Đang tải... (xem toàn văn)
động cơ điện, nhiên liệu thay thế cho động cơ đốt trong. tiểu luận sử dụng động cơ điện thay thế cho động cơ đốt trong. tiểu luận được tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu về nhiên liệu để thay thế cho nhiên liệu hóa thạch vốn ô nhiễm và đang dần cạn kiệt
1 LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại 4.0 hiện nay, nhu cầu về vật chất và tinh thần ngày càng tăng kéo theo đó vật giá càng leo thang, đặc biệt là giá nhiên liệu và thực phẩm Và ở thời điểm mà mọi người hiện nay ít nhất mỗi gia đình đều có một chiếc xe máy hoặc thậm chí ô tô thì nhiên liệu lại đang trở thành một phần thiết yếu của mọi người hiện nay Thực trạng hiện nay, các nguồn tài nguyên thiên nhiên đang dần bị khai thác cạn kiệt, các vấn nạn môi trường, biến đổi khí hậu, càng trở nên trầm trọng; trong sự xung đột của Ukraine và Nga đã làm dấy lên làn sóng tăng mạnh giá nhiên liệu trên toàn thế giới thì việc giải quyết vấn đề về nhiên liệu ngày càng quan trọng để đáp ứng nhu cầu về di chuyển của con người Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học đã nghỉ ra một phương án đó là thay thế nguồn nhiên liệu hiện tại trên động cơ (xăng, dầu diesel, ) bằng các nguồn nhiên liệu thay thế khác (nhiên liệu pha ethanol, nitơ hóa lỏng, ) nhưng vẫn còn nhiều khó khăn và đang hoàn thiện nhưng đây là một trong những phương án tối ưu nhất hiện tại Hiện nay, động cơ điện được sử dụng cực kì rộng rãi trong hầu hết mọi lĩnh vực của đời sống hàng ngày, từ các thiết bị cơ điện gia dụng (như quạt điện, máy giặt, ) cho đến các máy móc dùng trong các ngành sản xuất và xây dựng (như các máy công cụ, máy nén khí, máy bơm, máy xây dựng (với các máy hoạt động bằng điện như máy uốn thép máy trộn bê tông, , máy may, ); cũng như một số phương tiện giao thông (các phương tiện giao thông xanh (hay còn gọi là các phương tiện giao thông không phát thải) như xe đạp điện, xe máy điện, ô tô điện và thậm chí có cả máy bay điện: các phương tiện hybrid (sử dụng kết hợp động cơ điện với động cơ đốt trong) như ô tô hybrid hay một số tàu thủy) và các thiết bị vận chuyển (thang máy, thang cuốn, băng tải), với sự đa dạng về mẫu mã, chủng loại, thương hiệu và kích thước Động cơ điện được xem như là biểu tượng vĩ đại nhất của quá trình "điện khí hóa" lĩnh vực sản xuất diễn ra trong cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ hai Chúng thay thế cho các hệ thống dẫn động bằng dây đai từ các máy hơi nước (hoặc các bánh xe nước) tới các máy làm việc trong các phân xưởng sản xuất 2 Với sự phát triển không ngừng, hiện nay động cơ điện ngày càng đóng vai trò đặc biệt quan trọng và không thể thiếu đối với ngành công nghiệp ô tô hiện đại Động cơ điện thường được sử dụng trong xe điện hoặc xe hybrid Xe điện sử dụng động cơ điện chủ yếu chuyển động nhờ sử dụng nguồn năng lượng điện từ pin hoặc nguồn điện ngoại vi Còn xe hybrid kết hợp giữ động cơ xăng dầu và động cơ điện để