bài giảng kỹ thuật ô tô điện và ô tô lai

+ Hàn Quác và Trung Quác Công nghá truyÃn tÁi đián không dây ăng dÿng trong xe đián đ°āc khai thác m¿nh m¿ bái các nhà nghiên cău thuác Vián Khoa học và Công nghá tiên tiÁn Hàn Quác KAIS

2

CH¯¡NG 1 TàNG QUAN VÀ Ô TÔ ĐIÞN VÀ Ô TÔ LAI 1.1 Lßch sử phát triển

a Thời kỳ b¿t đầu và phát triển

Ô tô đián không phÁi là mát khái niám mới mà trên thực tÁ đã có lịch sử lâu đßi Từ đầu thÁ kỷ 19, xe ch¿y bằng nguãn nng l°āng đián đã có vị thÁ c¿nh tranh t°¢ng đ°¢ng với xe ch¿y bằng đáng c¢ h¢i n°ớc ChiÁc xe đián đầu tiên trên thÁ giới đã đ°āc phát minh vào khoÁng những nm 1832 và 1839, Robert Anderson ng°ßi Scotland đã phát minh ra lo¿i xe đián chuyên chá đầu tiên Nm 1834, hai nhà phát minh ng°ßi Mỹ là Thomas Davenport và Scotsmen Robert Davidson trá thành những ng°ßi đầu tiên đ°a pin vào sử dÿng cho ô tô đián

ĐÁn những nm 1865, Camille Faure đã thành công trong viác nâng cao khÁ nng l°u trữ đián trong pin, giúp cho xe đián có thể di chuyển mát quãng đ°ßng dài h¢n Nm 1888 mát kĩ s° ng°ßi Đăc Andreas Flocken đã chÁ t¿o thành công ô tô đián 4 bánh đầu tiên Vào nm 1897 chiÁc xe đián th°¢ng m¿i đầu tiên đ°āc đ°a vào sử dÿng t¿i Mỹ Pháp và Anh là hai quác gia đầu tiên đ°a ô tô đián vào phát triển trong há tháng giao thông vào cuái thÁ kỷ 18

ChiÁc xe đua La Jamais Contente (1899)

Edison và chiÁc xe Detroit (1914)

Hình 1.1 Ô tô đißn thái kỳ đầu (ngußn : Wikipedia)

3

b Suy yếu và biến mất

ĐÁn đầu thÁ kỷ 20, ô tô đián trá nên yÁu thÁ so với ô tô sử dÿng đáng c¢ đát trong do những nguyên nhân chính sau:

- Vào thßi điểm này, ng°ßi ta đã tìm ra những mß dầu lớn trên thÁ giới d¿n đÁn viác h¿ giá thành cāa dầu và các sÁn phẩm d¿n xuÃt trên toàn cầu VÃn đà nhiên liáu cho xe ch¿y đáng c¢ đát trong trá nên đ¢n giÁn

- VÃ giá thành, nm 1928, mát chiÁc xe ch¿y đián có giá khoÁng 1750 USD, trong khi đó mát chiÁc xe ch¿y xng chỉ có giá khoÁng 650 USD

- VÃ mặt kỹ thuÁt, công nghá chÁ t¿o đáng c¢ đát trong và công nghiáp ô tô có những tiÁn bá v°āt bÁc: Charles Kettering đã phát minh ra bá khái đáng cho xe ch¿y xng, Henry Ford đã phát minh ra các đáng c¢ đát trong có giá thành h¿, v.v

- KÁt quÁ là đÁn nm 1935, ô tô đián đã gần nh° biÁn mÃt do không thể c¿nh tranh đ°āc với xe ch¿y đáng c¢ đát trong

4

do nó hoàn toàn không có khí thÁi

Nh° vÁy, ta thÃy rằng ô tô đián là giÁi pháp tái °u cho cÁ hai vÃn đà lớn, đó là lý do khiÁn nó trá thành mái quan tâm đặc biát từ nửa sau thÁ kỉ 20 trá l¿i đây, và càng ngày càng trá thành mái quan tâm lớn cāa ngành công nghiáp ô tô và các nhà khoa học trên toàn thÁ giới

d Xu thế phát triển cÿa ô tô điện

Theo thßi gian ta có mát sá mác nh° sau:

Cuái nm 2010: Mát sá ô tô đián đã đ°āc giới thiáu và xuÃt hián trên thị tr°ßng Nm 2011: RÃt nhiÃu hãng s¿ cho ra đßi sÁn phẩm ô tô đián (theo các tuyên bá tr°ớc đó)

Nm 2015: Châu Á – Thái Bình D°¢ng s¿ là thị tr°ßng lớn nhÃt và ô tô đián Và cÃu hình xe, các chuyên gia đÃu tháng nhÃt rằng ô tô đián thuần (pure EV) là điểm phát triển cao nhÃt cāa ô tô đián, các cÃu hình xe lai (hybrid) chỉ là b°ớc đám và công nghá trong quá trình quá đá từ xe ch¿y đáng c¢ đát trong lên xe đián

1.2 Tác đáng kinh t¿ kā thuÁt của ô tô đißn và ô tô lai

Sự phát triển cāa các ph°¢ng tián giao thông á các khu vực trên thÁ giới nói chung không giáng nhau, mßi n°ớc có mát quy định riêng và khí thÁi cāa xe , nh°ng điÃu có xu h°ớng là từng b°ớc cÁi tiÁn cũng nh° chÁ t¿o ra lo¿i ô tô mà măc ô nhißm thÃp nhÃt và giÁm tái thiểu sự tiêu hao nhiên liáu Mặt khác không những trong t°¢ng lai mà hián nay nguãn tài nguyên dầu mß ngày càng c¿n kiát d¿n đÁn giá dầu tng cao mà nguãn thu nhÁp cāa ng°ßi dân l¿i tng không đáng kể

