[Bạn có biết] Những chiếc xe điện như Porsche Taycan hay Vinfast VF e34 hoạt động như thế nào?
Rất hay và hữu ích!/5 người
MinhTriND
2 thángBình luận: 93
[Bạn có biết] Những chiếc xe điện như Porsche Taycan hay Vinfast VF e34 hoạt động như thế nào?
Trong vòng một thập kỷ qua, ngành công nghiệp ô tô đang dần chuyển mình sang Điện khí hóa. Hàng loạt những thương hiệu lớn nhỏ và lâu đời trong ngành công nghiệp đều đã đầu tư hàng tỷ USD để phát triển xe điện. Ban đầu, xe điện tưởng chừng như như là một khái niệm khá xa lạ đối với người Việt của chúng ta. Tuy nhiên giờ đây, sự có mặt của Porsche Taycan hay sắp tới là Vinfast VF e34, chúng ta đã nhìn thấy một tương lai của xe điện đã đến rất gần. Đây cũng có lẽ là thời điểm hợp lý nhất để chúng ta bắt đầu tìm hiểu xem loại xe này hoạt động như thế nào và có ưu nhược điểm gì so với xe sử dụng động cơ đốt trong truyền thống.



Nghe vẻ là cái gì đó rất tương lai, tuy nhiên xe điện thực sự đã có một lịch sử phát triển dài hơi hơn so với những gì mà chúng ta thường nghĩ. Năm 1834, giáo sư Sibrandus Stratingh ở thành phố Groningen, Hà Lan và người trợ lý là Christopher Becker đã tạo ra một chiếc ô tô điện kích thước nhỏ được cung cấp năng lượng bởi các cell pin không có khả năng sạc lại.

William Morrison đến từ Iowa của Mỹ đã chế tạo thành công chiếc ô tô điện đầu tiên vào năm 1891. Đến năm 1897. hầu hết xe taxi ở New York đều chạy bằng điện. Bây giờ trước khi tìm hiểu cách thức hoạt động của xe điện, có lẽ chúng ta nên biết sơ về cách hoạt động của pin theo cách đơn giản nhất.

xe-dien-hoat-dong-the-nao-tinhte (2).jpg

Quảng cáo



Cũng giống như bất kỳ dạng năng lượng nào khác, điện không phải là thứ bạn có thể tạo ra. Những việc mà bạn nghĩ là mình đang làm để “tạo ra” dòng điện về bản chất chính là bạn đang cố chuyển một dạng năng lượng khác thành điện năng, và đối với pin, bạn sử dụng các phản ứng hóa học (năng lượng phản ứng) để tạo ra điện năng.

pin-tinhte.gif

1 viên pin sẽ có 3 thành phần chính, 2 cực, 1 âm và 1 dương, được cấu tạo từ các chất hóa học khác nhau và thường là kim loại. Ngăn cách 2 cực này chính là chất điện phân. 3 thành phần này có khả năng tạo ra phản ứng hóa học, và vì lẽ đó, cực âm sẽ tạo ra 1 lượng e dư thừa. Điều này tạo ra sự khác biệt về điện giữa cực dương và cực âm. Các e này luôn có xu hướng muốn tự sắp xếp lại và dịch chuyền về phía cực dương để cân bằng. Thế nhưng chất điện phân không cho chúng thực hiện điều đó. Khi tạo ra một mạch kín, bạn cho phép e di chuyển từ cực âm sang cực dương, từ đó tạo ra dòng điện.

