Người viết : Hùng Nguyễn (72 CKO)

Giảm thiểu những nguồn gây ô nhiễm môi trường đang là một nhu cầu cấp bách vì thế xe hơi chạy bằng điện (EV-Electric Vehicle) đã rất được quan tâm và việc sản xuất loại xe này với số lượng lớn đang trở thành mục tiêu chủ yếu của các nhà chế tạo.

[Image: electric-car.jpg]
[Image: Elec_car2.jpg]

Nguyên tắc vận hành

Một xe hơi chạy bằng điện chỉ gồm có 3 thành phần chủ yếu là bình điện (battery), bộ điều khiển (controller) và động cơ điện (electric motor), trong đó bình điện là quan trọng nhất.

Các bình điện được nối tiếp với nhau để tạo điện thế nguồn khoảng 300 V một chiều (DC). Một bộ biến đổi điện (converter) gồm các transistor sẽ chuyển đổi nguồn điện một chiều này thành 240 V xoay chiều (AC) để làm quay động cơ điện xoay chiều 3 pha (GM/Saturn EV-1). Thông thường loại động cơ điện một chiều được ưa chuộng hơn vì đơn giản và rẻ tiền. Yêu cầu của nguồn cung cấp cho động cơ này từ 96 V đến 192 V.

 

[Image: electric-car2.gif]
[Image: electric-car1.gif]

Bộ điều khiển (controller) làm nhiệm vụ thay đổi công suất của động cơ điện tùy theo vị trí của chân ga thông qua hai biến trở (potentiometer hay variable resistor) trung gian. Nếu điện thế của hai biến trở này có cùng trị số, bộ điều khiển sẽ hoạt động bình thường; nếu không thì xe sẽ ngừng chạy. Cơ cấu này an toàn hơn cho người lái so với trường hợp chỉ sử dụng một biến trở duy nhất vì khi biến trở này bị hỏng tốc độ của xe sẽ tăng giảm bất thường bất chấp vị trí của chân ga.

Đặc điểm của xe chạy bằng điện

• Ưu điểm:

– Đơn giản, dễ sửa chữa.
– Chạy êm, không có tiếng ồn.
– Không gây ô nhiễm môi trường.
– Chi phí sử dụng thấp, chỉ khoảng 2 cents/mile vì hạn chế được chi phí sửa chữa và hay mới cơ phận, trong khi đó giá thành sử dụng của động cơ xăng phải trên 12 cents/mile.

• Nhược điểm:

– Công suất của động cơ thấp.
– Tầm hoạt động (driving range) ngắn, hiện tại chỉ vào khoảng 100 miles.
– Thời gian nạp điện (recharge) kéo dài khoảng 10 tiếng đồng hồ.
– Tốc độ tối đa chỉ ở vào khoảng 50 miles/h (80km/h).
– Trọng lượng chung của xe lớn vì trọng lượng của khoảng 50 bình điện trên xe có thể lên đến 500 kg.
– Khoảng trống sử dụng của xe nhỏ vì xe phải chứa số bình điện nói trên.
– Giá thành còn tương đối cao vì phụ thuộc vào giá thành của bình điện mặc dù số cơ phận sử dụng ít hơn.
– Bình điện lithium-ion có thể bị cháy nổ dưới tác dụng của nhiệt độ cao hay khi nạp điện quá mức.
– Dễ gây tai nạn vì khách bộ hành không nghe tiếng máy nổ.

[Image: Elec_car4.jpg]

Trạm nạp điện (Charging station)

Dù vẫn còn tồn tại một số nhược điểm nói trên, trường hợp sau đây cho thấy sử dụng xe chạy bằng điện ít tốn kém hơn nhiều so với xe chạy bằng xăng.

[Image: 220px-EarthRangersCentre6.jpg]
Trạm nạp điện sử dụng năng lượng mặt trời

Nếu phải di chuyển trên quãng đường dài 250 miles với mức tiêu thụ nhiên liệu trung bình là 20 mpg (mile per gallon) thì số nhiên liệu tiêu tốn sẽ vào khoảng 12.5 gallons. Nếu giá xăng là $ 3.00/gallon, chi phí cho nhiên liệu sẽ là $ 37.5. Với cùng quãng đường và với giá điện là $ .12/kWh sẽ chỉ tốn khoảng $ 6.00 cho xe chạy bằng điện. Chưa nói đến khoản tiền khá lớn tiết kiệm được cho việc thay nhớt máy, thay nhớt hộp số định kỳ và các bộ phận phụ thuộc khác trong quãng đường sử dụng thông thường là 200,000 miles cho một đời xe.

Phương hướng phát triển

Công nghệ phát triển xe hơi chạy điện chủ yếu là công nghệ phát triển khả năng làm việc của bình điện sử dụng cho loại xe này. Phần lớn vẫn phải sử dụng loại bình điện thông dụng acid-chì (lead-acid battery) có trọng lượng lớn, điện tích nhỏ và thời gian nạp điện kéo dài. Tuy nhiên với tiến bộ từng ngày của khoa học, kỹ thuật, những trở ngại của bình điện hiện hữu đã dần dần được khắc phục.

[Image: large_12v-100ah-lithium-ion-battery.jpg]

Bình điện Lithium-ion

Sự xuất hiện của loại bình điện lithium-ion với thể tích nhỏ, trọng lượng thấp, khả năng tích điện cao, giữ điện lâu và thời gian nạp điện ngắn đã giúp cho khả năng sử dụng xe hơi chạy điện trở nên thực tế hơn. Loại bình điện này có thể được nạp đầy chỉ trong vòng 3 tiếng rưỡi, có thể sử dụng liên tục trên một đoạn đường dài đến 245 miles và không gây ô nhiễm môi trường như loại bình điện acid-chì.

Các loại xe hơi chạy bằng điện trên thị trường hiện nay vẫn tồn tại những hạn chế so với nhu cầu thực tiễn là giá thành cao, tầm hoạt động trước khi cần nạp điện trở lại chỉ ở vào khoảng 100 miles và số lượng ít ỏi của những trạm nạp điện ven đường, mặc dù chúng ta vẫn có thể nạp điện cho xe tại nhà. Tuy nhiên, tin tức mới nhất của các nhà sản xuất xe hơi nổi tiếng cho biết họ đã có thể nâng tầm hoạt động của xe lên đến trên 400 miles, đồng thời giảm giá thành nhờ vào những phát triển của kỹ thuật.

Một số xe chạy bằng điện tiêu biểu

2016 Mitsubishi i-MiEV – $23,845

2015 Smart Fortwo Electric Drive – $25,750

2016 Chevrolet Spark EV – $25,995

2016 Nissan Leaf – $29,860

2015 Fiat 500e – $32,780

2015 Ford C-MAX Energi – $32,645

2016 Chevrolet Volt – $33,995

[Image: fast-charge.jpg]

Hùng Nguyễn (72 CKO)