Các loại động cơ sử dụng cho ô tô điện

Theo dự báo của tạp chí Discovery, ô tô điện là 1 trong 5 công nghệ bùng nổ trong năm 2011. Ban biên tập xin giới thiệu với bạn đọc loạt bài viết về ô tô điện. Dưới đây là bài báo thứ hai, bài thứ nhất được in trong tạp chí số tháng 05/2011. Thay vì sử dụng động cơ đốt trong (Internal Combustion Engine), ô tô điện được truyền động bằng động cơ điện. Trong bài báo này, trước tiên những ưu điểm của động cơ điện so với động cơ đốt trong và yêu cầu của động...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Các loại động cơ sử dụng cho ô tô điện Các loại động cơ sử dụng cho ô tô điệnTheo dự báo của tạp chí Discovery, ô tô điện là 1 trong 5 công nghệ bùng nổ trong năm2011. Ban biên tập xin giới thiệu với bạn đọc loạt bài viết về ô tô điện. Dưới đây là bàibáo thứ hai, bài thứ nhất được in trong tạp chí số tháng 05/2011.Thay vì sử dụng động cơ đốt trong (Internal Combustion Engine), ô tô điện được truyềnđộng bằng động cơ điện. Trong bài báo này, trước tiên những ưu điểm của động cơ điệnso với động cơ đốt trong và yêu cầu của động cơ cho ô tô điện sẽ được làm rõ. Sau đó,các tác giả giới thiệu và phân tích ưu, nhược điểm, khả năng ứng dụng của một số loạiđộng cơ đã, đang và sẽ được sử dụng cho ô tô điện. Một số kiến thức chuyên môn có thểkhó hiểu đối với những bạn đọc không cùng chuyên ngành, chúng tôi cố gắng diễn giảichúng một cách trực quan, dễ hiểu. Khi cần tìm hiểu sâu, bạn đọc có thể tham khảonhững tài liệu được liệt kê ở cuối bài báo.1. Ưu điểm của động cơ điệnĐộng cơ điện không sử dụng nhiên liệu đốt(xăng, dầu) và không thải ra khí carbonic gâyô nhiễm môi trường – đó là ưu điểm hiểnnhiên so với động cơ đốt trong. Bên cạnh đó,động cơ điện còn có những ưu điểm vượt trộivề khả năng điều khiển, cho phép chúng tasử dụng các phương pháp điều khiển tiên tiến Hình 1. Động cơ in-wheel tích hợp trongđể điều khiển động cơ, qua đó nâng cao chất bánh xe.lượng động học của ô tô điện.a. Khả năng đáp ứng mômen nhanh và chính xácĐộng cơ điện có khả năng đáp ứng mômen nhanh gấp khoảng 100 lần so với động cơ đốttrong [1].b. Có thể sử dụng hai hay bốn động cơ in-wheel lắp trong mỗi bánh xeÔ tô thông thường chỉ có một động cơ đốt trong, động cơ được nối với cầu chủ động (cầutrước, cầu sau hoặc hai cầu) qua trục các-đăng và phân chia mômen cho mỗi bánh xebằng hộp vi sai. Thay vào đó, động cơ điện có thể được tích hợp bên trong các bánh xe(gọi là động cơ in-wheel), do vậy một chiếc ô tô điện có thể có một, hai hoặc bốn động cơtruyền động.Việc tích hợp động cơ trong bánh xe làm thay đổi một cách cơ bản kết cấu cơ khí của ô tôđiện. Hơn thế nữa, điều này cho phép ta điều khiển các bánh xe một cách độc lập từ đódẫn tới khả năng điều khiển chuyển động của xe rất linh hoạt.c. Có thể tính toán dễ dàng và chính xác mômen của động cơ điệnKhác với động cơ đốt trong, ta có thể tính toán, ước lượng một cách chính xác và dễ dàngmômen điện từ của động cơ điện bằng cách đo các thông số về dòng điện và điện áp củađộng cơ. Ước lượng được mômen sẽ giúp ta điều khiển chính xác mômen do động cơsinh ra, từ đó tính toán và điều khiển chính xác lực tác động giữa mặt đường và bánh xe –điều rất khó thực hiện đối với động cơ đốt trong.2. Yêu cầu về động cơ cho ô tô điệnĐộng cơ truyền động cho ô tô điện có những yêu cầu riêng, có những điểm khác so vớiđộng cơ dùng trong công nghiệp. Nhìn chung, loại động cơ này cần có những yêu cầuđược phân tích dưới đây.a. Khối lượng nhẹ, kích thước nhỏ gọn, mật độ công suất lớn.Động cơ truyền động cho ô tô điện thường có công suất từ khoảng 30 kW cho tới 100 kWvà hơn thế nữa. Với công suất này, nếu sử dụng động cơ thông thường trong công nghiệp,khối lượng động cơ sẽ rất lớn, làm tăng tự trọng của xe (khối lượng net), dẫn đến tiêu tốnnăng lượng, giảm quãng đường đi được mỗi lần nạp điện (một thông số rất quan trọngcủa ô tô điện).b. Dải điều chỉnh tốc độ rộng.Xe ô tô thông thường có dải tốc độ từ 0 đến khoảng 150 km/h, điều này đòi hỏi động cơphải hoạt động trong một dải tốc độ rất rộng.c. Đặc tính làm việc phù hợp với đặc tínhcủa ô tô.Ta biết rằng, khi ô tô khởi động và chạy ở tốcđộ thấp, mômen sinh ra cần phải lớn, khi xechạy ở tốc độ cao thì chỉ cần mômen nhỏ. Hình 2. So sánh đặc tính làm việc củaĐộng cơ điện có hai vùng làm việc: động cơ dùng trong công nghiệp (a) và- Vùng I: dưới tốc độ cơ bản (vùng mômen cho ô tô điện (b) [2].không đổi)- Vùng II: trên tốc độ cơ bản (vùng công suất không đổi)Động cơ trong công nghiệp làm việc ở vùng I nhiều hơn vùng II. Trong khi đó, đặc tínhcủa vùng II lại phù hợp với đặc tính làm việc nêu trên của ô tô điện như ta thấy một cáchtương đối trên hình 2.Với những yêu cầu như trên, rõ ràng cần phải nghiên cứu, thiết kế, chế tạo động cơ trongchiến lược tổng thể phát triển ô tô điện. Đối với Việt Nam, đây là một yêu cầu khó vìnước ta chưa có nền công nghiệp chế tạo động cơ phát triển mạnh. Trên thực tế, hiện naychỉ có Công ty cổ phần chế tạo máy điện Việt – Hung là đơn vị duy nhất chế tạo động cơở nước ta trên quy mô công nghiệp, và sản phẩm của công ty phần lớn là động cơ khôngđồng bộ. Do vậy, nếu muốn nghiên cứu chế tạo ô tô điện, nhất thiết phải đầu tư nghiêncứu chế tạo động cơ điện một cách đồng bộ.3. Các loại động cơ sử dụng cho ô tô điện Hình 3. Các loại động cơ sử dụng cho ô tô điện.a. Động cơ một chiều (DC Motor)Động cơ một chiều có ưu điểm nổi bật là rất dễ điều khiển. ...