Từ lúc nắm được nguyên lý cơ bản này cho tới lúc pin được cải tiến đủ tốt để có thể sử dụng cho xe điện là một quá trình tương đối dài. Nhưng hiện tại, chúng ta đang ở thời điểm thích hợp để ứng dụng những thành tựu đó. Pin được sử dụng trong hầu hết xe hybrid và xe thuần điện ngày nay trong như hình bên dưới, được làm từ lớp vỏ kim loại, bên trong bao gồm 3 thành phần được ép lại với nhau. Chúng được ngâm trong dung môi hữu cơ, thường là ete, đóng vai trò như chất điện phân. Tấm phân cách nằm giữa rất mỏng, được đục hàng loạt các lỗ với kích thước siêu bé và làm từ nhựa. Cực dương của pin được làm từ Lithi coban oxit (LiCoO2), cực âm làm từ carbon.

xe-dien-hoat-dong-the-nao-tinhte (1).jpg

Khi sạc pin, ion Lithi di chuyển qua chất điện phân, từ cực dương đến cực âm và gắn vào carbon. Trong quá trình xả, ion Lithi di chuyển ngược lại từ carbon đến Lithi coban oxit. Nguyên tắc này tương tự như bất kỳ loại pin nào khác, nhưng bởi vì có thể lưu trữ nhiều năng lượng điện dưới dạng năng lượng hóa học, thế nên pin lithium-ion giúp cho xe điện trở thành thứ khả thi hơn. Điều tuyệt vời khác của pin lithium-ion là nó có thể được sạc đi sạc lại nhiều lần. Mỗi một cell pin bên trong bộ pin của xe điện Tesla có hiệu điện thế 4,2 Volt và có thể cung cấp dòng điện 30A. Điều đó nghĩa là gì?

Hãy hình dung, dòng điện cũng giống như dòng nước, và tưởng tượng chúng ta đang chứa nó trong 1 cái hồ. Đây là hồ chứa của một cái đập thủy điện. Lượng nước nằm phía sau này cũng giống như điện áp của pin được lưu trữ ở đó. Nếu chúng ta dẫn 1 ít nước thoát ra khỏi đập, chúng ta có thể tính toán được tốc độ dòng chảy. Bên trong pin, tốc độ dòng chảy này chính là cường độ dòng điện. Thông số Ampe của pin cho biết tốc độ mà năng lượng thoát ra khỏi nó.

xe-dien-hoat-dong-the-nao-tinhte (9).jpg

Quảng cáo


Nếu như chúng ta đổ thêm nước vào đập, tốc độ dòng chảy vẫn có thể sẽ bị giới hạn. Vì vậy, điện áp lớn hơn có thể bị giới hạn bởi cường độ dòng điện. Ngoài ra, nếu cứ tìm cách tăng lưu lượng mà không sạc vào, năng lượng sẽ hết trước khi đủ đáp ứng nhu cầu sử dụng của chúng ta. Nếu chúng ta nối các cell pin lại với nhau, chúng ta có thể tăng được điện áp - mức năng lượng được lưu trữ hoặc tăng cường độ dòng điện, hoặc cả 2.

Nếu pin được mắc nối tiếp, chúng ta sẽ tăng gấp đôi điện áp trong khi vẫn giữ nguyên cường độ dòng điện. Nếu nối pin song song, chúng ta tăng gấp đôi cường độ và giữ nguyên điện áp. 7.104 cell pin bên trong chiếc Tesla vừa được mắc song song, vừa mắc nối tiếp, với hơn 16 mô đun nhằm tăng cường độ dồng điện lên tới 1500A và điện áp ở mức 400 Volt. Nhưng năng lượng này sẽ hoạt động thế nào?

xe-dien-hoat-dong-the-nao-tinhte (3).jpg

Quay trở lại giai đoạn đầu những năm 1800, khi mà các kỹ sư vẫn còn đang loay hoay với điện năng. Không lâu sau đó, người ta nhận ra rằng nếu tạo ra các cuộn dây và cho dòng điện đi qua đó, chúng sẽ tạo ra từ trường. Nếu bạn đã từng cố gắng cầm 2 đầu cùng cực của nam châm để gần nhau, bạn sẽ cảm nhận được một lực vô hình đẩy chúng ra xa. Đó là lực tạo thành bởi từ trường và động cơ điện sử dụng lực này để tạo ra chuyển động.

