượng của Pin
24 a,Kí hiệu pin b, Pin nối tiếp c, Pin song song c, Pin nối tiếp-song song
Các ô pin có thể được sắp xếp theo hai cách: nối tiếp hoặc song song Khi các ô được kết nối nối tiếp, như thể hiện trong Hình 2.4(b), điện áp và công suất của bộ pin sẽ tăng lên, vì điện áp tổng của bộ pin bằng tổng điện áp của từng ô riêng lẻ.
Các ô pin có thể được sắp xếp song song để tạo ra dòng điện và công suất đầu ra cao hơn, như minh họa trong Hình 2.4(c) Năng lượng, tuổi thọ và điện áp của pin phụ thuộc vào dòng điện hoặc nguồn điện được lấy từ pin Việc thêm nhiều ô song song không chỉ tăng cường năng lượng và tuổi thọ mà còn duy trì điện áp cho một công suất nhất định Sắp xếp song song giúp tăng dung lượng và thời gian cung cấp năng lượng cho thiết bị mà vẫn giữ ổn định điện áp.
Pin ô tô điện thường được sắp xếp theo chuỗi song song nhằm tối ưu hóa điện áp, dòng điện, công suất, năng lượng và tuổi thọ.
2.1.2 Những loại Pin sử dụng trên ô tô điện
Pin được chia ra làm hai loại chính là :
− Pin sơ cấp là loại pin được thiết kế sử dụng một lần rồi bỏ đi - không được sạc lại bằng điện;
Pin thứ cấp, hay còn gọi là pin sạc, là loại pin có thể tái sử dụng nhiều lần thông qua việc sạc lại Ô tô điện sử dụng pin thứ cấp để cung cấp năng lượng cho động cơ điện, bao gồm cả xe thuần điện (BEV) và xe điện Hybrid (HEV) Các nhà sản xuất đã công nhận ba loại pin phù hợp để sử dụng trên ô tô điện.
− Pin Niken-metal Hydride (NiMH);
− Pin lithium-ion (Li-ion)
Pin axit chì, được phát minh vào năm 1859, là loại pin lâu đời nhất hiện vẫn được sử dụng Chúng đã được ứng dụng trong nhiều loại ô tô, bao gồm cả ô tô điện, từ thế kỷ 19 Pin axit chì thuộc loại pin ướt và thường chứa dung dịch axit sulfuric.
Pin axit-chì, với tên gọi xuất phát từ sự kết hợp giữa điện cực chì và axit, là một loại pin có chi phí sản xuất thấp Tuy nhiên, chúng tạo ra khí nguy hiểm trong quá trình sử dụng và có nguy cơ nổ nếu bị sạc quá mức Tuổi thọ của pin axit-chì chỉ khoảng 3 năm, với năng lượng đạt 34 Wh/kg và mật độ năng lượng thấp Do thành phần chính là chì, pin này rất nặng, chiếm 20-25% khối lượng xe Vì vậy, với sự phát triển của công nghệ pin, pin axit-chì ngày nay không còn được sử dụng phổ biến.
Hình 2.5: Cấu tạo của Pin Axit-chì
Cấu tạo của pin axit-chì như Hình 2.5 bao gồm :
− Tấm cực âm làm bằng chì (ký hiệu Pb);
− Tấm cực dương được phủ bằng chì điôxit (PbO2);
− Chất điện phân bao gồm nước và axit sunfuric ( H2SO4);
− Cực âm, cực dương và vỏ ắc quy;
Tấm chia cách tế bào, hay còn gọi là màng ngăn, là thành phần quan trọng trong ắc quy, giúp tạo ra điện áp khác nhau Mỗi ắc quy có số lượng tế bào khác nhau; ví dụ, ắc quy 6V thường có 3 tế bào, trong khi ắc quy 12V có 6 tế bào, với mỗi tế bào cung cấp khoảng 2V.
Hình 2.6: Quá trình sạc của Pin Axit-chì
Trong quá trình sạc pin chì-axit, chì sunfat và nước tại cực dương được chuyển đổi thành chì điôxit và axit sunfuric, đồng thời giải phóng electron và ion chảy về cực dương Tại cực âm, điện áp nửa tế bào đạt 1,69 V, trong khi các electron và ion kết hợp với chì sunfat tạo ra chì và axit sunfuric, với điện áp nửa tế bào là −0,36 V.