Ngày nay xe ch¿y bằng diezel, xng hay nhiÃu nguãn nng l°āng khác đÃu đang tràn ngÁp trên thị tr°ßng d¿n đÁn tình tr¿ng ách tÃc giao thông, gây ra bao vÿ tai n¿n th°¢ng tâm, cũng nh° gây ô nhißm môi tr°ßng làm cho bầu khí quyển ngày mát xÃu đi, há sinh thái thay đåi d¿n đÁn hiáu ăng nhà kính nÃn nhiát đá ngày mát tng, làm những tÁng bng á BÃc cực, Nam cực cùng những n¢i khác tan ra gây ra lũ lÿt sóng thần, làm cho thÁ giới phÁi đÁo lán Vì thÁ viác tìm ra ph°¢ng án để giÁm thiểu l°āng

5

khí gây ô nhißm môi tr°ßng cần đ°āc quan tâm nhÃt hián nay cāa ngành ô tô nói riêng và cāa mọi ng°ßi nói chung Vì thÁ , ô tô s¿ch không gây ô nhißm là mÿc tiêu h°ớng tới cāa các nhà nghiên cău và chÁ t¿o ô tô ngày nay Có nhiÃu giÁi pháp đã đ°āc công bá trong những nm gần đây, sử dÿng nhiên liáu s¿ch thay thÁ cho nhiên liáu truyÃn tháng đang là xu h°ớng phát triển trong những nm gần đây

Xe ch¿y đián không chỉ là mát ph°¢ng tián giao thông chiÁn l°āc trong danh mÿc sÁn phẩm cāa các nhà sÁn xuÃt ô tô, mà đã trá thành lĩnh vực c¿nh tranh thực sự, tr°ớc yêu cầu cāa thị tr°ßng do tác đáng cāa giá nhiên liáu và yêu cầu bÁo vá môi tr°ßng

Thách thăc lớn nhÃt hián nay trong lĩnh vực sÁn xuÃt ô tô ch¿y hoàn toàn bằng đián là làm sao để duy trì khÁ nng ho¿t đáng cāa xe Cÿ thể h¢n là khÁ nng l°u đián cāa há tháng pin và giá thành sÁn xuÃt

Ngành công nghiáp ô tô đián và ô tô lai đ°āc rÃt nhiÃu n°ớc trên thÁ giới đặc biát quan tâm cÿ thể nh°:

+ Hoa Kỳ

Nm 2009, trong chuyÁn thm Trung tâm Nghiên cău Ô tô đián Edison t¿i miÃn Nam California, tång tháng Mỹ Barack Obama đã duyát khoÁn chi 2,4 tỷ đô-la cho viác nghiên cău ô tô đián KhoÁn chi từ ngân sách này đ°āc phân bå nh° sau:

Hình 1.2 Phân bá khoÁn chi cho nghiên cứu ô tô đißn t¿i Hoa Kỳ từ năm 2009

+ Châu Âu

T¿i Châu Âu, xe plug-in hybrid và các bá biÁn đåi đián tử công suÃt là những

6

vÃn đà chính đ°āc quan tâm nghiên cău Ô tô đián lai (plug-in hybrid electric vehicle) là lo¿i xe sử dÿng hßn hāp cÁ nng l°āng xng và đián nh° tên gọi <hybrid= ThuÁt ngữ <plug-in= cho biÁt rằng xe có bá n¿p tích hāp sẵn, ng°ßi dùng chỉ cần cÃm đián vào nguãn l°ới dân dÿng mà không cần mát bá n¿p bên ngoài Mát sá dòng xe hybrid đã đ°āc l°u hành t¿i Viát Nam nh° Toyota Prius, Ford Escape Hybrid, Honda CivicHybrid

Hình 1.3 CÃu hình xe plug-in hybrid

+ NhÁt BÁn

T¿i NhÁt BÁn, các hãng ô tô lớn đang lần l°āt đ°a các m¿u xe thuần đián (pure Evs) ra thị tr°ßng Nissan <tráng giong cß má= với Nissan Leaf, tuy vÁy Mitsubishi mới là hãng đầu tiên tung ra xe đián th°¢ng phẩm với i-MiEV Xe i-MiEV đã đ°āc giới thiáu á Viát Nam t¿i triển lãm Ô tô Vietnam Motor Show 2010 Để có thể đ°a ra thị tr°ßng m¿u xe ô tô đián i-MiEV, hãng Mitsubishi Motors đã mÃt h¢n 40 nm nghiên cău Từ khi Ãp ā những ý t°áng đầu tiên và xe ô tô đián, chính thăc bÃt đầu nghiên cău từ nm 1966 cho đÁn nay, hãng Mitsubishi Motors đã chÁ t¿o ra 10 m¿u xe concept với h¢n 500.000 km ch¿y thử nghiám trên toàn cầu Lá trình nghiên cău đ°āc cho nh° sau: Trong giới nghiên cău, các tr°ßng đ¿i học lớn á NhÁt đÃu có những phòng thí nghiám, trung tâm nghiên cău và ô tô đián Trung tâm nghiên cău d°ới sự lãnh đ¿o cāa