tối ưu hóa điện năng và giảm tiêu thụ nhiên liệu Động cơ điện trong ô tô hiện đại đang ngày càng phát triển theo chiều hướng tích cực, nó giúp giảm lượng khí thải, tăng hiệu suất và đưa ra trải nghiệm lái xe thân thiện với môi trường 3 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1 MỤC LỤC 3 CHƯƠNG 1 CÁC LOẠI NHIÊN LIỆU TRÊN Ô TÔ HIỆN NAY 5 1.1 Nhiên liệu hóa thạch 5 1.1.1 Xăng 5 1.1.2 Dầu diesel 5 1.2 Nhiên liệu thay thế trên động cơ 6 1.2.1 Khí hidro 6 1.2.2 Khí thiên nhiên CNG 6 1.2.3 Biodiesel 7 1.2.4 Ethanon từ cây ngô 7 1.2.5 Rác thải 7 1.2.6 Propane 7 1.2.7 Methanon .8 1.2.8 Điện .8 1.3 Công dụng nhiên liệu thay thế trên động cơ .8 1.4 Ưu nhược điểm của NLTT 8 1.4.1 Ưu điểm .8 1.4.2 Nhược điểm 9 CHƯƠNG 2 ĐỘNG CƠ ĐIỆN TRÊN Ô TÔ .10 2.1 Động cơ điện trên ô tô 10 2.2 Các loại động cơ điện ô tô thông dụng .10 4 2.2.1 Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu ( PMSM ) 10 2.2.2 Động cơ cảm ứng AC 11 2.2.3 Động cơ DC không chổi than ( BLDC) .11 2.2.4 Động cơ miễn cưỡng chuyển mạch (SRM) 11 2.2.5 Động cơ nam châm vĩnh cửu bên trong ( IMP ) 11 2.2.6 Động cơ thông lượng hướng trục ( AFM ) 11 2.2.7 Động cơ cảm biến tuyến tính ( LIM ) 12 2.3 Hệ thống điều khiển động cơ 12 2.3.1 Khái niệm 12 2.3.2 Lý thuyết căn bản .12 2.3.3 Các thông tin liên lạc giữa ECU với các bộ phận chấp hành khác .13 2.4 Thách thức và triển vọng phát triển 15 2.4.1 Những thách thức hiện nay của động cơ điện trong ô tô 15 2.4.2 Triển vọng phát triển và cải tiến dự kiến 15 2.4.3 Thành tựu ô tô sử dụng động cơ điện 17 CHƯƠNG 3 KẾT LUẬN 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO 22 5 CHƯƠNG 1 CÁC LOẠI NHIÊN LIỆU TRÊN Ô TÔ HIỆN NAY 1.1 Nhiên liệu hóa thạch 1.1.1 Xăng Xăng hay Ét xăng (tiếng Pháp: essence) là một chất lỏng dễ cháy có nguồn gốc từ dầu mỏ, được sử dụng chủ yếu làm nhiên liệu trong hầu hết các động cơ đốt trong Nó bao gồm chủ yếu là các hợp chất hữu cơ thu được từ quá trình chưng cất phân đoạn dầu mỏ, được tăng cường với nhiều loại phụ gia Đặc tính của hỗn hợp xăng đặc biệt để chống cháy quá sớm (nguyên nhân gây ra hiện tượng kích nổ máy và làm giảm hiệu quả trong động cơ piston) được đo bằng chỉ số octane, được sản xuất theo nhiều cấp độ Sau khi được sử dụng rộng rãi để tăng chỉ số octane, chì ê-ty-len (dùng chống kích nổ) và các hợp chất chì khác không còn được sử dụng ở hầu hết các lĩnh vực (chúng vẫn được sử dụng trong hàng không và đua xe hơi) Các hóa chất khác thường được thêm vào xăng để cải thiện tính ổn định và hiệu suất của hóa chất, kiểm soát sự ăn mòn và cung cấp hệ thống làm sạch nhiên liệu Xăng có thể chứa các hóa chất chứa oxy như ethanol, MTBE hoặc ETBE để cải thiện quá trình đốt cháy Xăng có thể xâm nhập vào môi trường không có tổ chức, cả dưới dạng lỏng và hơi, do rò rỉ và xử lý trong quá trình sản xuất, vận chuyển và giao hàng (ví dụ: từ bể chứa, từ sự cố tràn, v.v.) Là một ví dụ về các nỗ lực kiểm soát rò rỉ như vậy, nhiều bể chứa