Bài giảng tổng quan về xe điện

Bộ mơn Điện Ơ tơ

Khoa Cơng nghệ Ơ tơ

ĐỀ CƢƠNG BÀI GIẢNG
BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ XE ĐIỆN VÀ HYBRID
1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ XE ĐIỆN
1.1. Lịch sử ngành ô tô điện
Khi mối lo ngại về tác động môi trường do ơ tơ chạy bằng khí đốt gia tăng và khi
chính phủ ra các gói trợ cấp khuyến khích năng lượng sạch, nhu cầu về xe điện (EV) ngày
càng rõ rệt. EV là những chiếc xe trang bị động cơ điện và xe hybrid là xe kết hợp năng
lượng điện với tùy chọn chuyển sang sử dụng năng lượng xăng dự phòng.
Mặc dù xe điện ngày nay được gọi là “innovation” (sáng tạo), và chúng có xu hướng
kết hợp các công nghệ tiên tiến, nhưng thực tế, xe điện không phải là một ý tưởng mới.
Những chiếc xe như vậy đã có từ hơn một thế kỷ trước, từ những năm 1800s.
1.1.1. Trƣớc năm 2000

Xe điện được phát minh vào những năm 1800
Mặc dù có một số tranh cãi về thời điểm chính xác lịch sử xe điện ra đời, nhưng có
thể lấy năm 1828 làm điểm khởi đầu. Đó là năm mà kỹ sư Hungary, nhà vật lý và linh
mục Anyos István Jedlik của tu viện Benedictine, đã chế tạo mơ hình xe điện đầu tiên.
Có lẽ đó là lý do tại sao nhiều bài viết về lịch sử xe điện lại bỏ qua sự đóng góp
của Hungary vì mẫu xe đầu tiên chỉ là mơ hình, khơng có kích thước đầy đủ.
Nhiều bài viết cho rằng lịch sử xe điện là vào khoảng năm 1834 hoặc 1835, khi
chiếc xe điện đầu tiên của một người Mỹ, Thomas Davenport, ra đời.
Đó là vào năm 1834 hoặc 1835 khi Davenport chế tạo một đầu máy nhỏ chạy bằng
hai nam châm điện, chạy trên đường ray.
Một vài nhà phát minh khác đã cũng nghiên cứu xe điện trong suốt thập kỷ đó, như
Robert Anderson của Scotland, người có thể đã thiết kế một cỗ xe điện vào khoảng giữa
những năm 1832 và 1839.
Pháp cũng tự hào với những phát minh và cải tiến pin được sử dụng trong xe hơi.

Nhà vật lý người Pháp Gaston Planté đã phát minh ra pin lưu trữ axit chì có thể sạc lại
vào năm 1859.
Một người Pháp khác, nhà hóa học Camille Faure, đã phát minh ra pin axit chì cơ
bản vào năm 1881. Ngồi việc cung cấp năng lượng cho ơ tơ, pin của ơng cịn được sử
dụng để cung cấp năng lượng cho tàu ngầm đầu tiên vào năm 1886. Nó cũng được sử
dụng để thắp sáng thành phố Paris, và đó là nguồn gốc khiến Paris được gọi là “thành phố
của ánh sáng”.
Nước Anh vào năm 1884. Nhà phát minh Thomas Parker đã lên tiêu đề của một
bài báo lúc đó, “Thomas Parker đã phát minh ra chiếc xe điện đầu tiên vào năm 1884”. Có
Bài 1: Tổng quan về Cơng nghệ xe điện và Hybrid

1


Khoa Cơng nghệ Ơ tơ

Bộ mơn Điện Ơ tơ

thể sự kiện “đầu tiên” đó chưa hẳn chính xác, nhưng bài báo cho rằng chiếc xe của Parker
là chiếc xe điện đầu tiên có tiềm năng được sản xuất hàng loạt và thực sự cách mạng hóa
cách mọi người đi du lịch.

H1.1: Chiếc xe điện đầu tiên trên thế giới, chế tạo bởi Thomas Parker, 1895
Đến những năm 1890, William Morrison ở thành phố Des Moines, Iowa (Mỹ) đã
chế tạo một số mẫu xe điện. Thử nghiệm đầu tiên của ông là vào năm 1887, song không
thành công lắm. Nhưng ông đã thành công với xe hơi và pin vào khoảng năm 1890 trở đi.

H1.2: Mẫu xe điện có thiết kế hình tên lửa Jamais Contente đã đạt tốc độ đến 105,88
km/h vào ngày 29/4/1899 (Wikipedia)
Tất nhiên, khi chúng ta nói đến khai thác năng lượng điện trong khoảng thời gian đó,

khơng thể khơng nhắc đến Thomas Edison. Ơng bắt đầu phát triển pin cho xe hơi vào năm
1899. Dù đạt được một số cải tiến, song ông đã từ bỏ khi năng lượng xăng thắng thế điện.

Thời kỳ đỉnh cao của xe điện
Đỉnh cao của xe điện được gọi là vào khoảng năm 1900. Vào thời điểm đó, ơ tơ
điện chiếm khoảng 1/3 số xe ô tô tại các thành phố lớn của Mỹ.
Bài 1: Tổng quan về Công nghệ xe điện và Hybrid

2


Khoa Cơng nghệ Ơ tơ

Bộ mơn Điện Ơ tơ

Ưu điểm của xe điện vào thời điểm đó là chúng mang lại một chuyến đi yên tĩnh
hơn và dễ vận hành hơn. Nhưng nhược điểm là phải sạc điện mất rất nhiều thời gian, đồng
thời không thể đi lâu. Nhước điểm này cũng khiến ô tô điện không trở thành xu hướng
trong hơn một thế kỷ.
Mặt khác, những chiếc xe chạy bằng xăng có nhược điểm ồn ào và dễ bị hỏng. Tuy
nhiên, chúng lại có nhiều lợi thế, có thể đi khá xa mới cần tiếp thêm nhiên liệu. Vậy, tại
sao không kết hợp cả hai – điện và xăng?

Chiếc xe hybrid đầu tiên
Ý tưởng về chiếc xe hybrid là để tận dụng ưu điểm của cả xe chạy điện và xe chạy
xăng: sử dụng năng lượng điện song vẫn yên tâm với sự dự phòng của động cơ xăng khi
hết điện.

H1.3: Chiếc xe hybrid đầu tiên trên thế giới, Lohner-Porsche, 1905
Đến khi phải thiết kế chiếc xe lưu động trên mặt trăng cho chương trình khơng

gian, NASA và Boeing đã tham khảo một số khía cạnh thiết kế của Lohner-Porsche. Nó
cũng mở đường cho những chiếc xe hybrid hiện đại của chúng ta, cũng như một số thiết
kế xe lửa.