7

Giáo s° Yoichi Hori (sau đây gọi tÃt là Hori-Lab) t¿i Vián Khoa học Công nghiáp, Tr°ßng Đ¿i học Tokyo là mát trong những đ¢n vị tiên phong nghiên cău và xe đián t¿i NhÁt BÁn Những nghiên cău cāa Hori-Lab tÁp trung vào 2 lĩnh vực chính: (i) ĐiÃu khiển chuyển đáng (Motion Control) và (ii) Há tháng nng l°āng cho xe (Vehicle Power System) Lĩnh vực (i) điÃu khiển chuyển đáng đ°āc thực hián với những nhánh sau ĐiÃu khiển chuyển đáng bám mặt đ°ßng ĐiÃu khiển ån định đáng học thân xe trên c¢ sá quan sát các biÁn tr¿ng thái và quan sát nhißu điÃu khiển há tháng lái Lĩnh vực (ii) nghiên cău há tháng nng l°āng cho xe đ°āc tÁp trung vào hai nhánh chính: Sử dÿng công nghá siêu tÿ đián (Ultra-capacitor) tích trữ nng l°āng Sử dÿng công nghá truyÃn tÁi đián không dây (Wireless Power Transmission) Các nghiên cău cāa Hori-Lab đÃu đ°āc thực nghiám trên há tháng xe đián thí nghiám xây dựng t¿i trung tâm gãm xe UOT Electric March I, II sử dÿng nguãn Ãc quy và há tháng xe đián nhß COMS 1, 2, 3 ch¿y hoàn toàn bằng siêu tÿ đián

+ Hàn Quác và Trung Quác

Công nghá truyÃn tÁi đián không dây ăng dÿng trong xe đián đ°āc khai thác m¿nh m¿ bái các nhà nghiên cău thuác Vián Khoa học và Công nghá tiên tiÁn Hàn Quác (KAIST) với dự án chÁ t¿o xe đián n¿p nng l°āng từ d°ới đÃt trong suát quá trình ho¿t đáng (OnLine Electric Vehicle – OLEV) Các sÁn phẩm xe bus đián thuác dự án này đang ch¿y thử nghiám rÃt tát trong khuôn viên cāa KAIST và Công viên GrandSeoul T¿i Th°āng HÁi, Trung Quác, xe bus đián sử dÿng siêu tÿ cāa hãng SINAUTEC đang gây tiÁng vang m¿nh m¿ Siêu tÿ đ°āc n¿p nhanh chóng t¿i mßi điểm dừng cāa xe bus Không chỉ có sự vào cuác cāa các chính phā mà hầu hÁt các hãng xe nåi tiÁng trên thÁ giới đÃu xây dựng lá trình và chiÁn l°āc phát triển riêng cho các sÁn phẩm ô tô đián cÿ thể nh°:

- Tesla Roadster Công ty ô tô Tesla

Tác đá tái đa : 200 km/h

Hình 1.4 The Tesla Roadster

9

Với thiÁt kÁ đ¢n giÁn, lÃy cÁm hăng từ m¿u i-Car, xe ch¿y đián Mitsubishi iMiEV đã trình làng t¿i Hái nghị th°āng đỉnh G8 dißn ra á NhÁt BÁn Trong sự kián này, 10 chiÁc iMiEV đã đ°āc sử dÿng để phÿc vÿ nhu cầu đi l¿i cāa lãnh đ¿o các n°ớc và giới truyÃn thông Hián t¿i, phần thiÁt kÁ và ch¿y thử đã hoàn tÃt, Mitsubishi dự kiÁn sÁn xuÃt 10.000 xe iMiEV mßi nm, bÃt đầu từ nm 2012

Hình 1.5 The Mitsubishi i-MiEV

(Source: http://www.mitsubishi-cars.co.uk/imiev/models aspx)

- Smart ForTwo TÁp đoàn Daimler

- Th!nk Ox

Công ty Th!nk cāa Na Uy Tác đá tái đa : 135 km/h

QuÁng đ°ßng xe ch¿y (sau mßi lần s¿c đián): 225 km/h Thßi gian có mặt trên thị tr°ßng: từ nm 2011

Th!nk là nhà sÁn xuÃt ô tô ch¿y đián mới thành lÁp á Na Uy, dự kiÁn đ°a m¿u xe Ox ra thị tr°ßng vào nm 2011 M¿u xe ch¿y đián này có thể s¿c đầy 80% Ãc quy trong ch°a đÁn 1 tiÁng và đ°āc trang bị tÃt cÁ những tính nng an toàn nh° mát chiÁc xe ô tô thông th°ßng Các tÃm hÃp thu nng l°āng mặt trßi trên nóc xe s¿ giúp cung cÃp nng l°āng cho há tháng thiÁt bị đián trong cabin Th!nk Ox cũng s¿

đ°āc trang bị há tháng định vị toàn cầu GPS, bá kÁt nái Internet di đáng

- Subaru Stella

Công ty Subaru (NhÁt BÁn) Tác đá tái đa : 100 km/h

QuÁng đ°ßng xe ch¿y (sau mßi lần s¿c đián): 80 km/h Thßi gian có mặt trên thị tr°ßng: ch°a công bá

11

M¿u xe 4 chß hình háp này là lo¿i ô tô có thể s¿c bằng đián dân dÿng Phiên bÁn concept cāa Stella đã ra mÃt hãi tháng 7 vừa qua t¿i Hái nghị th°āng đỉnh G8 á NhÁt BÁn ChiÁc xe đã đ°āc dùng để chá các quan chăc chính phā tham dự hái nghị

- Nissan Mixim TÁp đoàn Nissan

- Dodge Zeo Hãng Dodge

Tác đá tái đa : 210 km/h

QuÁng đ°ßng xe ch¿y (sau mßi lần s¿c đián): 400 km/h

12

Thßi gian có mặt trên thị tr°ßng: ch°a công bá

Dodge Zeo là m¿u xe concept ch¿y đián có tác đá nhanh nhÃt thÁ giới, và theo tuyên bá cāa Dodge cũng là m¿u xe có quãng đ°ßng ch¿y dài nhÃt sau mßi lần s¿c đầy đián Dodge cho biÁt m¿u xe ch¿y đián này cāa họ đ°āc thiÁt kÁ cho những ng°ßi thích công nghá và tác đá cao

