CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về ô tô điện 1.1 Ô tô điện là gì Cũng giống như các loại ô tô khác, ô tô điện có hình dáng kích thước tương đương với các dạng ô tô sử dụng động cơ xăng, dầu. Các xe ô tô chạy hoàn toàn bằng điện (EV) đều được trang bị một hoặc nhiều motor điện thay thế cho động cơ đốt trong.
Những chiếc xe này sử dụng một bộ nguồn ắc quy kéo để truyền năng lượng cho motor điện và phải được cắm ở các trạm sạc hoặc điện lưới. Bởi vì chạy bằng điện cho nên phương tiện không có khí thải và lược bỏ đi những bộ phận của hệ thống nhiên liệu lỏng thông thường như bình nhiên liệu, bơm nhiên liệu, đường ống nhiên liệu. Chính vì vậy phát minh này đã giúp cải thiện ô nhiễm môi trường một cách hiệu quả, tiết kiệm được nhiều nhiên liệu, dễ sử dụng và phù hợp với nhu cầu của người sử dụng.2 Lịch sử hình thành và phát triển Xe điện là xe sử dụng 1 động cơ điện để dẫn động thay vì 1 động cơ đốt trong. Xe SVTH: NÔNG PHƯỚC THẠNH 3 KTOTO1_K59 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.
TRẦN VĂN NHƯ điện được biết đến như là 1 xe không gây ô nhiễm (Zero Emission Vehicle). Trong những năm gần đây, xe điện được chú ý nhiều khi mà vấn đề môi trường ngày càng được quan tâm. Tuy nhiên, làm sao để kéo dài thời gian hoạt động hay quãng đường di chuyển của nó là 1 bài toán khó. Chiếc xe điện đầu tiên được chế tạo vào năm 1881 do kỹ sư người Pháp Gustave Trouve.
Nó chỉ đạt tốc độ 15 km/h và trong phạm vi 16 km. Năm 1864, cuộc đua từ Paris đến Rouen đã làm thay đổi tất cả: quãng đường dài 1135 km được chạy trong thời gian 48 giờ 53 phút với tốc độ trung bình 23. Công chúng bắt đầu quan tâm tới xe không ngựa kéo hoặc là ô tô theo cách gọi hiện nay. Pháp và Anh là 2 nước đầu tiên đưa xe điện vào trong hệ thống giao thông vào cuối thể kỷ 19, còn Bỉ là nước đầu tiên chế tạo được chiếc xe đua chạy điện mang tên “La Jamais Contente” vào năm 1899 được thiết kế bởi Cammelle Jénatzy có thể đạt đến vận tốc 50km/h.2: La Jamais Contente (1899) Hình 1.3: Detroit (1918) Giai đoạn đầu thế kỷ 20 đánh dấu sự lép vế hoàn toàn của xe điện so với xe chạy xăng do mấy nguyên nhân: + Việc tìm ra dầu thô ở Texas làm giảm giá dầu trên thế giới + Do yêu cầu của việc phát triển kinh tế, xe phải chạy được quãng đường dài hơn + Charles Kettering đã phát minh ra bộ chế khởi động cho xe chạy xăng + Henry Ford đã phát minh ra các động cơ đốt trong có giá thành hạ Năm 1928, mỗi chiếc xe điện có giá khoảng 1750 USD trong khi mỗi chiếc xe chạy xăng chỉ có giá khoảng 650 USD.
Đến năm 1935, xe điện gần như biến mất vì sự phát triển quá mạnh mẽ của các xe sử dụng xăng. SVTH: NÔNG PHƯỚC THẠNH 4 KTOTO1_K59 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS. TRẦN VĂN NHƯ Hình 1.5: Elcar (1974) Giai đoạn từ năm 1990 đến nay, xe điện đã có những bước tiến rõ rệt trên nhiều mặt. Năm 1990, chiếc Ford Ecostar đã đạt được vận tốc khoảng 110km/h và có khả năng tăng tốc từ 0 đến 80km/h chỉ trong 12 giây.