Tại sao xe điện lại bị xe chạy xăng thay thế?
Đến những năm 1920, xe điện bị dừng thương mại hóa do 3 vấn đề.
Thứ nhất, xăng trở nên dễ tiếp cận hơn do các mỏ dầu được phát hiện ở Texas vào
năm 1901. Những mỏ xăng dầu phong phú này có sẵn và nhiều quốc gia sớm có nguồn
cung cấp nhiên liệu dồi dào và kinh tế.
Thứ hai, Henry Ford sản xuất ra hàng loạt xe chạy bằng khí đốt, bắt đầu với Model
T vào năm 1908, thống trị ngành công nghiệp xe hơi.
Thứ ba, năm 1912, nhà phát minh người Mỹ Charles F. Kettering đã phát minh ra
máy khởi động ô tô điện, khiến cho những chiếc xe chạy bằng xăng thậm chí cịn hấp dẫn
hơn bởi vì chúng không cần phải được khởi động bằng việc “quay tay”.

Bài 1: Tổng quan về Công nghệ xe điện và Hybrid

3


Khoa Cơng nghệ Ơ tơ

Bộ mơn Điện Ơ tơ

H1.4: Charles F. Kettering và chiếc xe ô tô đầu tiên sử dụng máy khởi động (1912)
Với việc khởi động xe hơi trở nên dễ dàng hơn, nguồn cung cấp khí đốt dồi dào
hơn, những chiếc xe ô tô chạy bằng động cơ đốt trong đã được sản xuất hàng loạt, xe điện
khơng cịn chỗ đứng. Vào năm 1935, xe điện đã biến mất.

Sự trở lại chậm chạp của xe điện vào cuối thế kỷ 20

Trong hơn 60 năm, xe ô tô liên tục tiến lên. Nguồn khí đốt rất dồi dào và rẻ tiền,
mọi người hài lòng với động cơ đốt trong. Nhưng vào cuối những năm 1960, đã có một sự
thay đổi.
Giá xăng bắt đầu tăng mạnh, mối lo ngại về ơ nhiễm khơng khí xuất hiện. Quốc
hội đã giới thiệu các dự luật đầu tiên thúc đẩy xe điện để giảm ơ nhiễm khơng khí vào
năm 1966.
Hiệp hội bảo vệ mơi trường giới thiệu Chương trình khuyến khích xe sạch liên
bang vào năm 1970. Điều đó đã thúc đẩy nhà khoa học Victor Wouk chế tạo chiếc xe
hybrid kích thước đầy đủ, đầu tiên hai năm sau đó, chiếc Buick Skylark đời 1972.
Một số nhà sản xuất ô tô khác nhau đã thử nghiệm thiết kế xe điện trong những
năm 1970. Được thúc đẩy của chính phủ, trong vài thập kỷ sau, các nhà sản xuất ô tô Mỹ
tiếp tục cố gắng tích hợp năng lượng điện vào các mơ hình của họ. Nhưng cuộc cách
mạng thực sự về xe hybrid lại đến từ Nhật Bản.
Năm 1997, Toyota giới thiệu Prius, chiếc xe hybrid sản xuất hàng loạt đầu tiên. Đó
là một “cú hit” với gần 18.000 chiếc bán ra trong năm đầu tiên và báo hiệu cho sự hồi
sinh mạnh mẽ của thị trường xe điện và đầu thế kỉ sau.

Bài 1: Tổng quan về Công nghệ xe điện và Hybrid

4


Bộ mơn Điện Ơ tơ

Khoa Cơng nghệ Ơ tơ

H1.5 : Toyota Prius “Hybrid” 1997 (nguồn ota/)
1.1.2. Sau năm 2000
Năm 2006, Tesla tiết lộ kế hoạch sản xuất pin cho xe điện với phạm vi quãng đường
mỗi lần sạc lên tới 322km/h

H1.7: Tesla Roadster, 2011

H1.6: Tesla Roadster, 2011
Đến năm 2011, Tesla đã ra mắt Roadster. Xe có phạm quãng đường mỗi lần sạc là
386 km nhưng giá đắt hơn, lên tới 100.000 USD (khoảng 2,3 tỷ đồng). Trong khi đó, mẫu
xe điện Leaf của Nissan có phạm vi 160 km mỗi lần sạc và mức giá rẻ hơn, chỉ khoảng
30.000 USD (khoảng 681 triệu đồng).
Năm 2010, Nissan (Nhật Bản) bắt đầu phát hành mẫu xe điện Leaf tại thị trường
Mỹ.

Bài 1: Tổng quan về Công nghệ xe điện và Hybrid

5


Bộ mơn Điện Ơ tơ

Khoa Cơng nghệ Ơ tơ

H1.7. Nissan Leaf, 2010
Nissan Leaf hiện đang là mẫu xe điện bán chạy nhất trên thế giới. Vào tháng Mười
Hai năm nay, Nissan đã bán được hơn 200.000 chiếc Leaf trên toàn thế giới và chỉ tính
riêng tại thị trường Mỹ đã chiếm tới 88.000 chiếc.
Tesla đang lên kế hoạch sản xuất mẫu xe điện dành cho thị trường đại chúng có tên
Model 3 sẽ ra mắt trước năm 2017
Mặc dù Tesla đang tập trung bán những mẫu xe sang trọng nhưng hãng cũng dự
kiến sẽ sớm tung ra mẫu xe điện giá rẻ đầu tiên vào năm 2017. Model 3 được cho sẽ có
phạm vi 322 km mỗi lần sạc và mức giá chỉ khoảng 35.000 USD (khoảng 795 triệu đồng).
Tương lai rộng mở...

Đáp lại những thách thức từ Tesla, các nhà sản xuất khác như General Motors và
Volkswagen đang đẩy mạnh nghiên cứu và phát triển các dòng xe điện tương tự
Trong vài năm tới, chúng ta sẽ được thấy những mẫu xe điện được sản xuất bởi các
nhà sản xuất xe truyền thống như General Motor hay Volkswagen.
General Motors đang nhắm tới việc ra mắt Chevy Bolt và tiến hành sản xuất vào
cuối năm 2016. Xe có quãng đường đi được lên tới 322 km và khả năng sạc đầy 80 chỉ
trong vịng 45 phút. Cơng ty dự kiến sẽ bán Chevy Bolt với giá khoảng 30.000 USD
(khoảng 681 triệu đồng) nhằm cạnh tranh trực tiếp với Model 3 của Tesla.