- Reva

Công ty ô tô đián Reva Tác đá tái đa : 60 km/h

QuÁng đ°ßng xe ch¿y (sau mßi lần s¿c đián): 80 km/h

Sau hai m°¢i nm sÁn xuÃt, Reva âm thầm trá thành m¿u ô tô ch¿y đián có doanh sá lớn nhÃt thÁ giới, với gần 3.000 chiÁc đã ln bánh trên đ°ßng phá Ân Đá và châu Âu Riêng t¿i London hián có khoÁng 1.000 chiÁc đang đ°āc sử dÿng

Với giá bán 10.000 USD, xe Reva ch¿y bằng nng l°āng lÃy từ bá 8 Ãc quy axít chì, thay vì lo¿i pin lithium-ion sử dÿng ráng rãi hián nay ChiÁc xe có thể ch¿y quãng đ°ßng 80km sau 8 tiÁng s¿c đầy bình Ãc quy KÁ ho¿ch cāa công ty Reva là sÁn xuÃt thêm khoÁng 5.000-6.000 xe trong nm sau

- T¿i Viát Nam th°¢ng hiáu Vinfast vào tháng 10 nm 2021 m¿u xe đián đầu tiên cāa VinFast là VF e34 đã chính thăc đ°āc giới thiáu tới ng°ßi tiêu dùng Viát M¿u C-SUV VF e34 là thành quÁ cāa sự hāp tác giữa VinFast và Pininfarina - Studio nåi tiÁng thÁ giới

VF e34 đ°āc thiÁt kÁ theo ngôn ngữ <Dynamic Balance - Cân bằng đáng= ĐiÃu này đ°āc thể hián rõ qua các đ°ßng nét cāa chiÁc xe, t°āng tr°ng cho sự chuyển đáng h°ớng và phía tr°ớc, tiÁn tới t°¢ng lai Các đ°ßng nét cân đái với nhau t¿o nên sự hài hòa – sự hài hòa với chính chiÁc xe và môi tr°ßng xung quanh

13

Hình 1.6 Xe đißn Vinfast vfe34

VinFast VF e34 có chiÃu dài c¢ sá: 2.610,8 mm, kích th°ớc dài x ráng x cao lần l°āt là 4.300 mm x 1.793 mm x 1.613 mm KhoÁng để chân hàng ghÁ sau là 254mm

Hình 1.7 Hình Ánh khoang nái thÃt vfe34

Há tháng pin đ°āc đặt d°ới sàn xe phái hāp với sự tinh giÁn cāa đáng c¢ đián giúp có thể tái đa không gian nái thÃt, ráng và thoáng đãng h¢n nhiÃu so với dáng vẻ

14

bên ngoài cāa xe KhoÁng tráng đầu á hàng ghÁ sau, khoÁng cách từ đầu gái tới ghÁ tr°ớc cùng khoÁng để chân thÁm chí còn lớn h¢n nhiÃu m¿u sedan h¿ng sang, đÁm bÁo không gian ngãi thoÁi mái cho các hành khách sau trên mọi hành trình

Đáng chú ý là VinFast VF e34 đ°āc trang bị trā lý Áo Vivi sử dÿng tiÁng Viát, cho phép ng°ßi lái điÃu khiển bằng khẩu lánh <Hey VinFast=, với các tác vÿ nh° gọi đián tho¿i rÁnh tay, kiểm tra tình tr¿ng pin, chỉnh điÃu hòa, thay đåi bài hát Trā lý Vivi s¿ hß trā điÃu khiển tÃt cÁ các tính nng trong xe, có khÁ nng học và ghi nhớ thói quen để tự đáng thiÁt lÁp môi tr°ßng trong xe dß chịu nhÃt cho ng°ßi sử dÿng

Hình 1.8 K¿t nối vßi smatphone

Thông qua ăng dÿng trên đián tho¿i thông minh, chā xe có thể thao tác nhiÃu chăc nng và theo dõi tình tr¿ng xe

Và đáng c¢, xe sử dÿng há tháng pin dung l°āng 42 kWh, có khÁ nng cháng n°ớc đ¿t chuẩn IP67 và di chuyển đ°āc quãng đ°ßng khoÁng 285km khi s¿c đầy (có thể điÃu chỉnh để đ¿t khoÁng 300km trong t°¢ng lai) Há tháng pin này cāa xe cung cÃp công suÃt tái đa 110 kW (khoÁng 147 mã lực), t°¢ng đ°¢ng đáng c¢ xng 2.0L, mô-men xoÃn cực đ¿i: 242 Nm, mang đÁn khÁ nng tng tác không đá trß

Ngoài ra, với há tháng pin này, ng°ßi dùng có thể di chuyển đ°āc khoÁng 180 km khi s¿c nhanh khoÁng 18 phút và dß dàng s¿c t¿i nhà và các tr¿m s¿c trên toàn quác với h¢n 40.000 cång s¿c đ°āc lÃp đặt đÁn cuái nm 2021

15

Hián t¿i VinFast có 4 lo¿i trÿ s¿c:

- Trÿ s¿c th°ßng ô tô AC 11kW: đặt t¿i các chung c°, bãi đß xe qua đêm… n¢i khách hàng đß hoặc gửi xe trong thßi gian dài Thßi gian s¿c đ¿t đÁn 70% pin từ 10% là khoÁng 2 tiÁng 10 phút

Hình 1.9 Cáng s¿c của xe

Với há tháng s¿c nhanh, chā xe có thể di chuyển đ°āc khoÁng 180 km khi s¿c 18 phút

16

Các trÿ s¿c xe đián VinFast sử dÿng công nghá Autocharge (nm 2021) và Plug&Charge (từ Q3 2022) theo tiêu chuẩn quác tÁ ISO-15118 mang đÁn trÁi nghiám s¿c dß dàng, đ¢n giÁn và ph°¢ng thăc thanh toán thuÁn tián, bÁo mÁt nhÃt cho khách hàng