− Tại điện cực dương : PbSO4 + 2H2O → PbO 2 + H2SO4 + 2H + + 2e -
− Tại điện cực âm : PbSO4 + 2H + +2e - → Pb + H2SO4
− Tổng phản ứng : 2PbSO4 + 2H2O → Pb + PbO2 + 2H2SO4
Trong quá trình phóng điện, các phản ứng bị đảo ngược và điện áp danh định của tế bào trong quá trình sạc và xả được xác định là 1,69 V trừ đi -0,36 V, dẫn đến giá trị tương đương là 2,05 V.
Hình 2.7: Quá trình phóng điện của Pin Axit-chì
Pin niken kim loại hydro (NiMH) đã được ứng dụng thương mại từ cuối những năm 1980, nổi bật với mật độ năng lượng cao, cho phép lưu trữ lượng lớn năng lượng trong kích thước nhỏ gọn Không chứa kim loại độc hại, pin NiMH dễ dàng tái chế, làm cho chúng trở thành lựa chọn thân thiện với môi trường So với pin axit chì, pin NiMH được coi là vượt trội với năng lượng gấp đôi, đạt khoảng 68 Wh/kg.
Hệ thống truyền lực
Hình 2.31: Kết cấu bộ phận truyền lực
1- Biến tần truyền động 2- Lỗ thông hơi bộ biến tần 3- Lỗ thông hơi hộp số
4,9,13 – Các gối đỡ hộp số lắp phía sau
5 - Động cơ điện 6 - Cảm biến mã hóa động cơ
7 - Ống góp chất làm mát 8 - Đầu vào nước làm mát
10 – Bán trục trái 11 - Nút xả dầu hộp số
12 - Nút nạp dầu hộp số 14 – Bán trục phải
2.2.1 Tổng quan Động cơ, hộp số và biến tần truyền động tạo nên cụm bộ truyền động Các bộ phận thành phần của lắp ráp được tích hợp cao, tận dụng các giao diện được chia sẻ và kết nối với nhau để giảm độ phức tạp của hệ thống và cải thiện độ tin cậy Ba bộ phận thành phần không được tách rời tại hiện trường và chỉ được mở trong môi trường sạch sẽ với các dụng cụ và thiết bị thử nghiệm thích hợp
CẢNH BÁO: Luôn tuân thủ các yêu cầu an toàn điện áp cao khi bộ truyền động được sử dụng trong quá trình sửa chữa xe Bộ truyền động chứa điện dung 1,2mF, có thể gây nguy hiểm đến tính mạng nếu chức năng phóng điện không hoạt động bình thường Hãy sử dụng đồng hồ vạn năng để kiểm tra và đảm bảo không có điện áp nguy hiểm trên đầu nối đầu vào DC của bộ biến tần.
Cụm bộ phận truyền động được gắn chắc chắn vào khung phụ phía sau thông qua các giá đỡ hộp số, bao gồm giá đỡ phía trước và phía sau tích hợp vào hộp số, cùng với giá đỡ thứ ba được bắt vít vào vỏ động cơ.
Tất cả các động cơ quay cần có từ trường thay đổi để tạo ra chuyển động quay và mô men xoắn Động cơ chải thực hiện điều này thông qua việc bật và tắt các cuộn dây một cách cơ học khi rô to quay Trong khi đó, động cơ cảm ứng xoay chiều không sử dụng chổi than mà thay vào đó áp dụng dạng sóng AC để thay đổi từ trường, từ đó tạo ra mô men xoắn.
Bộ biến tần chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) từ pin thành ba dòng điện xoay chiều (AC) trong stato động cơ, với các dạng sóng lệch pha 120° tạo ra từ trường quay Từ trường này kích thích dòng điện trong rô to, dẫn đến việc tạo ra từ trường thứ hai ngược lại với từ trường stato Sự tương tác giữa hai từ trường này tạo ra mô men quay cho động cơ.
Tốc độ động cơ được điều chỉnh bởi tần số AC do biến tần cung cấp, trong khi mô men của động cơ lại phụ thuộc vào biên độ của điện xoay chiều.