Bài 1: Tổng quan về Công nghệ xe điện và Hybrid

6


Bộ mơn Điện Ơ tơ

Khoa Cơng nghệ Ơ tơ

H1.8: Faraday Futurevà mẫu thiết kế FF91
Một start-up có tên Faraday Future đang theo theo rất sát Tesla và cũng đang có kế
hoạch sẽ xây dựng một xe điện có thể đi quãng đường xa
Faraday Future vẫn còn là một ẩn số bí mật trên thị trường xe điện nhưng start-up
mới nổi này cho biết, họ đã lên kế hoạch sẽ ra mắt xe điện trước năm 2020. Công ty
không chia sẻ thêm bất k thông tin nào về chiếc xe này nhưng cho biết, pin của xe sẽ lớn
hơn của Tesla. Điều này có nghĩa phạm vi quãng đường mỗi lần sạc có thể lớn hơn rất
nhiều so với xe điện của Tesla.
1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CỦA Ô TÔ ĐIỆN TRÊN
THẾ GIỚI
1. 2.1 Tình hình xe điện trên thế giới
a.

Hoa K

Năm 2009, trong chuyến thăm Trung tâm Nghiên cứu Ơ tơ điện Edison tại miền
Nam California, tổng thống Mỹ Barack Obama đã duyệt khoản chi 2,4 tỷ đô-la cho việc
nghiên cứu ô tô điện. Khoản chi từ ngân sách này được phân bổ như sau:

Hình 1.10. Phân bổ khoản chi cho nghiên cứu ô tô điện tại Hoa Kỳ từ năm 2009
Bài 1: Tổng quan về Công nghệ xe điện và Hybrid

7


Bộ mơn Điện Ơ tơ

Khoa Cơng nghệ Ơ tơ

Từ cơ cấu khoản chi trên, ta thấy rằng nguồn năng lượng và hệ truyền động là
những vấn đề then chốt trong nghiên cứu ô tô điện. Các vấn đề này sẽ được trình bày chi
tiết ở những bài sau của loạt bài này.
b.

Châu Âu

Tại Châu Âu, xe plug-in hybrid và các bộ biến đổi điện tử công suất là những vấn
đề chính được quan tâm nghiên cứu. Ơ tơ điện lai (plug-in hybrid electric vehicle) là loại
xe sử dụng hỗn hợp cả năng lượng xăng và điện như tên gọi “hybrid”. Thuật ngữ “plugin” cho biết rằng xe có bộ nạp tích hợp sẵn, người dùng chỉ cần cắm điện vào nguồn lưới
dân dụng mà không cần một bộ nạp bên ngồi. Một số dịng xe hybrid đã được lưu hành
tại Việt Nam như Toyota Prius, Ford Escape Hybrid, Honda Civic Hybrid, v.v.
c.

Nhật Bản

Tại Nhật Bản, các hãng ô tô lớn đang lần lượt đưa các mẫu xe thuần điện (pure
Evs) ra thị trường. Nissan “trống giong cờ mở” với Nissan Leaf, tuy vậy Mitsubishi mới
là hãng đầu tiên tung ra xe điện thương phẩm với i-MiEV. Xe i-MiEV đã được giới thiệu
ở Việt Nam tại triển lãm Ơ tơ Vietnam Motor Show 2010.
Để có thể đưa ra thị trường mẫu xe ô tô điện i-MiEV, hãng Mitsubishi Motors đã
mất hơn 40 năm nghiên cứu. Từ khi ấp ủ những ý tưởng đầu tiên về xe ơ tơ điện, chính
thức bắt đầu nghiên cứu từ năm 1966, cho đến nay, hãng Mitsubishi Motors đã chế tạo ra
10 mẫu xe concept với hơn 500.000 km chạy thử nghiệm trên toàn cầu. Lộ trình nghiên
cứu được cho trong hình sau:

Hình 1.11 Lộ trình phát triển xe điện
Trong giới nghiên cứu, các trường đại học lớn ở Nhật đều có những phịng thí
nghiệm, trung tâm nghiên cứu về ô tô điện. Trung tâm nghiên cứu dưới sự lãnh đạo của
Giáo sư Yoichi Hori (sau đây gọi tắt là Hori-Lab) tại Viện Khoa học Công nghiệp,
Trường Đại học Tokyo là một trong những đơn vị tiên phong nghiên cứu về xe điện tại
Nhật Bản. Những nghiên cứu của Hori-Lab tập trung vào 2 lĩnh vực chính: (i) Điều khiển
chuyển động (Motion Control) và (ii) Hệ thống năng lượng cho xe (Vehicle Power
System).
Bài 1: Tổng quan về Công nghệ xe điện và Hybrid

8


Bộ mơn Điện Ơ tơ

Khoa Cơng nghệ Ơ tơ

Lĩnh vực (i) điều khiển chuyển động được thực hiện với những nhánh sau:
-

Điều khiển chuyển động bám mặt đường.

Điều khiển ổn định động học thân xe trên cơ sở quan sát các biến trạng thái
và quan sát nhiễu.
-

Điều khiển hệ thống lái.

Lĩnh vực (ii) nghiên cứu hệ thống năng lượng cho xe được tập trung vào hai nhánh
chính:
-

Sử dụng cơng nghệ siêu tụ điện (Ultra-capacitor) tích trữ năng lượng.

Transmission).

Sử dụng cơng nghệ truyền tải điện không dây (Wireless Power

Các nghiên cứu của Hori-Lab đều được thực nghiệm trên hệ thống xe điện thí
nghiệm xây dựng tại trung tâm gồm xe UOT Electric March I, II sử dụng nguồn ắc quy và
hệ thống xe điện nhỏ COMS 1, 2, 3 chạy hoàn tồn bằng siêu tụ điện.

Hình 1.12 Xe điện nhỏ COMS3 sử dụng siêu tụ
d.

Hàn Quốc và Trung Quốc

Công nghệ truyền tải điện không dây ứng dụng trong xe điện được khai thác mạnh
mẽ bởi các nhà nghiên cứu thuộc Viện Khoa học và Công nghệ tiên tiến Hàn Quốc
(KAIST) với dự án chế tạo xe điện nạp năng lượng từ dưới đất trong suốt quá trình hoạt
động (OnLine Electric Vehicle – OLEV). Các sản phẩm xe bus điện thuộc dự án này đang
chạy thử nghiệm rất tốt trong khuôn viên của KAIST và Công viên Grand Seoul.

Bài 1: Tổng quan về Công nghệ xe điện và Hybrid

9


Khoa Cơng nghệ Ơ tơ

Bộ mơn Điện Ơ tơ

Hình 1.13. Xe điện OLEV nạp điện không dây online tại KAIST.
Tại Thượng Hải, Trung Quốc, xe bus điện sử dụng siêu tụ của hãng SINAUTEC đang
gây tiếng vang mạnh mẽ. Siêu tụ được nạp nhanh chóng tại mỗi điểm dừng của xe bus.