Ngoài ra, khách hàng có thể s¿c t¿i nhà với 2 lựa chọn: Bá s¿c di đáng (Portable) - Đây là bá s¿c thiÁt kÁ nhß gọn, mang đ°āc theo xe và có thể s¿c đ°āc bÃt kỳ đâu có å cÃm phù hāp, có 2 lo¿i công suÃt là 3,5kW và 2,2kW, cho thßi gian s¿c đ¿t đÁn 70% pin từ 10% là khoÁng 7 tiÁng và 11 tiÁng tùy lo¿i; và bá s¿c treo t°ßng (Home Charger): Bá s¿c t¿i nhà này cũng đ°āc thiÁt kÁ nhß gọn để gÃn t°ßng, có công suÃt 7,4kW, cho thßi gian s¿c đ¿t đÁn 70% pin từ 10% là khoÁng 3 tiÁng 15 phút

Có thể nói tác đáng cāa ô tô đián và ô tô lai đÁn đßi sáng kinh tÁ xã hái và ô nhißm môi tr°ßng là điÃu không phÁi bàn cãi tuy nhiên để triển khai dián ráng các lo¿i ph°¢ng tián giao thông sử dÿng đián không phÁi trong thßi gian ngÃn mà cần mát lá trình phát triển xuyên suát và có sự vào cuác cāa các cÃp, các ngành các tå chăc và đặc biát là ng°ßi dân

17

CH¯¡NG 2 K¾T CÂU Ô TÔ ĐIÞN VÀ Ô TÔ LAI

Ô tô đián sử dÿng mát đáng c¢ đián cho lực kéo; acquy, pin nhiên liáu cung cÃp nguãn nng l°āng t°¢ng ăng cho đáng c¢ đián

Ô tô đián có nhiÃu °u điểm h¢n các lo¿i ph°¢ng tián sử dÿng đáng c¢ đát trong, chẳng h¿n nh° không phát thÁi khí ô nhißm, hiáu suÃt cao, đác lÁp với nguãn nng l°āng từ dầu mß, yên tĩnh và ho¿t đáng tr¢n tru Các nguyên tÃt ho¿t đáng c¢ bÁn giữa ô tô đián và ph°¢ng tián sử dÿng đáng c¢ đát trong t°¢ng tự nhau.Tuy nhiên, mát sá khác biát giữa ph°¢ng tián sử dÿng đáng c¢ đát trong và ô tô đián, chẳng h¿n nh° sử dÿng mát bãn chăa xng so với nguãn pin, đáng c¢ đát trong so với đáng c¢ đián và khác nhau và yêu cầu truyÃn d¿n

Vào đầu thÁ kỷ 20 các nhà sÁn xuÃt xe cāa Mỹ đã sử dÿng đáng c¢ xng, đián và h¢i n°ớc mát cách song song Họ sớm nhÁn ra rằng hai hay nhiÃu đáng c¢ kÁt hāp l¿i s¿ làm tng tính hiáu quÁ cāa đáng c¢ Và kÁt quÁ cāa giÁ thuyÁt đó là đáng c¢ hybrid (đáng c¢ xng đián) ra đßi vào nm 1905 do mát kỹ s° ng°ßi Mỹ phát minh Thßi kỳ đó phát minh này không đ°āc mÃy ng°ßi quan tâm bái vì đáng c¢ đát trong khi đó còn khá rẻ so với đáng c¢ xng đián có cùng công xuÃt Sau 70 nm, khi cuác khāng hoÁng dầu lửa xÁy ra, vÃn đà tiÁt kiám nhiên liáu mới đ°āc quan tâm nhiÃu và đây chính là lý do để đáng c¢ hybrid đ°āc nghiên cău l¿i Tuy nhiên, 30 nm tr°ớc, do mát sá quy định nên đáng c¢ hybrid đã bị trì hoãn Ngày hôm nay những chiÁc xe nh° Toyota Prius hay Honda Accord lo¿i hybrid đã trá nên phå biÁn, đ°āc nhiÃu ng°ßi tiêu dùng yêu thích Liáu hybrid có phÁi là xu h°ớng cāa xe trong t°¢ng lai? Mát trong những lý do nữa khiÁn hybrid ngày càng đ°āc quan tâm đó là môi tr°ßng sáng Nh° chúng ta biÁt đáng c¢ đát trong s¿ thÁi ra khí carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2) và khí hydro-carbon (HC) ch°a đát, đây là những nhân tá chính gây ô nhißm môi tr°ßng Các hián t°āng nh° sự nóng lên cāa toàn cầu hay hián t°āng <El Nino= xÁy ra mát phần là hÁu quÁ cāa viác sử dÿng đáng c¢ dầu diesel và xng Sự phát triển cāa công nghá hybrid s¿ giúp h¿ giá thành nhiên liáu, theo °ớc

18

tính l°āng xe hybrid đ°āc sÁn xuÃt s¿ tng gÃp đôi mßi nm, mát dự báo rÃt l¿c quan trong t°¢ng lai

2.1 K¿t cÃu ô tô đißn

Tr°ớc đây, các xe đián chā yÁu đ°āc chuyển đåi từ các ô tô thông th°ßng bằng cách thay thÁ đáng c¢ đát trong và thùng nhiên liáu với mát đáng c¢ đián và pin trong khi giữ l¿i tÃt cÁ các thành phần khác, nh° trong hình 2.1 Nh°āc điểm nh°: khái l°āng lớn, tính linh ho¿t và hiáu suÃt thÃt là những nguyên nhân làm cho xe đián khó áp dÿng ráng rãi Hián nay, ô tô hián đ¿i đ°āc t¿o ra có chā ý dựa vào nguyên bÁn cāa thân và khung s°ßn đ°āc thiÁt kÁ riêng ĐiÃu này đáp ăng các yêu cầu và cÃu trúc duy nhÃt cho ô tô và làm cho các nguãn đáng lực đẩy bằng đián đ°āc sử dÿng linh ho¿t h¢n