Tesla Model S sử dụng một động cơ gọi là động cơ cảm ứng điện từ, thứ lần đầu tiên được phát minh bởi Nikola Tesla khoảng 100 năm trước. Động cơ này được cấu tạo từ 2 thành phần, phần đứng yên gọi là stato bao bọc bên ngoài và một phần chuyển động bên trong được gọi là rôto. Roto được cấu thành từ một loạt các thanh dẫn được ngắn mạch ở 2 đầu. Khi cho 1 dòng điện xoay chiều 3 pha đi qua stato, nó sẽ tạo ra một từ trường quay RMF. Từ trường này móc vòng qua roto và gây điện áp cảm ứng trên các thanh dẫn của roto.

xe-dien-hoat-dong-the-nao-tinhte (4).jpg

Quảng cáo


Tương tự như việc nam châm có thể đẩy nhau hoặc hút nhau để tạo thành chuyển động, từ trường quay của stato cũng làm cho roto chuyển động. Tốc độ của rôto được xác định bởi tần số của dòng điện xoay chiều đi qua stato. Khi bạn đạp ga, điều mà bạn đang thật sự làm đó chính là gia tăng tần số của dòng điện.

Một biến tần sẽ chịu trách nhiệm chuyển đổi dòng điện một chiều từ pin sang điện xoay chiều nhằm vận hành động cơ. Nó được đặt nằm ngay bên trong động cơ và có thể xác định được tần số của dòng điện, tốc độ của roto và biên độ của dòng điện - thứ tác động đến sức mạnh đầu ra của roto. Ngoài những chuyển động tạo ra bởi cảm ứng điện từ, không có sự tiếp xúc nào giữa roto và stato. Vì vậy, chúng rất khó bị hao mòn.

xe-dien-hoat-dong-the-nao-tinhte (7).jpg

Và không giống như một động cơ thông thường chỉ đạt được mô-men xoắn tối đa khi phải chạy tới 1 vòng tua nhất định, thường không quá 8.000 vòng/phút thì động cơ trên xe Tesla có tốc độ vòng tua tối đa lên tới 18.000 vòng/phút. Do đó, nó không cần được trang bị cần chuyển số hay bộ chuyển đổi mô-men xoắn. Và không giống như các loại động cơ đốt trong vốn cần chuyển động qua lại lên xuống của các piston để tạo chuyển động quay, động cơ cảm ứng tạo ra chuyển động quay một cách trực tiếp để truyền đến các bánh xe.

1 khối động cơ đốt trong truyền thống có thể nặng tới 272 kg. Trông khi đó, động cơ trên Tesla Model S với công suất tối đa lên tới 362 mã lực, nặng chỉ khoảng 32 kg. Thứ chiếm nhiều trọng lượng nhất đối với Model S và xe điện nói chung đó chính là bộ pin với cân nặng có thể lên tới 544 kg. Mặc dù vậy, momen xoắn cực đại lên tới 600 Nm giúp chiếc xe có thể tăng tốc từ 0-96 km/h chỉ trong vòng 4,2 giây.

xe-dien-hoat-dong-the-nao-tinhte (8).jpg

Tesla cho biết mối quan tâm lớn nhất của họ đối với hệ truyền động của xe đó chính là vấn đề về nhiệt. Hầu hết các thành phần từ động cơ, bộ biến tần và pin đều được làm mát bằng chất lỏng để giữ cho chúng không quá nóng trong khi vận hành. Có một điều khác đặc biệt đó là động cơ cảm ứng khi không tạo ra chuyển động cho các bánh xe, nó có thể được quay bởi các bánh xe, và biến nó trở thành 1 máy phát điện để sạc lại cho pin lithium-ion. Do đó, càng có nhiều động cơ, bạn nhận lại được nhiều sức mạnh hơn, và khoản sạc lại cho pin cũng nhiều hơn khi xe lăn bánh hoặc phanh lại.

Tới đây, chắc hẳn các bạn cũng đã hiểu được phần nào cách vận hành của một chiếc xe điện. Vậy liệu loại xe này có thật sự thân thiện với môi trường? Câu trả lời sẽ có trong kỳ sau của series nói về xe điện này nhé.