Hình 1.14. Xe bus điện sử dụng siêu tụ tại Thượng Hải.
e.

Xu thế phát triển của ô tô điện

Theo thời gian, ta có một số mốc dự đốn như sau:
trường.

Cuối năm 2010: Một số ô tô điện đã được giới thiệu và xuất hiện trên thị

Năm 2011: Rất nhiều hãng sẽ cho ra đời sản phẩm ô tô điện (theo các tuyên

bố trước đó).
-

Năm 2015: Châu Á – Thái Bình Dương sẽ là thị trường lớn nhất về ơ tơ

điện.
Về cấu hình xe, các chun gia đều thống nhất rằng ô tô điện thuần (pure EV) là
điểm phát triển cao nhất của ơ tơ điện, các cấu hình xe lai (hybrid) chỉ là bước đệm về
công nghệ trong quá trình quá độ từ xe chạy động cơ đốt trong lên xe điện. Ta tham khảo
một đánh giá của Yole Development [2]:
Bài 1: Tổng quan về Công nghệ xe điện và Hybrid

10


Bộ mơn Điện Ơ tơ

Khoa Cơng nghệ Ơ tơ

Hình 1.15 Sự phát triển xe điện
1.2.2 Nhu cầu phát triển xe điện tại thị trƣờng Việt Nam
Ở Việt Nam, do tình trạng kỹ thuật kém của các phương tiện giao thông, ngành giao
thông đường bộ đang là một trong những ngành tiêu thụ nhiều năng lượng và gây ô nhiễm
lớn hiện nay. Do trữ lượng dầu thơ của nước ta có hạn, sản lượng khai thác giảm dần từ
mức cao nhất là 20 triệu tấn năm 2005 xuống còn 13-15 triệu tấn những năm gần đây.
Theo tính tốn của Viện Năng lượng, Bộ Công thương, từ năm 2015 trở đi Việt Nam sẽ
phải nhập khẩu dầu thô (IE2007). Điều này tạo ra áp lực ngày càng cao lên an ninh cung
cấp năng lượng cho giao thơng vận tải.

Hình 1.16. Chỉ số sử dụng năng lượng của xe ô tô động cơ xăng và điện

Bài 1: Tổng quan về Công nghệ xe điện và Hybrid

11


Khoa Cơng nghệ Ơ tơ

Bộ mơn Điện Ơ tơ

Bên cạnh đó, như trên hình 1.13 vấn đề sử dụng động cơ đốt trong sẽ đặc biệt
nghiêm trọng khi xe chuyển động ở vận tốc thấp, lượng nhiên liệu tiêu thụ sẽ tăng mạnh
dẫn đến lượng khí thải cũng tăng theo và lãng phí nhiên liệu. Do vậy ở các thành phố lớn
như Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh, khi tốc độ trung bình trong giờ cao điểm thường dưới
20km/h, vấn đề môi trường và tiêu thụ nhiên liệu do các phương tiện giao thông gây ra đã
trở nên đặc biệt nghiêm trọng.
Như vậy ô tô điện là giải pháp tối ưu để bảo vệ môi trường và đảm bảo an ninh
năng lượng quốc gia. Trên thế giới đã có những bước tiến lớn trong nghiên cứu chế tạo ô
tô điện - loại “phương tiện sạch của tương lai”. Do vậy để thu hẹp khoảng cách công nghệ
và bảo vệ môi trường cũng như đảm bảo an ninh năng lượng cho Việt Nam chúng ta cần
phải tiến hành nghiên cứu các công nghệ tiên tiến của ô tô điện và nhanh chóng có được
sản phẩm ban đầu phù hợp với điều kiện giao thông Việt Nam. Việc nghiên cứu sản xuất
ô tô điện là cơ hội cho chúng ta tiếp cận trực tiếp với xu thế mới, cũng như góp phần bảo
vệ môi trường của thế giới.
Hiện nay, nhu cầu về xe điện là nhu cầu có thật tại Việt Nam. Các nhà sản xuất ơ
tơ điện nước ngồi cũng đang xây dựng lộ trình để đưa sản phẩm của họ vào Việt Nam.
Một trong những ví dụ là hãng Mitsubishi-Nhật Bản. Nhà sản xuất này đã giới thiệu xe
chạy điện nổi tiếng của mình có tên i-MiEV tại triển lãm Việt Nam Motor Show 2010. Xe
i-MiEV sử dụng ắc quy lithium-ion và động cơ điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu cơng
suất 47kW. Xe có thể chở 4 người, tốc độ tối da 130km/h. Theo cơng bố thì giá bán xe
trước thuế tại Nhật Bản là 47.544 USD.

* Nghiên cứu ô tô điện ở Việt Nam
Trong khi làn sóng nghiên cứu ô tô điện đang nổi lên mạnh mẽ trên thế giới thì tại
Việt Nam, đối tượng này chưa nhận được sự quan tâm thích đáng của các nhà khoa học,
giới doanh nghiệp cũng như các nhà làm chính sách. Qua khảo sát tình hình những năm
vừa qua, có thể khẳng định rằng ở Việt Nam chưa có một nghiên cứu nào thực sự bài bản,
khoa học và mang tính hệ thống về ô tô điện. Mục này của bản thuyết minh sẽ lần lượt
khảo sát những sản phẩm xe điện được nghiên cứu trong những năm vừa qua.
Trong vài năm trở lại đây, một số sản phẩm xe điện mang tính thử nghiệm đã được
nghiên cứu chế tạo bởi các nhà khoa học và các nhà sáng chế không chuyên Việt Nam.
Năm 2004, ông Đặng Thế Minh với sự hỗ trợ của UBND tỉnh Lào Cai đã mua 10 chiếc
Minibus của Trung Quốc và cho ra đời 5 chiếc Minibus Việt Nam với tốc độ 50km/h,
chạy được 100km mỗi lần nạp, xe chở được 11 người. Sản phẩm này mang tính sao chép
đơn thuần, chế tác lại về mẫu mã và sau đó cũng khơng tiếp tục phát triển. Năm 2008, ông
Trần Văn Tâm sống tại Củ Chi - TP. Hồ Chí Minh đã tự nghiên cứu và chế tạo xe điện 3
bánh có sức chở 3 người, tốc độ 35km/h, sử dụng động cơ một chiều 48V-800W, 4 ắc quy
Bài 1: Tổng quan về Công nghệ xe điện và Hybrid