Hình 2.1 Ô tô đißn cá điển

Mát ô tô đián c¢ bÁn đ°āc minh họa trong hình 2.1 Nó bao gãm ba há tháng chā yÁu: há đáng lực đián, há tháng nng l°āng, và há tháng phÿ trā

Há đáng lực đián bao gãm: há tháng điÃu khiển xe, bá chuyển đåi đián, các đáng c¢ đián, truyÃn đáng c¢ khí, và bánh chā đáng

Há tháng nng l°āng bao gãm nguãn nng l°āng bá phÁn quÁn lý nng l°āng, và bá phÁn tiÁp nng l°āng đián

Há tháng phÿ trā bao gãm trā lực lái, điÃu hòa, nguãn cung cÃp nng l°āng phÿ trā

19

Dựa trên các yÁu tá đầu vào điÃu khiển từ chân ga và bàn đ¿p phanh, há tháng điÃu khiển xe cung cÃp tín hiáu đián thích hāp cho bá chuyển đåi nng l°āng đián có chăc nng điÃu chỉnh dòng đián giữa đián đáng c¢ và nguãn nng l°āng Những nguãn nng l°āng đ°āc tái sinh trong quá trình phanh có thể đ°āc n¿p vào nguãn nng l°āng chính Hầu hÁt pin EV dß dàng có khÁ nng tiÁp nhÁn nguãn nng l°āng tái sinh này

Hình 2.2 S¢ đß nguyên lý ô tô đißn hißn đ¿i

20

Hình 2.3 S¢ đß cÃu t¿o ô tô đißn hißn đ¿i

Bá phÁn quÁn lý nng l°āng cùng với bá phÁn điÃu khiển kiểm soát ho¿t đáng phanh tái sinh và phÿc hãi nng l°āng cāa nó Nó cũng kÁt hāp với các bá phÁn tiÁp nng l°āng để kiểm soát quá trình này và giám sát viác sử dÿng các nguãn nng l°āng

Nguãn cung cÃp nng l°āng phÿ có chăc nng cung cÃp nng l°āng cần thiÁt với các đián áp khác nhau cho tÃt cÁ các thành phần phÿ cāa xe nh°: điÃu hòa không khí, trā lực lái, há tháng đèn chiÁu sáng…

Có nhiÃu lo¿i EV có thể cÃu t¿o khác nhau do các biÁn thể dựa trên đặc điểm cāa đáng lực đián và các nguãn nng l°āng, nh° trong hình 2.4

21

Hình 2.4 CÃu hình các lo¿i ô tô đißn

M: động cơ điện; HS: hộp sß; VS: truyền lực chính và vi sai; GT: hộp giảm tßc

a Hình 2.4a cho thÃy hình thăc đầu tiên cāa xe đián, trong đó mát đáng c¢ đián thay thÁ cho đáng c¢ đát trong cāa mát chiÁc xe thông th°ßng Nó bao gãm mát đáng c¢ đián, mát ly hāp, háp sá, và mát bá vi sai Khớp ly hāp và háp sá có thể đ°āc thay thÁ bằng háp sá tự đáng

b Với mát đáng c¢ đián có công suÃt liên tÿc trong mát ph¿m vi tác đá dài, mát tỉ sá truyÃn cá định có thể thay thÁ cho háp sá nhiÃu cÃp và giÁm bớt sự cần thiÁt cāa mát ly hāp CÃu hình này không chỉ làm giÁm kích th°ớc và trọng l°āng cāa truyÃn đáng c¢ khí, nó cũng đ¢n giÁn hoá cho con ng°ßi trong viác điÃu khiển xe bái vì sự thay đåi tỉ sá truyÃn là không cần thiÁt

22

c T°¢ng tự nh° hình (b), đáng c¢ đián, cặp bánh rng cá định và bá vi sai có thể đ°āc bá trí tích hāp thành cÿm trong khoÁng giữa hai bán trÿc bánh xe chā đáng Viác điÃu khiển càng đ¢n giÁn và chÃc chÃn

d Trong hình 2.4d, truyÃn đáng vi sai đ°āc thay thÁ bằng cách sử dÿng hai đáng c¢ đián Mßi đáng c¢ d¿n đáng mát bánh xe và ho¿t đáng á mát tác đá khác nhau khi chiÁc xe chuyển h°ớng hay quay vòng

e Nhằm tiÁp tÿc đ¢n giÁn hóa viác điÃu khiển xe, đáng c¢ có thể đ°āc đặt phía trong mát bánh xe Mát cặp bánh rng nhß đ°āc đặt trong bánh xe để giÁm tác đá và nâng cao mô-men đáng c¢

f Lo¿i bß hoàn toàn truyÃn đáng bánh rng giữa đáng c¢ đián và bánh xe chā đáng, đầu ra roto cāa mát đáng c¢ đián tác đá thÃp đặt bên trong bánh xe có thể đ°āc kÁt nái trực tiÁp với các bánh xe Viác kiểm soát tác đá cāa đáng c¢ đián t°¢ng đ°¢ng với viác kiểm soát tác đá cāa bánh xe, và vì thÁ tác đá cāa xe đ°āc điÃu khiển Tuy nhiên, viác sÃp xÁp đòi hßi các đáng c¢ đián phÁi có mát mô-men xoÃn cao h¢n để khái đáng và tng tác xe

* CÃu trúc hß thống truyÁn lāc ô tô đißn

23

Hình 2.5 CÃu trúc các ph°¢ng án bố trí hß thống truyÁn lāc ô tô đißn

Phương án 1: Hệ thßng truyền lực dùng 1 động cơ điện thay thế vị trí của động cơ đßt trong

Hình 2.6 Ph°¢ng án dùng háp số c¢ khí

Có thiÁt kÁ giáng nh° há tháng trong ô tô đáng c¢ đát trong, đáng c¢ đát trong đ°āc thay thÁ bằng đáng c¢ đián đặt á vị trí trung tâm Đáng c¢ đián truyÃn công suÃt đÁn bánh xe chā đáng cầu sau thông qua háp sá 1 cÃp hoặc nhiÃu cÃp và bá truyÃn lực chính, vi sai;