dưới lòng đất được yêu cầu phải có các biện pháp rộng rãi để phát hiện và ngăn chặn rò rỉ đó Xăng chứa benzen và các chất gây ung thư được biết đến khác 1.1.2 Dầu diesel Dầu diesel, còn gọi là dầu gazole, là một loại nhiên liệu lỏng, sản phẩm tinh chế từ dầu mỏ có thành phần chưng cất nằm giữa dầu hỏa (kesosene) và dầu bôi trơn công nghiệp (lubricating oil) Chúng thường có nhiệt độ bốc hơi từ 175 đến 370 độ C Các nhiên liệu Diesel nặng hơn, với nhiệt độ bốc hơi 315 đến 425 độ C 6 Dầu Diesel được đặt tên theo nhà sáng chế Rudolf Diesel, và có thể được dùng trong loại động cơ đốt trong mang cùng tên, động cơ Diesel 1.2 Nhiên liệu thay thế trên động cơ Nhiên liệu thay thế là những nhiên liệu có thể thay thế cho nhiên liệu hiện tại, nhằm tối ưu một vấn đề nào đó, có thể được áp dụng hoặc mang tính tương lai Phương tiện và các máy móc khác có thể được chế tạo để lấy năng lượng từ quá trình đốt cháy hydrocarbon trong nhiên liệu hóa thạch, theo truyền thống, hoặc chúng có thể được chế tạo để dựa vào các hóa chất và đầu vào khác Thuật ngữ "nhiên liệu thay thế" được đặt ra bởi Bộ Năng lượng Hoa Kỳ trong Đạo luật Chính sách năng lượng năm 1992, và bao gồm diesel sinh học, điện, ethanol, hydro, propan và nhiên liệu vẫn đang được phát triển, được dán nhãn nhiên liệu mới nổi Các công nghệ "Sạch" như gió, mặt trời và thủy điện thuộc loại rộng lớn thứ hai 1.2.1 Khí hidro Đứng trước việc dòng xe điện bị hạn chế về mặt phạm vi hoạt động do phải phụ thuộc vào các trạm sạc pin công cộng, các nhà sản xuất ô tô đang lên kế hoạch chuyển sang dùng nhiên liệu hydro Nhờ đó, xe điện có thể nạp nhiên liệu như dòng xe máy xăng/dầu thông thường Khi vào trong xe, hydro sẽ chuyển hóa năng lượng hóa học thành điện và cung cấp cho hoạt động của chiếc xe Tất cả những gì xe thải ra trong quá trình vận hành sẽ chỉ là nước và không gây ô nhiễm môi trường 1.2.2 Khí thiên nhiên CNG Hiện nay, CNG đã được chứng minh là một nhiên liệu thay thế hữu ích CNG được sản xuất bằng cách nén khí tự nhiên ở áp suất cao và không có chất gây ô nhiễm Là loại nhiên liệu không mùi và không ăn mòn, CNG hiện đã được sử dụng cho xe Khi chạy bằng CNG, xe cần được trang bị bình nhiên liệu lớn Theo các nghiên cứu, CNG có thể cắt giảm 40% chi phí sản xuất và 80% khí thải Chỉ có điều, các trạm nạp nhiên liệu này vẫn còn rất ít và quá trình lưu trữ cũng rất nguy hiểm 7 1.2.3 Biodiesel Diesel sinh học là loại nhiên liệu được sản xuất từ dầu thực vật hay mỡ động vật Tuy không chứa thành phần dầu mỏ nhưng diesel sinh học lại có thể trộn lẫn với diesel gốc dầu thông thường để trở thành nhiên liệu cho xe Diesel sinh học được đánh giá là một nhiên liệu sạch với mức khí thải thấp hơn nhiều so với các loại nhiên liệu thông thường Sử dụng dầu diesel sinh học không chỉ an toàn cho môi trường mà còn mang đến ích lợi cho nền kinh tế quốc gia Vì được sản xuất từ đậu tương nên diesel sinh học giúp các quốc gia giảm sự phụ thuộc vào nguồn