12


Khoa Cơng nghệ Ơ tơ

Bộ mơn Điện Ơ tơ

12V/50Ah, chạy 40km nạp một lần. Đây là thành cơng đáng khích lệ đối với một nhà sáng
chế nghiệp dư, tuy nhiên những chỉ tiêu chất lượng của xe cịn thấp, khơng thể sản xuất
hàng loạt.
Bên cạnh những chế tác nghiệp dư cũng có những xe điện là sản phẩm từ cơng
trình nghiên cứu khoa học của sinh viên và giảng viên một số trường đại học. Năm 2005,
nhóm sinh viên K29 khoa Cơ khí trường Đại học Cần Thơ đã chế tạo một xe điện chạy

bằng ắc quy năng lượng mặt trời. Xe có tải trọng 120kg, tốc độ 25km/h, sử dụng 2 động
cơ một chiều 250W, nguồn gồm 2 ắc quy nối với tấm ắc quy mặt trời. Việc sử dụng năng
lượng mặt trời để nạp điện cho ắc quy là một hướng đi đáng ghi nhận, tuy vậy nó chưa thể
sử dụng cho ô tô điện.
Năm 2009, một xe điện tải trọng 2 tấn, tốc độ 10km/h sử dụng 2 động cơ một chiều
được chế tạo bởi nhóm giảng viên Học viện Kỹ thuật Quân sự. Xe này có tốc độ rất thấp,
không phù hợp cho ứng dụng giao thơng.
Như vậy, trong khi thế giới đã có những bước tiến lớn trong công nghệ chế tạo ô tô
điện, Việt Nam đến nay vẫn đứng ngồi dịng chảy của xu thế tất yếu này. Nếu khơng
nhanh chóng triển khai nghiên cứu, nước ta sẽ lại tiếp tục bị lệ thuộc vào nước ngồi.
Một tín hiệu đáng mừng là năm 2008 ô tô điện đã được đưa vào danh mục sản
phẩm công nghệ cao của Bộ Khoa học và Công nghệ trình chính phủ.
Trung tâm Nghiên cứu ứng dụng và Sáng tạo công nghệ, trường Đại học Bách
Khoa Hà Nội là đơn vị tiên phong trong việc nghiên cứu bài bản về ô tô điện với đề tài
KC03-08. Đây là một đề tài khoa học được nghiên cứu trong trường đại học và nội dung
thực hiện được giới hạn trong việc nghiên cứu thiết kế chế tạo những thành phần chính và
cơ bản của ô tô điện là hệ truyền động và hệ điều khiển cho ô tô điện. Các nghiên cứu và
sản phẩm của đề tài bao gồm: biến tần, hệ truyền động động cơ điện, bộ biến đổi DC/DC
và bộ điều khiển trung tâm cho ô tô điện (đều chưa được nghiên cứu trước đây tại Việt
Nam). Các kết quả nghiên cứu này sẽ không chỉ được ứng dụng cho ơ tơ điện mà cịn có
thể mở rộng cho các ứng dụng trong công nghiệp và năng lượng tái tạo.
1.1.4. Ƣu, nhƣợc điểm khi sử dụng ô tô điện
a. Ưu điểm khi sử dụng ơ tơ điện
+ Ơ tơ điện sẽ làm giảm sự phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu hóa thạch., làm giảm chi phí
năng lượng đến 90%, giảm bớt hiệu ứng nhà kính.
+ Nâng hiệu suất sử dụng năng lượng lên 70% (bằng cách nạp lại điện năng) so với hiệu
suất 15% (kể cả hệ thống truyền lực) trong các ứng dụng động cơ đốt trong.
+ Tạo ra mơ men xoắn cao hơn và đường đặc tính mơ men xoắn khơng đổi, giúp xe có
khả năng tăng tốc nhanh hơn.
Bài 1: Tổng quan về Công nghệ xe điện và Hybrid

13


Khoa Cơng nghệ Ơ tơ

Bộ mơn Điện Ơ tơ

+ Ít gây ồn so với động cơ đốt trong.
+ Không thải ra khí xả độc hại ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
+Hồn tồn có thể đáp ứng tầm hoạt động dưới 500km, bằng loại ắc quy Lithium-ion, nạp
điện tại nhà hoặc nơi công cộng đơn giản, thuận tiện hơn so với các cây xăng.
+ Có thể thu hồi năng lượng trong quá trình phanh (bằng cách chuyển động năng của xe
thành điện năng lưu trữ vào ắc quy).
+ Ngoại trừ ắc quy, chi phí sản xuất các bộ phận khác rẻ hơn sơ với sử dụng động cơ đốt
trong vì số chi tiết rời ít hơn và khơng địi hỏi gia cơng chính xác.
+ Chi phí tái nạp rẻ hơn nhiều so với xăng và dầu.
+ Chi phí bảo dưỡng như thay dầu nhớt, làm mát, bảo dưỡng, kiểm duyệt khí thải được
giảm bớt hoặc loại bỏ hồn tồn.
+ Có thể cung cấp điện trở lại cho một số thiết bị điện dân dụng nếu cần.
+ Ngay cả khi nguồn điện dung để nạp ắc quy được tạo ra từ các nhà máy nhiệt điện dùng
nhiên liệu hóa thạch thì hiệu quả sử dụng năng lượng của chúng vẫn cao hơn nhiều so với
động cơ đốt trong.
+ Ơ tơ điện có triển vọng hơn cả xe sử dụng Hidro lỏng vì sự phổ dụng và chi phí phân
phối rất thấp, không cần đầu tư một hệ thống trạm nhiên liệu quy mơ lớn và cực k đắt
tiền. Ngồi ra, hiệu quả chuyển đổi năng lượng của xe còn cao hơn ắc quy nhiên liệu
hidro lỏng.
b. Nhược điểm khi sử dụng ô tô điện
+ Bị giới hạn về thời gian hoạt động và thời gian nạp lại đầy điện.
+ Giá thành sản xuất cho ắc quy điện còn quá đắt, nằm trong khoảng từ 1500USD/xe (ắc

quy chì-axit) cho đến 20000USD/xe (ắc quy Lithium-ion).
+ Khối lượng vận chuyển bị hạn chế, tốc độ thấp.
+ Một số loại ắc quy hoạt động kém hiệu quả khi gặp thời tiết lạnh giá. Các trạm điện
công cộng chưa phổ biến.
+ Người sử dụng phải đối mặt với nguy cơ bị điện giật, nhiễm điện từ.
Tuy nhiên ngày càng có nhiều các starup cũng như các nhà đầu tư trên thế giới đổ tiền và
công nghệ vào nghiên cứu phát triển nhằm tạo nguồn cung số lượng lớn và ổn định cho
pin xe điện cũng như cải tiến công nghệ tái chế để phần nào giảm thiểu các tác nhân xấu
gây ra cho môi trường. Pin xe điện hứa hẹn sẽ là một cuộc đua cạnh tranh khốc liệt giữa
các cường quốc về công nghệ và tài nguyên trên thế giới.