Hãng General Motors cũng đưa ra loại xe ô tô điện EV1 có thể đạt đến tốc độ khoảng 128km/h và có thể tăng tốc từ 0 lên 80km/h trong 10 giây. Vấn đề năng lượng cho xe điện cũng được cải tiến đáng kể từ khi loại pin nhẹ Lithium – Ion được chế tạo thành công. Cho đến nay ngành công nghiệp ôtô điện đã có những bước phát triển rõ rệt có thể thấy như tốc độ tối đa và khả năng tăng tốc của xe được cải thiện đáng kể.Vấn đề về năng lượng cho xe không còn quá vất vả nhờ việc sử dụng pin nhẹ Lithium - Ion. Tính thời trang cũng được các nhà thiết kế xe lưu tâm với nhiều mẫu mã sang trọng và bắt mắt.3 Cấu tạo và nguyên lý vận hành của ô tô điện Ắc quy phụ: Trên một chiếc xe truyền động bằng điện, nguồn pin phụ cung cấp năng lượng cho các thiết bị trên xe hoạt động.
Cổng sạc: Cổng sạc cho phép người dùng kết nối phương tiện với nguồn điện bên ngoài để sạc ắc quy. Bộ chuyển đổi DC/DC: Thiết bị này chuyển đổi nguồn DC áp cao từ ắc quy thành nguồn DC áp thấp cần thiết để các thiết bị trên xe hoạt động và sạc lại cho ắc quy phụ. SVTH: NÔNG PHƯỚC THẠNH 5 KTOTO1_K59 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS. TRẦN VĂN NHƯ Động cơ điện/motor điện: Xe ô tô điện sử dụng năng lượng từ bộ nguồn ắc quy, motor này dẫn động các bánh xe.
Một số phương tiện khác còn sử dụng tổ hợp động cơ và máy phát (motor generators) thực hiện cả 2 chức năng truyền động và tái sinh năng lượng.6: Đặc tính động cơ điện Bộ sạc trên xe (Onboard Charger): Nó sử dụng nguồn điện AC được cung cấp qua cổng sạc và chuyển đổi chúng thành nguồn DC để sạc cho bình ắc quy. Bộ phận này theo dõi các thông số của ắc quy như điện áp, nhiệt độ, dòng và trạng thái sạc. Bộ điều khiển điện tử công suất (Power Electronics Controller): Bộ phận này quản lý dòng điện năng được cung cấp từ ắc quy, điều khiển tốc độ quay của motor điện và moment xoắn mà nó tạo ra. Hệ thống làm mát (Thermat System): Hệ thống này giúp xe ô tô điện duy trì một phạm vi nhiệt độ thích hợp cho động cơ/motor điện và các bộ phận khác.
Bộ ắc quy kéo: Lưu trữ điện để cung cấp tới motor. SVTH: NÔNG PHƯỚC THẠNH 6 KTOTO1_K59 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS. TRẦN VĂN NHƯ Truyền động (điện) – Transmission (Electric) Hình 1.7: Sơ đồ bố trí trên ô tô điện Hình 1.8 là sơ đồ bố trí đơn giản của ô tô điện với hệ thống pin, bộ chuyển đổi điện, động cơ điện và hệ thống truyền lực.8: Hệ thống truyền lực điện tổng quát Hệ thống truyền lực của ô tô điện không đơn giản chỉ là về mặt cơ khí nguyên bản đã được cải tiến mà để đáp ứng được yêu cầu sử dụng và tăng hiệu quả làm việc của ô tô điện, nó cần phải có một hệ thống điều khiển điện điện tử yêu cầu độ chính xác cao, xử lý được hầu hết các điều kiện lái khi xe di chuyển trên đường. Hệ thống truyền lực điện trên xe bao gồm 2 phần chính đó là : hệ cơ- điện và hệ điều khiển và quản lý năng SVTH: NÔNG PHƯỚC THẠNH 7 KTOTO1_K59 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.
TRẦN VĂN NHƯ lượng. Hệ cơ - điện gồm có nguồn giự trữ năng lượng, bộ chuyển đổi năng lượng điện, động cơ điện, hệ truyền lực cơ khí. Hệ điều khiển và quản lý năng lượng gồm có bộ điều khiển xe, bộ điều khiển nguồn năng lượng. Dựa vào các tín hiệu đầu vào điều khiển từ bàn đạp ga và phanh, bộ điều khiển xe cung cấp các tín hiệu điều khiển thích hợp từ nguồn điện đến bộ chuyển đổi năng lượng điện, có chức năng điều chỉnh dòng điện giữa động cơ và nguồn năng lượng.