24

Cần phÁi lÃp đặt bá nguãn Ãc quy cung cÃp nng l°āng cho ô tô đián ho¿t đáng; Làm cho há tháng truyÃn lực phăc t¿p, có khái l°āng lớn, kích th°ớc lớn; LÃp đặt các há tháng khác rÃt khó khn đãng thßi làm tng giá thành cāa ô tô; Ph°¢ng án này thích hāp với các lo¿i ô tô có yêu cầu lớn và tác đá hay và khÁ nng tng tác trong thßi gian ngÃn nhÃt Đái với ô tô trong thiÁt kÁ không yêu cầu lớn và tác đá cāa xe và giÁm giá cÁ thÃp nhÃt thì ph°¢ng án này không khÁ thi

Phương án 2: Hệ thßng truyền lực dùng 1 động cơ điện dẫn động bánh xe thông qua truyền lực chính và vi sai

Viác điÃu khiển tác đá ô tô bằng cách điÃu khiển tác đá đáng c¢ đián

Phương án 3: Hệ thßng truyền lực dùng 2 động cơ dẫn động 2 bánh xe độc l¿p thông qua hộp giảm tßc

25

Hình 2.8 Ph°¢ng án hß thống truyÁn lāc dùng 2 đáng c¢ d¿n đáng 2 bánh xe đác lÁp thông qua háp giÁm tốc

Bá vi sai có thể đ°āc lo¿i bß bằng cách cho mßi đáng c¢ d¿n đáng mát bên bánh xe dùng 1 cặp bánh rng đ¢n giÁn hoặc dùng bá truyÃn đai rng Mô men xoÃn cần phÁi đ°āc cân bằng cho mßi bánh xe bằng bá điÃu khiển đián tử Há tháng này có lāi thÁ là chiÁm ít không gian bên trong xe, tuy nhiên nó cần bá điÃu khiển đián tử phăc t¿p h¢n

Ngoài ra khi dùng 2 đáng c¢ có công suÃt nhß h¢n có giá thành cao h¢n mát đáng c¢ làm cho giá thành chung cāa ô tô tng lên

Phương án 4: Hệ thßng truyền lực dùng 2 động cơ dẫn động trực tiếp cho 2 bánh xe độc l¿p

Hình 2.9 Ph°¢ng án hß thống truyÁn lāc dùng 2 đáng c¢ d¿n đáng trāc ti¿p cho 2 bánh xe đác lÁp

26

Đáng c¢ đián có thể đặt ngoài hoặc đặt trong bánh xe Các đáng c¢ đián đặt trong bánh xe đ°āc các nhà sÁn xuÃt chÁ t¿o sẵn, phần tĩnh cāa đáng c¢ đ°āc gÃn với trÿc bánh xe, phần đáng cāa đáng c¢ đ°āc gÃn với bánh xe;

Há tháng này có những tiÃm nng rÃt lớn, hiáu quÁ truyÃn tÁi cāa nó là 100% Do không bị mÃt mát công suÃt cho các bá truyÃn c¢ khí;

Tuy nhiên đáng c¢ này cần có mô men xoÃn t°¢ng đái lớn để khái đáng xe và gia tng tác đá cho xe;

Ph°¢ng pháp truyÃn đáng này phå biÁn á xe máy đián và xe đ¿p đián Đặt đáng c¢ á mßi bánh d¿n đáng cāa xe s¿ tiÁt kiám đ°āc không gian trên xe, tuy nhiên nó Ánh h°áng đÁn bá trí há tháng treo Ngoài ra, đáng c¢ có thiÁt kÁ đặc biát và sá l°āng đáng c¢ nhiÃu làm giá thành cāa xe cao h¢n

Hình 2.10 Đáng c¢ đißn bố trí trong bánh xe

27

Hình 2.11 K¿t cÃu đáng c¢ đißn bố trí trong bánh xe đác lÁp

Hình 2.12 Mát số dòng xe đißn trên th¿ gißi

29

Hình 2.15 Ô tô đißn tÁi cẩu

Hián t¿i có rÃt nhiÃu lo¿i xe đián đang đ°āc sÁn xuÃt Phå biÁn nhÃt là Modec, Edison và Newton từ Smith Electric; Xe tÁi Hytruck, Boulder EV, EVI MD cāa Electric Vehicle International; xe tÁi Renault D EV, xe đián Renault Maxity; Mitsubishi Fuso Canter E-Cell; …

Hình 2.16 Xe khách đißn

30

Hình 2.17 Xe đißn chở hác sinh

Hình 2.18 CÃu trúc xe đißn chở hác sinh

31 2.2 Ô tô lai ( hybrid)

Tại sao xe lai ( Hybrid) lại xuất hiện tại thời điểm này?

- Tiêu thÿ nng l°āng toàn cầu đang tng cao

Hình 2.19 Biểu đß tiêu thā dầu đ¿n năm 2030

- Hián t°āng trái đÃt nóng lên do khí CO2

Hình 2.20 Biểu đß thể hißn sā tăng tr°ởng nßng đá CO2 theo năm

32

- Công nghá xe lai là công nghá cát lõi để phát triển xe < ECO – CAR= lý t°áng

Hình 2.21 Māc tiêu phát triển ô tô t°¢ng lai

Hình 2.22 S¢ đß nguyên lý ô tô lai

Trong tiÁng Anh, chữ <hybrid= có nghĩa là tå hāp Ô tô hybrid là dòng xe sử dÿng đáng c¢ tå hāp Đáng c¢ hybrid là lo¿i đáng c¢ kÁt hāp giữa đáng c¢ ch¿y bằng

33

nng l°āng thông th°ßng với đáng c¢ đián lÃy nng l°āng đián từ mát Ãc quy đặc biát Nhß vÁy mà đáng c¢ này có thể tiÁt kiám đ°āc nhiên liáu khi vÁn hành bằng đáng c¢ đián đãng thßi tái sinh đ°āc nng l°āng đián để dùng khi cần thiÁt VÁy bí mÁt cāa công nghá hybrid là gì? T¿i sao nó đem l¿i thành công cho nhiÃu hãng xe ăng dÿng công nghá này?