Bài 1: Tổng quan về Công nghệ xe điện và Hybrid

14


Khoa Cơng nghệ Ơ tơ

Bộ mơn Điện Ơ tơ

2. TỔNG QUAN VỀ XE HYBRID
2.1. Khái niệm chung
Ơ tơ hybrid là dòng xe sử dụng động cơ tổ hợp, được kết hợp giữa động cơ chạy
bằng năng lượng thông thường (xăng, Diesel…) với động cơ điện lấy năng lượng điện từ
một ắc-quy cao áp. Điểm đặc biệt là ắc-quy được nạp điện với cơ chế nạp “thông minh”
như khi xe phanh, xuống dốc…, gọi là quá trình phanh tái tạo năng lượng. Nhờ vậy mà
ơtơ có thể tiết kiệm được nhiên liệu khi vận hành bằng động cơ điện đồng thời tái sinh
được năng lượng điện để dùng khi cần thiết.
2.2. Xu hƣớng phát triển của ôtô hybrid
Sự phát triển các phương tiện giao thông ở các khu vực trên thế giới nói chung

khơng giống nhau, mỗi nước có một quy định riêng về khí thải của xe , nhưng đều có xu
hướng là từng bước cải tiến cũng như chế tạo ra loại ôtô mà mức ô nhiễm là thấp nhất và
giảm tối thiểu sự tiêu hao nhiên liệu. Điều đó càng cấp thiết khi mà nguồn tài nguyên dầu
mỏ ngày càng cạn kiệt dẫn đến giá dầu tăng cao mà nguồn thu nhập của người dân lại
tăng không đáng kể.
Các xe chạy bằng Diesel, xăng hoặc các nhiên liệu khác đều đang tràn ngập trên thị
trường gây ô nhiễm mơi trường, làm cho bầu khí quyển ngày một xấu đi, hệ sinh thái thay
đổi. Vì thế việc tìm ra phương án để giảm tối thiểu lượng khí gây ơ nhiễm môi trường là
một vấn đề cần được quan tâm nhất hiện nay của ngành ơ tơ nói riêng và mọi người nói
chung.
Ơtơ sạch khơng gây ơ nhiễm (zero emission) là mục tiêu hướng tới của các nhà
nghiên cứu và chế tạo ơtơ ngày nay. Có nhiều giải pháp đã được cơng bố trong những
năm gần đây, như: hồn thiện quá trình cháy của động cơ, sử dụng các loại nhiên liệu
khơng truyền thống cho ơtơ như LPG, khí thiên nhiên, methanol, biodiesel, điện, pile
nhiên liệu, năng lượng mặt trời, ôtô lai (hybrid)... Phạm vi bài viết này chỉ bàn về ơtơ
hybrid.
Ơtơ hybrid
Xuất hiện từ đầu những năm 1990 và cho đến nay, ôtô hybrid đã luôn được nghiên
cứu và phát triển như là một giải pháp hiệu quả về tính kinh tế và mơi trường. Có thể nói,
cơng nghệ hybrid là chìa khố mở cánh cửa tiến vào kỷ ngun mới của những chiếc ơ tơ,
đó là ơ tơ khơng gây ơ nhiễm mơi trường hay cịn gọi là ô tô sinh thái.
Với các ưu điểm nổi bật như đã nêu, ôtô hybrid đang được sự quan tâm nghiên cứu
và chế tạo của rất nhiều nhà khoa học và hãng sản xuất ơtơ trên thế giới. Ngày càng có
Bài 1: Tổng quan về Công nghệ xe điện và Hybrid

15


Khoa Cơng nghệ Ơ tơ

Bộ mơn Điện Ơ tơ

nhiều mẫu ôtô hybrid xuất hiện trên thị trường và càng có nhiều người tiêu dùng sử dụng
loại ơ tơ này.
Ơtơ sử dụng Hydrogen, ôtô điện, ôtô pin mặt trời... cho đến nay đều tồn tại một số
nhược điểm nhất định, không dễ thực hiện với thực trạng như đất nước ta. Trong bối cảnh
đó thì ơtơ hybrid nhiệt điện (kết hợp giữa động cơ đốt trong và động cơ điện) được coi là
phù hợp nhất trong giai đoạn đón đầu về xu thế phát triển ơtơ sạch, nhằm đáp ứng tính
khắt khe mơi trường đơ thị, tính nguy cơ cạn kiệt nhiên liệu.
Tuy nhiên chúng ta chỉ có thể sử dụng những loại xe hybrid nhiệt điện hoạt động
trong phạm vi các thành phố, các khu du lịch và có thể vận hành trên các loại đường dài
hàng trăm kilômet tương đối bằng phẳng... Chứ không thể sử dụng ô tô hybrid nhiệt điện
thay hẳn các loại ơtơ khác vì tính cơng nghệ lai cịn nhiều hạn chế, mà cái khó nhất của
vấn đề này là nguồn dự trữ năng lượng điện để cấp cho động cơ điện, vì nếu dùng bình
ăcquy thơng thường thì số lượng bình rất nhiều.
Trong phạm vi bài viết này chỉ bàn về dịng ơtơ hybrid nhiệt điện (kết hợp giữa
động cơ đốt trong và động cơ điện) là loại ôtô hybrid thông dụng nhất hiện nay.
2.3. Phân loại ôtô hybrid
2.3.1. Theo thời điểm phối hợp công suất
2.3.1.1. Chỉ sử dụng motor điện ở tốc độ chậm
Khi ôtô bắt đầu khởi hành, motor điện sẽ hoạt động cung cấp công suất giúp xe
chuyển động và tiếp tục tăng dần lên với tốc độ khoảng 25 mph (1,5 km/h) trước khi động
cơ xăng tự khởi động. Để tăng tốc nhanh từ điểm dừng, động cơ xăng phải khởi động
ngay lập tức mới có thể cung cấp cơng suất tối đa. Ngoài ra, motor điện và động cơ xăng
cũng hỗ trợ cho nhau khi điều kiện lái yêu cầu nhiều công suất, như khi leo dốc, leo núi
hoặc vượt qua xe khác. Do motor điện được sử dụng nhiều ở tốc độ thấp, nên loại này có
khả năng tiết kiệm nhiên liệu khi lái ở đường phố hơn là khi đi trên đường cao tốc. Toyota
Prius và Ford Escape Hybrid là hai dịng điển hình thuộc loại này.
2.3.1.2. Phối hợp khi cần công suất cao
Motor điện hỗ trợ động cơ xăng chỉ khi điều kiện lái yêu cầu nhiều cơng suất, như

trong q trình tăng tốc nhanh từ điểm dừng, khi leo dốc hoặc vượt qua xe khác, cịn
trong điều kiện bình thường xe vẫn chạy bằng động cơ xăng. Do đó, những chiếc hybrid
loại này tiết kiệm nhiên liệu hơn khi đi trên đường cao tốc vì đó là khi động cơ xăng ít bị
gánh nặng nhất. Điển hình là Honda Civic Hybrid và Honda Insight thuộc loại thứ hai.
Cả hai loại này đều lấy công suất từ ắc-quy khi motor điện được sử dụng và đương
nhiên nó sẽ làm yếu cơng suất của ắc-quy. Tuy nhiên, một chiếc xe hybrid không cần phải
cắm vào một nguồn điện để sạc bởi vì nó có khả năng tự sạc.
Bài 1: Tổng quan về Công nghệ xe điện và Hybrid