Thông số kỹ thuật đơn vị truyền động cấp cao nhất Động cơ có tốc độ rô to lớn nhất là 16000 vòng/phút
Cơ sở: Mô-men xoắn 415 Nm và 270kW cho tốc độ trục động cơ trong khoảng 6.500 vòng/phút đến 9.000 vòng/phút
Hiệu suất: Mô-men xoắn 590 Nm và 310kW cho tốc độ trục động cơ trong khoảng 5.500 vòng/phút đến 9.000 vòng/phút
Biến tần truyền động cung cấp 900A rms cho động cơ trong bộ truyền động
Cơ sở và 1200A rms trong bộ truyền động Hiệu suất
Hộp số là loại đơn tốc độ giảm 9,73:1
Bảng 2.2: Bảng so sánh các loại mô tơ
2.2.3.1 Mô tơ DC có chổi than
Mô tơ đồng bộ có chổi than là lựa chọn phổ biến trong ngành công nghiệp nhờ vào tính kinh tế và sự dễ dàng trong việc sử dụng Loại mô tơ này có sẵn với nhiều kích thước và hình dạng khác nhau, đáp ứng đa dạng nhu cầu của người dùng.
Việc xây dựng một mô tơ đồng bộ có chổi than được thể hiện trong hình sau:
Hình 2.32: Cấu tạo của mô tơ DC có chổi than
Stato sẽ tạo ra một từ trường cố định bao quanh rô to Từ trường này được tạo bởi nam châm vĩnh cửu hoặc cuộn dây điện từ
Phần ứng, hay còn gọi là rotor, được hình thành từ một hoặc nhiều cuộn dây Khi được cấp điện, các cuộn dây này tạo ra từ trường, tương tác với từ trường cố định, làm cho rô to quay Quá trình quay của mô tơ đảm bảo các cuộn dây nhận năng lượng theo trình tự khác nhau, giúp các cực từ do rô to tạo ra không vượt quá số cực từ của stato Hiện tượng chuyển đổi từ trường trong cuộn dây rô to được gọi là chuyển mạch.
− Chổi than và cổ góp:
Mô tơ này khác biệt so với các loại mô tơ điện khác ở chỗ không cần bộ điều khiển để chuyển đổi dòng điện trong cuộn dây Thay vào đó, quá trình chuyển đổi diễn ra một cách cơ học thông qua một ống bọc đồng phân đoạn, gọi là cổ góp, nằm trên trục mô tơ Khi động cơ quay, chổi than trượt trên cổ góp và tiếp xúc với các phần khác nhau, tạo ra một từ trường bên trong động cơ khi có điện áp trên chổi than.
Hình 2.33: Cấu tạo Rô to của mô tơ DC có chổi than
− Loại mô tơ này có nhược điểm là chổi than và cổ góp là các bộ phận dễ bị mài mòn vì chúng trượt qua nhau;
− Kết cấu khá cồng kềnh;
− Khó tháo lắp Ưu điểm: Cung cấp mô men xoắn tối đa ở tốc độ thấp
Các loại xe sử dụng mô tơ này : Fiat Panda Elettra,…
2.2.3.2 Mô tơ DC không chổi than
Mô tơ DC không chổi than là một loại mô tơ nhanh chóng trở nên phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp như thiết bị dân dụng, ô tô, hàng không vũ trụ và y tế Khác với các mô tơ truyền thống, mô tơ này không sử dụng chổi than để chuyển mạch, mà thay vào đó, chúng được điều khiển bằng công nghệ biến đổi điện tử Những ưu điểm nổi bật của mô tơ DC không chổi than bao gồm hiệu suất cao, độ bền lâu dài và ít cần bảo trì.
− Những đặc tính tốt hơn giữa mô men xoắn với tốc độ động cơ;
− Tuổi thọ hoạt động lâu dài;
− Hoạt động không ồn ào;
− Dải tốc độ cao hơn
Mô tơ đồng bộ là loại mô tơ mà từ trường được tạo ra đồng bộ giữa rô to và stato, hoạt động với cùng tần số Khác với động cơ cảm ứng, mô tơ đồng bộ không có hiện tượng trượt Mô tơ này có nhiều loại, bao gồm 1 pha, 2 pha và 3 pha, trong đó mô tơ 3 pha là loại phổ biến nhất được sử dụng.