Dòng điện công suất ngược là do phanh tái sinh tái tạo EV và năng lượng tái tạo này có thể được phục hồi thành năng lượng điện, miễn là năng lượng này có thể chuyển đổi ngược lại và tiếp nhận và dự trữ tại Pin. Hầu hết các Pin EV và siêu tụ điện đều có khả năng tiếp nhận nguồn năng lượng tái tạo. Bộ phận quản lý năng lượng phối hợp với bộ phận điều khiển xe để thực hiện quá trình phanh tái tạo năng lượng. Bộ tiếp nhiên liệu cũng được giám sát bởi bộ phận quản lý năng lượng để theo dõi khả năng sử dụng năng lượng.4 Các mẫu ô tô điện phổ biến và phát triển trên thế giới - Tesla Model S Hình 1.9: Tesla Model S mẫu xe ô tô điện tốt nhất hiện nay Tesla là một trong những hãng xe chuyên sản xuất xe ô tô điện nổi tiếng khắp thế giới.
Tesla Model S là mẫu xe ô tô điện đầu tiên mà hãng này sản xuất, mẫu xe hơi SVTH: NÔNG PHƯỚC THẠNH 8 KTOTO1_K59 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS. TRẦN VĂN NHƯ chạy bằng điện này cũng nhận được rất nhiều những giải thưởng cho riêng mình. Đã có khá nhiều cá nhân nhập khẩu mẫu xe này về Việt Nam để sử dụng. Xe ô tô điện Tesla Model S sở hữu kích thước dài x rộng x cao lần lượt là 4978 x 2189 x 1435mm Chiều dài cơ sở đạt 2959mm.
Tổng quan ngoại thất Tesla Model S sở hữu diện mạo thanh lịch và mượt mà đúng chuẩn các dòng xe Sedan. Do xe ô tô điện không cần phải thiết kế tản nhiệt nên đầu xe thường được sử dụng để đặt logo khẳng định thương hiệu và Tesla Model S cũng vậy. Nắp capo của xe được trang trí 2 đường dập nổi hai bên tăng tính khí động cho xe. Thân xe Tesla Model S khá hiện đại với tay nắm cửa ẩn vào bên trong, nổi bật nhất là bộ lazang cỡ lớn với 10 chấu đơn rất thể thao.10: Đuôi xe Tesla thanh lịch và gọn gàng Khoang nội thất của xe ô tô điện Tesla Model S cũng khá đơn giản, tất cả hầu như được tích hợp vào màn hình cảm ứng 17 inch nâng cao tính hiện đại của xe.
Bên trên bảng taplo chỉ xuất hiện cổng gió điều hòa và màn hình cảm ứng. Ngoài ra, xe ô tô điện của Mỹ được trang bị vô lăng 3 chấu bọc da và tích hợp nút bấm chức năng giúp SVTH: NÔNG PHƯỚC THẠNH 9 KTOTO1_K59 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS. TRẦN VĂN NHƯ lái xe an toàn hơn. Trang bị tiện nghi trên Tesla Model S có thể kể đến như: Màn hình cảm ứng 17 inch, điều hòa tự động/lọc không khí tiêu chuẩn HEPA, kết nối Bluetooth/USB/Radio, định vị, dàn âm thanh 7-12 loa tùy phiên bản.
Động cơ sử dụng trên xe ô tô điện Tesla Model S có thể di chuyển tối đa 315 mã lực, moment xoắn cực đại 441 Nm. Xe có thể di chuyển được tối đa 473 km cho 1 lần sạc.11: Khoang nội thất đơn giản, hiện đại - Kia Soul EV Hình 1.12: Kia Soul EV – Xe ô tô điện của Hàn Quốc Thực sự phải công nhận một điều rằng từ năm 2020 đến thời điểm hiện tại, những SVTH: NÔNG PHƯỚC THẠNH 10 KTOTO1_K59 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS. TRẦN VĂN NHƯ mẫu xe ô tô do KIA sản xuất rất đẹp về mẫu mã, kiểu sáng thiết kế.