Tham khảo: Donut Media
93 bình luận
DKez
TÍCH CỰC
2 tháng
điện thoại nổ pin là cái bùm, có khi nào pin oto đang ngồi sạc ở trạm
Cảm thấy tổn thương
@DKez có chứ. Bên tq cháy xe ầm ầm, mà hậu quả lúc nào cũng nghiêm trọng.
@DKez cũng có đó nhưng chắc chắn là rất hiếm, và xe cũng được thiết kế khá an toàn để khi có sự cố về pin thì vẫn đảm bảo cho người dùng có thể thoát ra ngoài 1 cách an toàn. Trong vài năm nữa khi công nghệ pin thể rắn được thương mại hoá thì sự cố về pin sẽ không con là nổi lo nữa
rookie
TÍCH CỰC
2 tháng
@DKez Thực ra bây giờ ngồi trên xe hơi là bạn đang ngồi trên 60 lít xăng đó. Còn nếu ghé vào cây xăng là bạn ngồi cạnh téc xăng cỡ vài tấn. Thỉnh thoảng vui mồm lấy thuốc ra bật lửa, làm điếu :p

Nói chung rủi ro lúc nào cũng có, nhưng công nghệ làm giảm rủi ro đến mức bạn sẽ coi nó là bình thường.
a2tanhtuan
ĐẠI BÀNG
2 tháng
Lỡ đi giữa sa mạc mà hết pin rồi sao ta
vinhan73
TÍCH CỰC
2 tháng
@a2tanhtuan Giơ tấm pin năng lượng mặt trời lên thôi ! Còn đi vào đáy sông, đáy hồ, đáy biển ... thì không cần giơ gì nữa cả !
JooNyBao
ĐẠI BÀNG
2 tháng
@a2tanhtuan đi xe xăng vào sa mạc thì cũng hết xăng ( cả xăng dự trữ) còn xe điện thì may ra có thể lắp tấm pin mt ở trên xe đi hết có thể để sạc rồi đi tiếp được
a2tanhtuan
ĐẠI BÀNG
2 tháng
@vinhan73 Phơi nắng để chuyển hoá nhiệt năng thành điện năng hả
p700i
CAO CẤP
2 tháng
@a2tanhtuan Mang theo sạc dự phòng cho xe điện, quá dễ luôn.
Sao động cơ điện không vĩnh cửu nhỉ. Một lần sạc chạy 300km. Trong 300km đó sao không tạo dòng điện ngược lại vào pin trong xe hay pin dự phòng?
rookie
TÍCH CỰC
2 tháng
@foxpro.ntt Kể cả sạc vào thì sẽ làm yếu động cơ. Hồi tui học lái xe bằng con Mazda 3 cũ, mỗi lần sắp lên dốc là thầy với tay... tắt máy lạnh.
@tiethanhung Ông ơi. Hỏi thật, ông có bị quá dốt hay không đi học hết cấp 2?
@tiethanhung Cám ơn các thánh vật lí học thánh chửi, nhờ các ông Việt Nam mới được thành tựu hôm nay.
Lợi BP
ĐẠI BÀNG
2 tháng
@tiethanhung Học tới lớp mấy rồi?
phungnquoc
ĐẠI BÀNG
2 tháng
Tui ksu điện mà nghe ông này giải thích ko hiểu gì luôn
phungnquoc
ĐẠI BÀNG
2 tháng
@tongkien Thấy có người khen hay tức là họ hiểu. Do mình thôi
phungnquoc
ĐẠI BÀNG
2 tháng
@long chong xang Máy điện là một môn học chuyêm ngành của đại học. Nếu muốn chuyên sâu thì lên thạc sỹ tiến sĩ. Phức tạp lắm
@phungnquoc Hình minh hoạ cũng không chịu kiếm hình chi tiết nữa.
hthhus
TÍCH CỰC
2 tháng
Bài viết hay!
Động cơ điện rõ ràng hiệu quả hơn động cơ đốt trong rất nhiều mà đến bây giờ con người mới bắt đầu phát triển nó. Thời đầu chắc bị vướng cái vụ pin nên không phát triển được.