Hình 2.23 Mô hình ho¿t đáng của xe lai

34

Hình 2.24 Lßch sử ra đái của mát số tên tuái xe lai trên th¿ gißi

Hình 2.25 Doanh số bán xe lai trên th¿ gißi

35

* Một số xe làm lên th°¡ng hiệu cÿa dòng xe Hybrid

Hình 2.26 Hình Ánh xe Lexus RX400h ( Hybrid)

Hình 2.27 Hình Ánh xe Toyota Prius

36

Hình 2.28 Hình Ánh xe Toyota Corolla Cross

Hình 2.29 Đánh giá mức tiêu thā nhiên lißu của xe Toyota Cross

37

Hình 2.30 Đánh giá mức đá phát thÁi CO2 của xe Toyota Cross

Ngoài ra:

- Honda Insight - chiÁc hybrid đầu tiên đ°āc bán t¿i thị tr°ßng Mỹ

- Honda Civic Hybrid - trông không khác gì so với Civic phiên bÁn th°ßng - Audi Q7 hybrid

- Ford Escape hybrid ThÁm chí công nghá hybrid đã b°ớc vào thÁ giới xe máy, khái đầu cho xu h°ớng này là Piaggio với chiÁc MP3 Hybird với đáng c¢ 125cc so với 250cc á phiên bÁn th°ßng ChiÁc xe này s¿ có mặt trên thị tr°ßng vào nm 2009, nguyên tÃc ho¿t đáng cũng giáng nh° đáng c¢ hybrid trên ô tô

38

2.2.1 Ô tô lai nối tiếp

à há tháng này, các bánh xe chā đáng đ°āc d¿n đáng nhß mát mô t¢ đián, đáng c¢ chính cāa xe chỉ làm mát nhiám vÿ duy nhÃt là làm quay máy phát đián để cÃp đián cho đáng c¢ và n¿p đián cho Ãc quy chính cāa xe

Hình 2.31 S¢ đß nguyên lý ô tô lai nối ti¿p

Đáng c¢ đát trong kéo máy phát đián để phát sinh ra đián nng n¿p cho Ãc quy hoặc cung cÃp cho đáng c¢ đián

Đáng c¢ đián truyÃn lực đÁn các bánh xe chā đáng và có vai trò nh° mát máy phát đián ( tái sinh nng l°āng) và thực hián quá trình phanh

39

- Làm đ¢n giÁn hoá viác điÃu khiển - KhÁ nng tng tác tát

*Nh°ÿc điểm:

- Kích th°ớc dung tích Ãc quy lớn h¢n so với s¢ đã song song

- Nng l°āng bị biÁn đåi nhiÃu lần: Nhiát nng c¢ nng đián nng c¢ nng

- Đáng c¢ kéo phÁi có kích th°ớc lớn vì là đáng c¢ duy nhÃt t¿o ra chuyển đáng

- KÁt cÃu cãng kÃnh

2.2.2 Ô tô lai song song

Đáng c¢ chính làm nhiám vÿ chā yÁu là d¿n đáng cho các bánh xe chā đáng, đãng thßi truyÃn chuyển đáng đÁn máy phát để n¿p đián cho Ãc quy Mô t¢ đián s¿ hß trā trong tr°ßng hāp xe cần tng tác nhß vÁy mà có thể tiÁt kiám đ°āc nhiên liáu

Dòng nng l°āng truyÃn tới bánh xe chā đáng đi song song CÁ đáng c¢ đát trong và đáng c¢ đián cùng truyÃn lực tới trÿc bánh xe chā đáng với măc đá tuỳ theo các điÃu kián ho¿t đáng khác nhau đáng c¢ đát trong đóng vai trò là nguãn nng l°āng truyÃn mô men chính còn mô t¢ đián chỉ đóng vai trò trā giúp khi tng tác hoặc v°āt dác

Kiểu này không cần dùng máy phát đián riêng do đáng c¢ đián có khÁ nng ho¿t đáng á các chÁ đá s¿ làm nhiám vÿ n¿p đián cho Ãc quy trong các chÁ đá ho¿t đáng bình th°ßng, ít tån thÃt cho các c¢ cÃu truyÃn đáng trung gian, nó có thể khái đáng đáng c¢ đát trong và dùng nh° mát máy phát đián để n¿p đián cho Ãc quy

*¯u điểm:

- Có khÁ nng tng công suÃt do dùng cÁ hai lo¿i đáng c¢ kéo

- Măc đá ho¿t đáng cāa đáng c¢ đián ít h¢n đáng c¢ đát trong nên dung l°āng bình Ãc quy nhß và gọn nhẹ, trọng l°āng bÁn thân cāa xe nhẹ h¢n so với kiểu ghép nái tiÁp và hßn hāp

40 *Nh°ÿc điểm:

- Đáng c¢ đián, bá phÁn điÃu khiển đáng c¢ đián có kÁt cÃu phăc t¿p, giá thành đÃt

- Đáng c¢ đát trong phÁi thiÁt kÁ công suÃt lớn h¢n kiểu lai nái tiÁp - Tính thân thián môi tr°ßng và kinh tÁ nhiên liáu không cao

Hình 2.32 S¢ đß nguyên lý ô tô lai song song

Hình 2.33 S¢ đß nguyên lý ô tô lai song song sử dāng bá k¿t nối mô men sau háp số