Buzz
Trong thập kỷ vừa qua, ngành công nghiệp ô tô đã chứng kiến sự chuyển đổi lớn với sự bùng nổ của xe điện. Các thương hiệu nổi tiếng đã đầu tư lớn để phát triển công nghệ này, mở ra một tương lai không xa cho xe điện tại Việt Nam. Porsche Taycan và Vinfast VF e34 là minh chứng cho sự đổi mới trong ngành.Nghe có vẻ như công nghệ tương lai, nhưng thực tế, xe điện đã có một lịch sử phát triển lâu dài hơn chúng ta nghĩ. Ngay từ năm 1834, giáo sư Sibrandus Stratingh và Christopher Becker đã sáng tạo ra chiếc ô tô điện nhỏ kích thước, chạy bằng năng lượng từ cell pin không có khả năng sạc lại.William Morrison, người xuất thân từ Iowa, Mỹ, đã thành công trong việc chế tạo chiếc ô tô điện đầu tiên vào năm 1891. Đến năm 1897, hầu hết các taxi ở New York đã chạy hoàn toàn bằng điện. Trước khi tìm hiểu về cách hoạt động của xe điện, hãy hiểu cơ bản về nguyên lý hoạt động của pin.
Một viên pin bao gồm 3 thành phần chính: 2 cực (âm và dương) được tạo thành từ các chất hóa học và thường là kim loại. Chúng được phân chia bởi chất điện phân. Những thành phần này tạo ra phản ứng hóa học, tạo ra lượng điện tử thừa ở cực âm. Sự chênh lệch điện áp giữa cực dương và cực âm tạo điều kiện cho dòng điện khi tạo ra một mạch kín.Từ khi hiểu rõ nguyên lý cơ bản này cho đến khi pin được cải tiến đủ để sử dụng trong xe điện là một hành trình dài. Hiện nay, chúng ta đang ở thời điểm lý tưởng để áp dụng những tiến bộ đó. Pin được sử dụng trong hầu hết các xe hybrid và xe điện ngày nay có cấu trúc với lớp vỏ kim loại, 3 thành phần bên trong ép lại với nhau. Chúng ngâm trong dung môi hữu cơ, thường là ete, đóng vai trò của chất điện phân. Tấm phân cách mỏng giữa chúng được đục lỗ siêu nhỏ và làm từ nhựa. Cực dương làm từ Lithi coban oxit (LiCoO2), cực âm làm từ carbon.
Khi tiến hành sạc pin, ion Lithi chuyển qua chất điện phân, từ cực dương tới cực âm và gắn vào carbon. Trong quá trình xả, ion Lithi di chuyển ngược lại từ carbon tới Lithi coban oxit. Nguyên tắc này giống như bất kỳ loại pin nào khác, nhưng với khả năng lưu trữ năng lượng hóa học cao, pin lithium-ion giúp xe điện trở nên khả thi hơn. Điều đặc biệt, pin lithium-ion có thể sạc đi sạc lại nhiều lần. Mỗi cell pin bên trong bộ pin của xe điện Tesla có điện thế 4,2 Volt và cung cấp dòng điện 30A. Điều này có ý nghĩa gì?Hãy tưởng tượng dòng điện như là dòng nước, chúng ta giữ trong một cái hồ. Đây giống như hồ của một đập thủy điện. Lượng nước ở đằng sau tương tự như điện áp pin được lưu trữ. Nếu chúng ta để một ít nước rò rỉ ra khỏi đập, chúng ta có thể đo được tốc độ dòng chảy. Trong pin, tốc độ dòng chảy này chính là cường độ dòng điện. Giá trị Ampe của pin thể hiện tốc độ mà năng lượng thoát ra khỏi pin.
Quay lại thời kỳ đầu của những năm 1800, khi kỹ sư đang nghiên cứu về năng lượng điện. Không lâu sau đó, họ nhận ra rằng việc tạo ra cuộn dây và đưa dòng điện đi qua sẽ tạo ra từ trường. Nếu bạn từng thử đưa hai đầu nam châm cùng cực lại gần nhau, bạn sẽ cảm nhận được một lực vô hình đẩy chúng ra xa. Đó là lực được tạo ra từ trường và động cơ điện sử dụng lực này để tạo ra chuyển động.Tesla Model S sử dụng động cơ đặc biệt gọi là động cơ cảm ứng điện từ, loại động cơ được Nikola Tesla phát minh cách đây khoảng 100 năm. Động cơ này bao gồm hai thành phần chính: phần yên, hay stato, được bọc ngoại vi, và phần chuyển động bên trong, hay rôto. Rôto được tạo thành từ một chuỗi thanh dẫn ngắn mạch ở cả hai đầu. Khi dòng điện xoay chiều 3 pha chạy qua stato, nó tạo ra một từ trường quay RMF. Từ trường này truyền qua rôto và tạo ra điện áp cảm ứng trên các thanh dẫn của rôto.
Khác biệt với động cơ thông thường chỉ đạt mô-men xoắn cao ở vòng tua nhất định, thường không quá 8.000 vòng/phút, động cơ trên Tesla có thể đạt tốc độ vòng tua lên đến 18.000 vòng/phút. Do đó, không cần bộ truyền số hay chuyển động mô-men xoắn. Đối với động cơ đốt trong, cần chuyển động của piston để tạo ra chuyển động quay, còn động cơ cảm ứng tạo chuyển động quay trực tiếp truyền đến bánh xe.Một khối động cơ đốt trong truyền thống có thể nặng đến 272 kg. Trong khi đó, động cơ trên Tesla Model S với công suất tối đa lên tới 362 mã lực chỉ nặng khoảng 32 kg. Trọng lượng lớn nhất trên Model S và xe điện chung là bộ pin, có thể nặng đến 544 kg. Tuy nhiên, với mô-men xoắn cực đại lên đến 600 Nm, chiếc xe có thể tăng tốc từ 0-96 km/h chỉ trong 4,2 giây.
Tesla chú trọng đến vấn đề nhiệt độ trong hệ truyền động xe, từ động cơ đến bộ biến tần và pin, đều được làm mát bằng chất lỏng để duy trì nhiệt độ ổn định. Điều đặc biệt là động cơ cảm ứng, khi không tạo chuyển động cho bánh xe, có thể quay bởi bánh xe và trở thành máy phát điện tái tạo pin lithium-ion. Với càng nhiều động cơ, bạn nhận được nhiều công suất và khả năng tái tạo pin khi xe lăn bánh hoặc phanh lại.Bây giờ, bạn đã hiểu phần nào về cách hoạt động của xe điện. Liệu chúng có thân thiện với môi trường không? Câu trả lời sẽ được tiết lộ trong kỳ tiếp theo của loạt bài về xe điện này.
