Động cơ ô tô điện được xem là trái tim của xe ô tô điện, đây là một loại phương tiện sử dụng năng lượng điện để tạo động năng. Nhờ ưu điểm về chi phí, hiệu quả năng lượng và bảo vệ môi trường, động cơ ô tô điện đã trở thành sự lựa chọn hàng đầu. Trong bài viết dưới đây, Wuling EV Việt Nam sẽ giới thiệu cho bạn 6 loại động cơ ô tô điện phổ biến nhất hiện nay. Hãy cùng đón xem nhé.
Động cơ ô tô điện có cấu tạo đơn giản và dễ lắp ráp. Động cơ tạo ra cảm giác lái êm ái và giảm tiếng ồn khi di chuyển trên mọi địa hình. Đặc biệt, động cơ điện có thể cung cấp momen xoắn với độ chính xác và tốc độ phản ứng nhanh hơn đáng kể so với động cơ đốt trong, thậm chí có thể lên đến 100 lần. Điều này nhờ vào sự tính toán chính xác momen điện từ của động cơ dựa trên dòng điện và điện áp. Từ đó giúp việc tính toán và điều khiển lực tác động giữa mặt đường và bánh xe trở nên dễ dàng.
Động cơ ô tô điện có thể tích hợp được nhiều động cơ
Cấu trúc của động cơ ô tô điện còn được tích hợp nhiều động cơ trong bánh xe (in-wheel). Mỗi bánh xe có thể sử dụng hai hay bốn động cơ, khác với ô tô thông thường chỉ có một động cơ đốt trong. Việc tích hợp động cơ vào bánh xe làm thay đổi kết cấu cơ khí của ô tô điện một cách đáng kể. Đồng thời giúp điều khiển các bánh xe một cách độc lập, tăng khả năng linh hoạt trong việc điều khiển chuyển động.
Ngoài ra, các xe ô tô điện sử dụng một bộ nguồn ắc quy kéo và được cắm ở các trạm sạc hoặc điện lưới. Điều này để truyền năng lượng cho mô tơ xe ô tô điện, tạo ra hiệu suất chuyển đổi năng lượng tương đối cao.
Dựa trên nhiên liệu sử dụng, tốc độ của động cơ, chu trình công tác, số xylanh, thiết kế, … chúng ta có thể phân loại động cơ ô tô điện thành 6 loại. Dưới đây là 6 loại động cơ ô tô điện được phân loại theo các tiêu chí trên.
Động cơ một chiều là một loại động cơ hoạt động với dòng điện một chiều. Đây là sự lựa chọn hàng đầu trong các ứng dụng cần điều khiển tốc độ và momen. Đặc biệt là trong những trường hợp công nghệ bán dẫn và kỹ thuật điều khiển chưa phát triển hoặc không phù hợp.
Động cơ ô tô điện DC Motor sử dụng dòng điện một chiều
Ưu điểm của động cơ một chiều bao gồm khả năng điều khiển tốc độ và momen một cách linh hoạt. Tuy nhiên, động cơ một chiều đòi hỏi cần phải sử dụng chổi than và bộ vành góp. Điều này hạn chế tuổi thọ của động cơ, đặc biệt trong các điều kiện môi trường nóng ẩm hoặc ô nhiễm bụi.
Động cơ IM (động cơ không đồng bộ) hoạt động với tốc độ quay của rotor chậm hơn tốc độ quay của từ trường stator. Động cơ IM có ưu điểm về giá thành thấp, sự thông dụng và dễ dàng chế tạo. Đặc biệt là có khả năng thực hiện các thuật toán điều khiển vector tiên tiến cho động cơ xe ô tô điện.
Động cơ IM không đồng bộ có giá thành thấp, dễ sử dụng
Ưu điểm chính của động cơ IM là khả năng đạt hiệu suất cao khi được sử dụng cho các dòng xe chạy thường xuyên trên những địa hình cho phép tốc độ cao. Tuy nhiên, nó không hoạt động tối ưu trên quãng đường ngắn hoặc khi phải dừng đỗ thường xuyên. Điều này có thể giảm hiệu quả của động cơ trong các tình huống giao thông đô thị phức tạp.
Động cơ từ trở đồng bộ SynRM có cấu trúc stator tương tự động cơ xoay chiều thông thường với dây quấn và lõi sắt từ. Nguyên lý hoạt động của động cơ này là do từ trở dọc trục và từ trở ngang trục hoạt động khác nhau. Từ đó tạo ra momen từ trở làm động cơ quay.
Động cơ SynRM hoạt động với hiệu suất cao
Động cơ từ trở đồng bộ SynRM có độ tin cậy cao, hiệu suất chuyển đổi năng lượng tốt. Đồng thời động cơ còn có khả năng hoạt động ổn định ở các tốc độ khác nhau mà không cần sử dụng bộ điều khiển phức tạp. Động cơ hoạt động êm ái và ít tiếng ồn nhưng chi phí của động cơ khá cao. Trong quá trình vận hành, bạn cần kiểm soát chất lượng để đảm bảo hiệu suất.
Động cơ BLDC là loại động cơ đồng bộ với nam châm vĩnh cửu. Động cơ có mật độ công suất, khả năng sinh mômen cao và hiệu suất cao. Nhược điểm của loại động cơ này là có khả năng nhấp nhô mômen lớn, xuất hiện khoảng 6 xung mômen trong 1 chu kì.