Stato của động cơ bao gồm các lá thép xếp chồng lên nhau, với các cuộn dây được đặt trong rãnh cắt dọc chu vi bên trong Mặc dù stato này tương tự như của động cơ cảm ứng, nhưng các cuộn dây của mô tơ đồng bộ không chổi than được phân phối khác nhau Thông thường, các mô tơ này có 3 cuộn dây stato được kết nối theo một hình dạng nhất định, mỗi cuộn dây sẽ liên kết với nhiều cuộn dây khác để tạo thành một cuộn hoàn chỉnh Có hai loại biến thể cuộn dây stato là mô tơ hình thang và mô tơ hình sin.
Sự khác biệt giữa chúng là sự khác nhau về liên kết trong các cuộn dây trong cuộn stato để tạo ra “suất điện động tự cảm” khác nhau
Hình 2.34: Cấu tạo bên trong Stato của mô tơ DC không chổi than
Hình 2.35: Đầu ra mô men xoắn theo dạng hình thang
Hình 2.36: Đầu ra mô men xoắn theo dạng hình sin
Thông thường thì đầu ra mô men xoắn của đồ thị dạng hình sin sẽ mượt mà hơn đồ thị hình thang
Rô to được chế tạo từ nam châm vĩnh cửu với khả năng thay đổi từ hai đến tám cặp cực, tùy thuộc vào mật độ từ trường cần thiết Vật liệu chế tạo thường là nam châm ferrite, mặc dù nam châm làm từ hợp kim đất hiếm đang ngày càng phổ biến hơn Mặc dù nam châm ferrite có chi phí thấp hơn, nhưng chúng có mật độ từ thông thấp hơn trong cùng một thể tích Ngược lại, nam châm đất hiếm có mật độ từ tính cao, cho phép thiết kế rô to nhỏ gọn hơn mà vẫn đạt được mô men xoắn tương đương.
Hình 2.37: Mặt cắt ngang của các kiểu sắp xếp nam châm khác nhau trong rô to
Mô tơ DC không chổi than khác với mô tơ đồng bộ có chổi than ở chỗ việc chuyển mạch được điều khiển bằng điện tử Để mô tơ quay, cuộn dây stato cần được cấp điện theo một trình tự nhất định Vị trí của rô to được xác định thông qua các cảm biến Hall gắn trên stato, và hầu hết các mô tơ này đều sử dụng 3 cảm biến.
Cảm biến Hall được gắn vào phần không chuyển động của mô tơ, giúp phát hiện khi các cực của rô tơ quét qua Khi cực N hoặc S đi qua cảm biến, nó sẽ phát ra tín hiệu, cho phép xác định trình tự chuyển mạch chính xác dựa vào sự kết hợp tín hiệu từ ba cảm biến.
Hình 2.38: Mặt cắt của mô tơ BLDC
Một số xe sử dụng mô tơ này như: Toyota Prius,…
2.2.3.3 Mô tơ cảm ứng xoay chiều ( AC-IM )
Hoạt động của Hệ thống truyền lực
Tesla model X có cho mình 4 chế độ để điều khiển hoạt động của xe như sau :
- Số N (Neutral) : Trạng thái tự do hay còn gọi là số “mo”
2.3.1 Trạng thái tự do ( số N)
Chọn số N và đạp phanh tay nếu xe cần đứng yên trong một khoảng thời gian, chẳng hạn như khi có tín hiệu giao thông
Khi xe ở vị trí N, không có mô men xoắn nào được truyền đến động cơ và biến tần sẽ vào chế độ chờ
Phanh phải được sử dụng khi chuyển từ số N sang Lái hoặc Số lùi thì yêu cầu chuyển số mới được chấp nhận
Số D có thể được chọn khi xe đang đứng yên hoặc di chuyển về phía trước Ngoài ra, số lái cũng có thể được lựa chọn nếu tốc độ lùi của xe thấp hơn 8 km/h.
Nếu xe ở vị trí N trong hơn 1 giây và tốc độ dưới 1km/giờ, cần nhấn bàn đạp phanh và nhả bàn đạp ga để chuyển sang số Lái hoặc Số lùi.