16


Bộ mơn Điện Ơ tơ

Khoa Cơng nghệ Ơ tơ

2.3.2. Theo cách phối hợp công suất giữa động cơ nhiệt và động cơ điện
2.3.2.1. Kiểu nối tiếp
Động cơ điện truyền lực đến các bánh xe chủ động, công việc duy nhất của động
cơ nhiệt là sẽ kéo máy phát điện để phát sinh ra điện năng nạp cho ắc-quy hoặc cung cấp
cho động cơ điện .

Hình 1.17a. Hệ thống hybrid nối tiếp
Dòng điện sinh ra chia làm hai phần, một để nạp ắc-quy và một sẽ dùng chạy động
cơ điện. Động cơ điện ở đây cịn có vai trị như một máy phát điện (tái sinh năng lượng)
khi xe xuống dốc và thực hiện quá trình phanh.

Hình 1.17b. Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid nối tiếp
Ƣu điểm: Động cơ đốt trong sẽ không khi nào hoạt động ở chế độ không tải nên
giảm được ô nhiễm môi trường, Động cơ đốt trong có thể chọn ở chế độ hoạt động tối ưu,

Bài 1: Tổng quan về Công nghệ xe điện và Hybrid

17


Bộ mơn Điện Ơ tơ

Khoa Cơng nghệ Ơ tơ

phù hợp với các loại ôtô. Mặt khác động cơ nhiệt chỉ hoạt động nếu xe chạy đường dài
quá quãng đường đã quy định dùng cho ăcquy. Sơ đồ này có thể không cần hộp số.
Nhƣợc điểm: Tuy nhiên, tổ hợp ghép nối tiếp cịn tồn tại những nhược điểm như:
Kích thước và dung tích ắc-quy lớn hơn so với tổ hợp ghép song song, động cơ đốt trong
luôn làm việc ở chế độ nặng nhọc để cung cấp nguồn điện cho ắc-quy nên dễ bị quá tải.
2.3.2.2. Kiểu song song
Dòng năng lượng truyền tới bánh xe chủ động đi song song. Cả động cơ nhiệt và
motor điện cùng truyền lực tới trục bánh xe chủ động với mức độ tùy theo các điều kiện
hoạt động khác nhau. Ở hệ thống này động cơ nhiệt đóng vai trị là nguồn năng lượng
truyền moment chính cịn motor điện chỉ đóng vai trị trợ giúp khi tăng tốc hoặc vượt dốc.
Kiểu này không cần dùng máy phát điện riêng do động cơ điện có tính năng giao
hốn lưỡng dụng sẽ làm nhiệm vụ nạp điện cho ắc-quy trong các chế độ hoạt động bình
thường, ít tổn thất cho các cơ cấu truyền động trung gian, nó có thể khởi động động cơ
đốt trong và dùng như một máy phát điện để nạp điện cho ắc-quy.
Ƣu điểm: Công suất của ôtô sẽ mạnh hơn do sử dụng cả hai nguồn năng lượng,
mức độ hoạt động của động cơ điện ít hơn động cơ nhiệt nên dung lượng bình ắc-quy nhỏ
và gọn nhẹ, trọng lượng bản thân của xe nhẹ hơn so với kiểu ghép nối tiếp và hỗn hợp.
Nhƣợc điểm: Động cơ điện cũng như bộ phận điều khiển motor điện có kết cấu
phức tạp, giá thành đắt và động cơ nhiệt phải thiết kế cơng suất lớn hơn kiểu lai nối tiếp.
Tính ơ nhiễm mơi trường cũng như tính kinh tế nhiên liệu khơng cao.

Hình 1.18 a. Hệ thống hybrid song song

Bài 1: Tổng quan về Công nghệ xe điện và Hybrid

18


Bộ mơn Điện Ơ tơ

Khoa Cơng nghệ Ơ tơ

Hình 1.18 b. Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid song song
2.3.2.3. Kiểu hỗn hợp
Hệ thống này kết hợp cả hai hệ thống nối tiếp và song song nhằm tận dụng tối đa
các lợi ích được sinh ra. Hệ thống lai nối tiếp này có một bộ phận gọi là "thiết bị phân
chia công suất" chuyển giao một tỷ lệ biến đổi liên tục công suất của động cơ nhiệt và
động cơ điện đến các bánh xe chủ động. Tuy nhiên xe có thể chạy theo "kiểu êm dịu" chỉ
với một mình động cơ điện. Hệ thống này chiếm ưu thế trong việc chế tạo xe hybrid.

Hình 1.19 a. Hệ thống hybrid hỗn hợp

Bài 1: Tổng quan về Công nghệ xe điện và Hybrid

19


Bộ mơn Điện Ơ tơ

Khoa Cơng nghệ Ơ tơ

Hình 1.19 b. Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid hỗn hợp.
2.3.2.4. So sánh giữa ba kiểu phối hợp công suất
Bảng 1. So sánh ưu nhược điểm giữa 3 kiểu hệ thống phối hợp công suất
Sự tiết kiệm nhiên liệu
Kiểu lai