Động cơ BLDC là một loại động cơ không sử dụng chổi than
Nguyên lý hoạt động của động cơ dựa trên việc điều khiển từ trường nam châm chuyển động và các cảm biến. Hoặc thuật toán đặc biệt để điều chỉnh dòng điện vào các cuộn dây stator để tạo ra mômen quay. Động cơ BLDC không có chốt chổi than giúp giảm năng lượng do ma sát và tiếng ồn do chổi than mài mòn.
Động cơ SRM (Switched Reluctance Motor) có cấu tạo đặc biệt với rotor là một khối sắt không có dây quấn hay nam châm. Trong khi trên stator có dây quấn tương tự như dây quấn kích từ của động cơ một chiều. Điều này làm cho động cơ SRM rất bền vững về cơ khí và có thiết kế ở dải tốc độ có thể lên tới hàng chục nghìn vòng/phút. Loại động cơ này được sử dụng phổ biến trong nhiều ứng dụng với mật độ công suất cao.
Động cơ SRM có cấu tạo đặc biệt
Nguyên lý hoạt động của động cơ SRM dựa trên sự tương tác giữa rotor và stator do hiện tượng từ trở. Khiến cho rotor luân phiên chọn vị trí tốt nhất để xác định hướng quay. Điều này làm giảm mức tiêu thụ năng lượng cũng như tạo ra mô-men quay.
Mặt khác, động cơ SRM có tính phi tuyến cao, gây khó khăn cho việc điều khiển. Điều này có thể tạo thêm chi phí và phức tạp hóa quá trình điều khiển động cơ. Thiết kế động cơ SRM cũng khó điều khiển, đòi hỏi sự tinh tế.
Động cơ IPM (Interior Permanent Magnet Motor) là một loại động cơ có những ưu điểm gần như tuyệt đối trong ứng dụng cho xe ô tô điện. Loại động cơ này cũng được áp dụng cho dòng xe Wuling Mini EV.
Động cơ IPM có nhiều ưu điểm vượt trội
Nguyên lý hoạt động của động cơ IPM là sử dụng nam châm được gắn trên bề mặt rotor. Loại này vốn có tính điều khiển rất tốt. Điều này tạo khả năng sinh mômen từ trở kết hợp với mômen từ nam châm. Vậy nên hiệu suất hoạt động tăng và tạo ra mômen quay mạnh mẽ.
Ưu điểm của động cơ IPM bao gồm khả năng sinh mômen rất cao, hiệu suất làm việc tốt. Từ đó nâng cao vùng điều chỉnh tốc độ hoạt động. Tuy nhiên chi phí của động cơ IPM khá cao so với các loại khác.
Dưới đây là sự khác biệt giữa động cơ điện và động cơ đốt trong:
| Động cơ điện | Động cơ đốt trong |
| Động cơ hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ để giúp chuyển hóa điện năng thành cơ năng. Một chiếc xe điện có thể được trang bị một hoặc nhiều mô tơ | Động cơ đốt trong sinh công bằng quá trình đốt cháy nhiên liệu và không khí trong buồng đốt có áp suất lớn. Từ đó tạo ra lực để đẩy xe di chuyển |
| Động cơ điện chuyển đổi điện năng thành cơ năng hiệu quả. Vì xe điện dẫn động trực tiếp từ momen xoắn đến các bánh xe mà không qua các bộ phận trung gian khác. Hiệu suất xấp xỉ 90%, cao hơn so với động cơ truyền thống | Động cơ đốt trong chuyển đổi nhiệt năng thành cơ năng thông qua quá trình đốt cháy nhiên liệu. Tuy nhiên, thời gian thực hiện lâu gây lãng phí nhiệt lớn từ thành xi-lanh. Do đó, hiệu suất thực tế của động cơ duy trì ở mức 35% |
| Động cơ điện có khả năng tạo ra momen xoắn cao gần như ngay lập tức ở dải vòng tua thấp, ngay cả khi vừa mới khởi động. Điều này giúp tăng tốc ngay tức thì khi đạp chân ga yêu cầu thời gian để phản ứng với chân ga | Động cơ đốt trong cần nhiều thời gian hơn để phản ứng với chân ga |
| Động cơ sử dụng năng lượng từ pin, có thể sạc đầy khi cần thiết giúp giảm chi phí sử dụng. Hộp số trên ô tô điện có kết cấu đơn giản, hạn chế khả năng hư hỏng và tối ưu chi phí sửa chữa | Động cơ đốt trong sử dụng các loại nhiên liệu như xăng, dầu diesel hoặc than. Điều này gây ra chi phí vận hành và sửa chữa cao do các chi tiết cơ khí phức tạp như piston, thanh truyền, trục khuỷu |
Động cơ điện tốn ít chi phí hơn so với động cơ đốt trong
Dưới đây là những ưu điểm khi mua xe W uling Mini EV dùng động cơ PMSM:
Wuling Mini EV tích hợp động cơ IPM có chi phí thấp, hiệu quả cao
Động cơ ô tô điện hiện nay không chỉ mang lại hiệu suất vận hành cao mà còn thân thiện với môi trường.