Nếu xe đang đang đứng yên ở vị trí số P hoặc N mà người lái chuyển qua số
Khi bàn đạp ga được nhấn, mô men xoắn sẽ không được kích hoạt cho đến khi bàn đạp được nhả ra, nhằm đảm bảo an toàn cho hành khách Ở các xe châu Âu, việc chọn hộp số không hợp lệ sẽ dẫn đến việc xe tự động chuyển sang số N Tuy nhiên, ở các thị trường khác, việc chọn bánh răng không hợp lệ sẽ không làm thay đổi bánh răng đang hoạt động.
Bạn có thể lùi xe khi xe đang ở vị trí N hoặc P, hoặc khi tốc độ di chuyển dưới 8 km/giờ Lưu ý rằng tốc độ tối đa khi lùi xe không được vượt quá 25 km/giờ.
Khi người lái chọn số lùi từ vị trí N hoặc P và nhấn bàn đạp ga, sẽ không có mô-men xoắn được truyền đi cho đến khi bàn đạp ga được nhả Điều này đảm bảo an toàn trong quá trình lái xe.
Lưu ý rằng chuyển động ngược được thực hiện bằng cách đảo ngược hướng quay của động cơ Nếu số lùi được chọn khi tốc độ bánh xe vượt quá 8 km/giờ theo hướng tiến, lựa chọn bánh răng sẽ bị từ chối.
Phanh đỗ điện tử (EPB) là hệ thống được thiết kế để ngăn xe lăn bánh, tự động ngắt khi chuyển từ chế độ P sang các số Lái, lùi hoặc N.
2.3.4 Yêu cầu chuyển số bị từ chối
Người lái có quyền chọn bất kỳ vị trí bánh răng nào, nhưng việc lựa chọn không phù hợp có thể gây hại cho hệ thống và ảnh hưởng đến an toàn hành khách Do đó, hệ thống sẽ ngăn chặn các lựa chọn không hợp lệ cho đến khi các điều kiện yêu cầu được đáp ứng Một cảnh báo âm thanh sẽ được phát ra để thông báo cho người lái về sự lựa chọn bánh răng không hợp lệ.
Model X cung cấp hai chế độ lái có thể lựa chọn sau:
Sự khác biệt giữa hai chế độ là lượng năng lượng tiêu thụ của hệ thống quản lý nhiệt:
Hệ thống quản lý nhiệt trong tiêu chuẩn hoạt động hiệu quả để duy trì độ ẩm và nhiệt độ lý tưởng cho người ngồi trong xe, đồng thời đảm bảo nhiệt độ pin luôn nằm trong phạm vi hoạt động tối ưu.
Chế độ phạm vi giúp giảm tiêu thụ điện năng của xe bằng cách tối ưu hóa quản lý nhiệt, cho phép pin HV hoạt động trong khoảng nhiệt độ rộng hơn Điều này không chỉ giảm năng lượng cần thiết cho việc làm mát và sưởi ấm pin mà còn hạn chế khả năng sưởi ấm và làm mát cabin, từ đó giảm năng lượng sử dụng cho máy nén AC, bộ sưởi PTC và động cơ quạt gió Hiệu suất và hành vi của hệ thống truyền lực vẫn được duy trì ổn định, và chế độ này sẽ tiếp tục hoạt động cho đến khi người dùng chọn lại chế độ Chuẩn.
Chế độ này chỉ áp dụng cho số D và khác với chế độ Phạm vi của hệ thống sạc Người lái xe có thể sử dụng chế độ phạm vi lái xe và chế độ phạm vi sạc cùng lúc hoặc riêng lẻ, tùy thuộc vào nhu cầu của mình.
2.3.6 Quản lý mô men xoắn
Hệ thống kiểm soát độ bám đường giúp giảm mô men xoắn của động cơ, từ đó hạn chế độ trượt của lốp sau trong quá trình tăng giảm tốc Hệ thống này hoạt động bằng cách so sánh tốc độ của lốp trước, được đo qua Hệ thống chống bó cứng phanh ABS và cảm biến tốc độ bánh xe, với tốc độ của lốp sau, được xác định qua tốc độ động cơ, hộp số, hoặc cảm biến tốc độ bánh xe ABS phía sau Kiểm soát độ bám đường tự động kích hoạt khi xe vào số D, giám sát tốc độ bánh xe và điều chỉnh mô men xoắn của động cơ để giảm thiểu hiện tượng trượt bánh xe.