Sự dừng
không tái
sinh

Lấy lại
năng
lượng

Hoạt
Tổng hiệu
động hiệu
suất
suất cao

Sự thực hiện truyền
động

Gia tốc

Công suất
phát ra
cao liên
tục

Nối tiếp
Song
song
Hỗn hợp

Bài 1: Tổng quan về Công nghệ xe điện và Hybrid

20


Bộ mơn Điện Ơ tơ

Khoa Cơng nghệ Ơ tơ

2.4 . Các bộ phận chính
2.4.1. Mơ hình tổng qt của ơtơ hybrid

Hình 1.20 Một dạng ơtơ Hybrid kiểu phối hợp cơng suất song song

Hình 1.21. Sơ đồ ơtơ hybrid kiểu hỗn hợp

Bài 1: Tổng quan về Công nghệ xe điện và Hybrid

21


Bộ mơn Điện Ơ tơ

Khoa Cơng nghệ Ơ tơ

Hình 1.22. Một dạng ôtô hybrid kiểu hỗn hợp
Ghi chú:
1. Engine: Động cơ đốt trong
2. ECM: Electric Control Module - Bộ phận điều khiển điện tử cho động cơ.
3. HV ECU: Hybrid Vehicle ECU- ECU điều khiển kết hợp trên ôtô hybrid.
4. Shift Postion Sensor: Cảm biến vị trí tay số.
5. Brake ECU: ECU điều khiển phanh.
6. HV Battery: High Volt Battery- Ắc-quy điện áp cao.
7. Inverter with Converter: Bộ chuyển đổi điện.
8. Hybrid Transaxle: Hộp số kết hợp với bộ phân phối công suất.
9. Acceleration Pedal Position Sensor: Cảm biến vị trí bàn đạp ga.
2.2. Động cơ đốt trong
Là nguồn động lực chính, ở ơtơ hybrid có thể dùng động cơ xăng, động cơ Diesel,
động cơ Hydro, khí hóa lỏng hoặc pin nhiên liệu.

Hình 1.23. Động cơ đốt trong, hộp số của ôtô hybrid (Toyota Prius)
Bài 1: Tổng quan về Công nghệ xe điện và Hybrid

22


Bộ mơn Điện Ơ tơ

Khoa Cơng nghệ Ơ tơ

Hình 1.24. Ôtô VW Touareg Hybrid 2009
2.3. Hộp số và bộ phân phối công suất (Hybrid Transaxle)
Cụm bánh răng hành tinh trong hộp số đóng vai trị như một bộ chia cơng suất có
nhiệm vụ chia cơng suất từ động cơ chính của xe thành hai thành phần tạm gọi là phần

dành cho cơ và phần dành cho điện. Các bánh răng hành tinh của nó có thể truyền cơng
suất đến động cơ chính, động cơ điện – máy phát và các bánh xe chủ động trong hầu hết
các điều kiện khác nhau. Các bánh răng hành tinh này hoạt động như một cơ cấu truyền
động biến đổi liên tục (CVT- Continuously Variable Transmission).

Hình 1.25. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của bộ phân phối công suất
2.4. Motor điện và máy phát điện
Bài 1: Tổng quan về Công nghệ xe điện và Hybrid

23


Khoa Cơng nghệ Ơ tơ

Bộ mơn Điện Ơ tơ

Tổ hợp motor điện – máy phát số 1 (MG1-Motor Generater 1) có nhiệm vụ nạp
điện trở lại cho ắc-quy điện áp cao (HV Battery), đồng thời cấp điện năng để dẫn động
cho MG2 (MG2-Motor Generater 2). MG1 hoạt động như một motor để khởi động động
cơ chính của xe đồng thời điều khiển tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng hành tinh gần
giồng như một CVT.
Tổ hợp motor điện – máy phát số 2 (MG2) có nhiệm vụ dẫn động cho các bánh xe
chủ động tiến hoặc lùi xe. Trong suốt quá trình giảm tốc và phanh xe, MG2 hoạt động
như một máy phát và hấp thu động năng (còn gọi là q trình hãm tái sinh năng lượng)
chuyển hóa thành điện năng để nạp lại cho ắc-quy điện áp cao.
Trên Toyota dùng một môtơ đồng bộ xoay chiều 3 pha, là một môtơ không chổi
than DC hiệu suất cao với dòng AC. Các nam châm vĩnh cửu và một rôto được làm bằng
các tấm thép điện từ ghép lại thành một môtơ công suất cao. Hơn nữa, bởi sự bố trí các
nam châm vĩnh cửu theo một dạng tối ưu, mômen dẫn động được cải thiện và công suất
được tăng lên. Cả MG1 và MG2 đều có kích thước gọn, nhẹ và là loại đồng bộ nam châm

vĩnh cửu dòng điện xoay chiều hiệu quả cao.
2.5. Bộ phận chuyển đổi điện (Inverter with Converter)
Bộ chuyển đổi biến dòng điện một chiều từ ắc-quy điện áp cao (HV Batterry)
thành dòng xoay chiều làm quay motor điện hoặc biến dòng xoay chiều từ máy phát thành
dòng điện một chiều để nạp điện cho ắc-quy.

Hình 1.26. Bộ chuyển đổi điện và sơ đồ nguyên lý hoạt động
Bài 1: Tổng quan về Công nghệ xe điện và Hybrid

24


Bộ mơn Điện Ơ tơ

Khoa Cơng nghệ Ơ tơ

Về cấu tạo, nó gồm một bộ khuếch đại điện năng để tăng điện áp được cung cấp
lên đến 500V đồng thời nó được trang bị một bộ chuyển đổi dịng một chiều để nạp điện
cho ắc-quy phụ của xe và một bộ chuyển đổi dòng xoay chiều để cấp điện cho máy nén
trong hệ thống điều hòa của xe hoạt động.
2.6. Ắc-quy điện áp cao. (HV Battery - High Volt Battery)
Ắc-quy chính của xe được bảo vệ trong một vỏ niken-kim loại hyđrua chắc chắn
hơn và có mật độ năng lượng cao hơn so với bình thường. Thường gồm 120-250 cặp cực
ắc-quy với điện áp chuẩn là 144V-350 Volt (1,2V/cặp cực ắc-quy) được nạp điện bởi
động cơ chính thơng qua tổ hợp MG1 khi xe chạy bình thường và tổ hợp MG2 trong suốt
quá trình hãm tái sinh năng lượng.
Ford Escape Hybrid, Honda Insight, Civic Hybrid và Toyota Prius đều sử dụng
những pin hyđrua kim loại kiềm (NiMH), công nghệ pin giống như trong điện thoại di
động và máy tính xách tay. Hệ thống hybrid của Prius là sự kết hợp của 38 mô đun chứa
228 pin điện riêng biệt với tổng công suất lên tới 273,6 V. Xe của Honda thì dùng 120 pin

điện, tổng cơng suất 144 V; Ford 250 pin, cơng suất 330 V.

Hình 1.27 a

Hình 1.27 b

10a. Ắc-quy điện áp cao trên Toyota Prius
10b. Ắc-quy điện áp cao trên VW Touareg
2.7. Cáp nguồn
Cáp nguồn hay cáp công suất trong xe hybrid dùng để truyền dịng điện có cường
độ và điện áp cao giữa các thiết bị như ắc-quy điện cao áp, bộ chuyển đổi, các tổ hợp
MG1, MG2 và máy nén trong hệ thống điều hòa. Đường dây cao áp và các giắc nối được
đánh dấu bằng mầu da cam như trong hình trên.

Bài 1: Tổng quan về Công nghệ xe điện và Hybrid

25