@Methylamine Bây giờ cũng vậy . Giá pin thay túong đương mắc hơn gấp đôi xăng nha
Hủ Lô
ĐẠI BÀNG
2 tháng
@Methylamine Tại vì vấn đề trữ năng lượng. Động cơ hóa nhiệt thì đã có thiên nhiên trữ năng lượng sẵn qua chất đốt rồi. Còn pin (trữ năng lượng điện) thì con người phải tự chế tạo.
bài viết hay
tính ra thì chắc chỉ có pin là không bền bỉ thôi chứ những thứ khác của xe điện thì bền lắm cho mà xem
Tiêu đề để Vĩnh Phát sánh cùng Porsche cơ à
Kemruto
ĐẠI BÀNG
2 tháng
@Jackie Lee 1981 ko phải sánh cùng mà là 2 chiếc xe này có thể lăn bánh dễ dàng ở Việt Nam,còn Tesla thì khó.
binh95
ĐẠI BÀNG
2 tháng
@Jackie Lee 1981 Bài này viết lan man chẳng đâu ra đâu nhưng viết cái tựa đề thì có tính toán đấy bạn.
@Jackie Lee 1981 Porsche tốt hơn ko?
mvo94587
ĐẠI BÀNG
2 tháng
Tiêu đề thì nói rõ Porsche và Vin Fast hoạt động ntn? Nội dung bài toàn nói về động cơ của Tesla. Bó tay.
OGKush
ĐẠI BÀNG
2 tháng
@mvo94587 đang định nói 😆)
Hy vọng bài sau sẽ nói rõ công nghệ xử lý pin khi hết hạn sử dụng và tương lai các loại pin sẽ R&D như nào để dễ dàng xử lý pin thân thiện môi trường hơn !
HNTattoo
ĐẠI BÀNG
2 tháng
Ông viết m cái hãng V như hãng Y cho rồi. Thậm chí hãng V còn tốt hơn trăm lần hãng Y hay hãng Y chỉ là drr cũng chả ai nói gì cả. Nhưng nội dung lại về hãng Tesla làm dẫn chứng, chả biết ý của bạn là gì.
congtt
ĐẠI BÀNG
2 tháng
thanks mod bài viết hay về động cơ điện xu hướng của các xe tương lai
Làm ME mà đọc bài này xong không hiểu Mod viết gì 😆))
Mong một bài viết riêng về động cơ điện (motor) trong xe điện ( cách họ nâng cao công suất và giảm kích thước, trọng lượng
Có rất nhiều thứ không giống với cái quạt máy hay cái bơm nước ở nhà mọi người
Đọc tittle là thấy có tiền rồi 😆 xong nội dung lại để cho các mem vào "trao đổi" nữa thì hết ý 😃)
@Bố Bé Gấu ước gì cuộc sống đơn giản như bạn nghĩ, cứ viết bài là có tiền thì mình giàu lâu rồi 😃))))
@MinhTriND Mod ở TT có ai nghèo đâu 😃)
@Bố Bé Gấu Bạn nhầm to 😁 Do người giàu làm mod tinhte chứ k phải làm mod tinhte thì giàu 😃))
@MinhTriND thế thì càng chính xác với comment của mình, mình nói là mod ở tt có ai nghèo đâu chứ có nói làm mod tt thì giàu đâu 😃))
Trước khi giới thiệu xe điện tới Công chúng,tesla no lắng tới vụ bùm này, nhưng rồi nhóm kỹ sư đã tìm ra giải pháp,
chắc thiếu từ pin trong tiêu đề =))
Swiftly
ĐẠI BÀNG
2 tháng
Donut Media này hay nè.








  • Chịu trách nhiệm nội dung: Trần Mạnh Hiệp
  • © 2021 Công ty Cổ phần MXH Tinh Tế
  • Địa chỉ: 209 Đường Nam Kỳ Khởi Nghĩa, Phường 7, Quận 3, TP.HCM
  • Số điện thoại: 02862713156
  • MST: 0313255119
  • Giấy phép thiết lập MXH số 11/GP-BTTTT, Ký ngày: 08/01/2019