Khi xe hoạt động ở chế độ Dẫn động, mô men xoắn bị giới hạn nhằm ngăn chặn việc vượt quá tốc độ tối đa của động cơ Điều này xảy ra khi điện áp của pin giảm xuống dưới mức sạc tối thiểu cho phép trong điều kiện yêu cầu mô-men xoắn cao Do đó, việc giới hạn mô men xoắn là cần thiết để đảm bảo điện áp luôn nằm trong phạm vi an toàn.
Trạng thái sạc pin khi mô-men xoắn phục hồi có thể dẫn đến việc pin vượt quá điện áp tối đa cho phép Để đảm bảo an toàn, mô-men xoắn tái sinh được giới hạn, giúp duy trì điện áp của tế bào trong phạm vi an toàn.
Mô-men xoắn truyền động không hạn chế khả dụng khi:
− Hệ thống đang ở chế độ truyền động
− Trạng thái pin và biến tần đều ổn
− Bộ chọn bánh răng nằm trong ở vị trí D hoặc R và phanh đỗ điện tử được giải phóng
Mô-men xoắn truyền động có thể bị hạn chế trong các trường hợp như khi nhiệt độ của pin hoặc biến tần điều khiển vượt quá giới hạn cho phép, hoặc khi biến tần không còn liên lạc với pin.
LƯU Ý: Trước khi mất toàn bộ mô men xoắn, người lái sẽ được thông báo qua màn hình cảm ứng vì mô-men xoắn bị giới hạn dần
Mô men xoắn truyền động quay về ở giá trị giới hạn bằng 0 (mặc dù không phải luôn luôn ngay lập tức) khi:
− Trạng thái pin và / hoặc biến tần không ổn
QUY TRÌNH THÁO LẮP ĐỂ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN XE TESLA MODEL X
Quy trình tháo Mô tơ điện
Hình 3.1: Vị trí mô tơ điện
Bước 1 : Ngắt kết nối dây điện khỏi đầu nối bộ phân giải
Bước 2 : Thả các kẹp gắn dây nịt được gắn vào bộ truyền động phía sau
Bước 3 : Tháo các bu lông gắn bộ phân giải với bộ truyền động
Lưu ý: Bộ phân giải được gắn lò xo và có thể di chuyển trong quá trình tháo bu lông
Bước 4 : Tháo bộ truyền động phía sau
Bước 5 : Tháo bộ biến tần ổ đĩa phía sau
Bước 6 : Đặt hộp giảm tốc và cụm động cơ ở vị trí thẳng đứng trên bàn bảo dưỡng
Bước 7 : Tháo các chốt gắn nắp bộ phân giải vào cụm động cơ, sau đó tháo nắp bộ phân giải ra khỏi động cơ
Bước 8 : Tháo các bu lông gắn cụm động cơ với cụm hộp số
Bước 9 : Tháo các thiết lập dây treo động cơ và giàn để tháo cụm động cơ
Bước 10 : Sử dụng giàn để nâng nhẹ cụm động cơ ra khỏi hộp số
Mẹo: Dụng cụ cắt có thể giúp tách cụm động cơ khỏi hộp số nếu cụm động cơ liên kết khi nâng
Bước 11 : Hạ động cơ xuống thùng vận chuyển hoặc pallet
Bước 12 : Tháo đai quấn động cơ khỏi cụm động cơ
Bước 13 : Tháo và loại bỏ cụm động cơ đến miếng đệm hộp số.
Quy trình tháo hộp số
Hình 3.2: Vị trí hộp số
Bước 1 : Tháo cụm khung phụ phía sau
Bước 2 : Tháo ốc xả hơi khỏi bộ truyền động phía sau
Bước 3 : Tháo bộ biến tần ổ đĩa phía sau
Bước 4 : Thiết lập giá đỡ để hỗ trợ cụm hộp số
Hình 3.3: Hộp số sau khi tháo ra