Chƣơng 3 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA XE ĐIỆN
3.1 Cấu tạo chung của xe điện
3.1.1 Các kiểu bố trí động cơ trên xe điện
Tùy vào phân khúc xe và nhu cầu sử dụng của khách hàng mà các nhà sản xuất lựa chọn cách bố trí động cơ điện khác nhau. Cấu hình xe điện có thể sử dụng một hoặc nhiều động cơ điện, truyền động gián tiếp hoặc trực tiếp để tạo ra các hệ thống truyền lực khác nhau. Có một số ví dụ về bố trí động cơ trong truyền động xe điện đƣợc trình bày sau đây.
Hình 3.2: Mơ hình bố trí một động cơ truyền động cầu sau [4]
Đây là kiểu bố trí cơ bản nhất cho một chiếc ơ tơ điện. Cấu hình hệ thống này bao gồm: một động cơ điện (Electric Motor - EM) làm nhiệm vụ truyền động cho bánh xe. Động cơ điện có thể là loại đồng bộ 3 pha, hoặc không đồng bộ 3 pha, động cơ phải kết nối với hộp số để giảm tốc độ động cơ để phù hợp với tốc độ bánh xe. Tuy nhiên, nó cần một bộ vi sai để điều chỉnh tốc độ tƣơng đối của các bánh xe lái xe để vào cua. Bộ biến tần Inverter giúp biến chuyển dòng điện DC/AC giúp động cơ điện hoạt động. Pin là nguồn cung cấp năng lƣợng cho xe điện và nó cũng là trái tim của xe điện [4].
16
Hình 3.3: Mơ hình bố trí hai động cơ truyền động AWD [4]
Kiểu hệ thống truyền động với hai động cơ điện riêng lẻ đƣợc đặt phía trƣớc và phía sau của xe tạo thành hệ thống dẫn động bốn bánh (AWD). Kiểu truyền động này giúp xe điện có thể kiểm soát lực kéo trong điều kiện trơn trƣợt, cùng với đó là việc kiểm sốt mơ-men xoắn, hiệu suất và xử lí các bánh xe khi vào cua, đỗ xe một cách hiệu quả. Tuy nhiên đi kèm với những điều đó là chi phí, trọng lƣợng và độ phức tạp tăng thêm. Đây là kiểu truyền động đƣợc sủa dụng cho dòng Tesla Model S của Tesla.
Có thể thấy ngay nay, hệ thống truyền động của EV so với dòng xe truyền thống đơn giản hơn bằng việc loại bỏ dần các phần tử cơ khí (vi sai, hộp số, trục truyền động,..) giữa động cơ điện và bánh xe chủ động. Động cơ điện có thể đƣợc đặt cạnh bánh xe và sử dụng một hệ bánh răng hành tinh đƣợc dùng để giảm tốc độ động cơ xuống và tăng mơ- men kéo cho động cơ.
17
Hình 3.4: Mơ hình bố trí hai động cơ cho 2 bánh xe riêng biệt [4]
Đây là kiểu hệ thống truyền động với việc sử dụng hai động cơ điện độc lập để điều khiển các bánh xe riêng biệt. Nhƣ thể hiện trong hình 3.4, gồm hai động cơ điện, hai bộ bộ biến tần (Inverter) và hai hộp số tùy chọn tùy thuộc vào việc sử dụng dẫn động trực tiếp hay không. Khi hai động cơ đƣợc điều khiển độc lập điều này giúp nhà sản xuất loại bỏ đƣợc bộ vi sai, sự giả lập vi sai có thể đƣợc thực hiện bằng phần mềm điện tử, do đó loại bỏ cồng kềnh và nặng nề [4].
Hơn nữa, có thể thay thế các thành phần cơ khí giữa động cơ điện và bánh xe chủ động bằng cách đặt đầu ra rotor của động điện tốc độ thấp trong bánh xe chủ động và dẫn động bánh xe trực tiếp. Điều khiển tốc độ động cơ điện tức là điều khiển tốc độ bánh xe và do đó điều khiển tốc độ xe. Tuy nhiên, sự bố trí này yêu cầu động điện phải có mơ- men xoắn cao để khởi động và tăng tốc cho xe.
18
Hình 3.5: Kiểu truyền động motor đặt trong bánh xe [4]
Kiểu truyền động đang đƣợc phát triển đó là động cơ đặt trong bánh xe. Kiểu truyền động này giúp loại bỏ những chi tiết hệ truyền động thông thƣờng nhƣ hộp số, vi sai; đồng thời giải phóng khơng gian giữa các bánh xe, trọng lƣợng toàn bộ xe giảm xuống. Việc loại bỏ hộp số giảm lực ma sát từ 6-8% so với hệ dẫn động điện truyền thống. Quá trình tăng hay giảm tốc đều hiệu quả hơn. Tuy nhiên, công nghệ chắc chắn cũng đắt đỏ hơn hệ truyền động xe điện thông thƣờng.