dầu nhập khẩu 1.2.4 Ethanon từ cây ngô Thân cây ngô, thức ăn thừa, thậm chí cả lốp xe cũ là sự kết hợp tuyệt vời để cho ra thứ nhiên liệu Ethanol sinh học Trong môi trường yếm khí, dưới sức nóng vài nghìn độ C, không có ôxy, hỗn hợp này không cháy mà bị “bẻ gẫy vụn” bởi cacbon ôxít, cacbon đi- ôxít và hydro Hỗn hợp khí thu được dạng gas sạch, lạnh và chỉ cần chất xúc tác là tách được Ethanol và nhiều loại cồn khác 1.2.5 Rác thải Quá trình chuyển đổi rác thải thành nhiên liệu hóa lỏng được gọi là khí hóa Các hạt rắn được chuyển thành khí tổng hợp bằng nhiệt và sau đó chưng cất với ethanol Xăng cũng xuất hiện trong hỗn hợp nhiên liệu làm từ rác nhưng với lượng khá nhỏ Một số nước trên thế giới nay đã bắt đầu sử dụng nhiên liệu từ rác thải cho xe 1.2.6 Propane Propane là hydrocarbon nhỏ, không phân nhánh này, tồn tại ở dạng lỏng ở nhiệt độ phòng; hay còn được gọi là khí hóa lỏng hoặc LPG là một sản phẩm phụ của quá trình chế biến khí tự nhiên và tinh chế dầu thô đã được sử dụng trong nhiều thập kỷ Kể từ năm 2019, chỉ có một tỷ lệ nhỏ propan được sử dụng ở Hoa Kỳ được sử dụng trong lĩnh vực giao thông vận tải Hiện nay đã được sử dụng rộng rãi làm nhiên liệu để nấu ăn và sưởi ấm, propan cũng là một loại nhiên liệu thay thế phổ biến cho các phương tiện giao thông (bạn sẽ thấy nhiều chiếc xe buýt trên đường phố có gắn chữ LPG) Propane tạo ra ít khí thải hơn xăng, và cũng có một cơ sở hạ tầng rất phát triển cho việc vận chuyển, lưu trữ và phân phối propane 8 1.2.7 Methanon Metanol, còn được gọi là cồn gỗ (đây cũng là rượu, nhưng không uống được), có thể được sử dụng làm nhiên liệu thay thế trong các phương tiện chạy bằng nhiên liệu linh hoạt được thiết kế để chạy trên M85, hỗn hợp 85% metanol và 15% xăng, nhưng các nhà sản xuất ô tô không còn sản xuất xe chạy bằng metanol nữa Tuy nhiên, methanol có thể trở thành nhiên liệu thay thế quan trọng trong tương lai, là nguồn cung cấp hydro cần thiết để cung cấp năng lượng cho các loại xe chạy bằng pin nhiên liệu 1.2.8 Điện Điện có thể được sử dụng làm nhiên liệu thay thế vận tải cho các loại xe chạy bằng pin và pin nhiên liệu Xe điện chạy bằng pin lưu trữ năng lượng và được sạc lại bằng cách cắm xe vào nguồn điện tiêu chuẩn Xe chạy bằng pin nhiên liệu chạy bằng điện được tạo ra thông qua phản ứng điện hóa xảy ra khi hydro và oxy kết hợp với nhau Pin nhiên liệu sản xuất điện mà không cần đốt cháy hoặc gây ô nhiễm 1.3 Công dụng nhiên liệu thay thế trên động cơ Nhiên liệu thay thế có nghĩa là bộ sưu tập hóa chất thay thế hoặc các nguồn năng lượng khác Do đó, chúng được sử dụng cho nhiều thứ giống như nhiên liệu truyền thống, nghĩa là để cung cấp năng lượng cho xe cộ, sản xuất điện, nấu ăn và thực hiện cuộc sống hàng ngày trong thế giới hiện đại Sự phổ biến đang phát triển của nhiên liệu thay thế nằm ở cả sức hấp dẫn vốn có của chúng (những người không muốn tạo ra nhiên liệu từ hydro, hoặc, thực tế là nước?) Và tính chất gây ô nhiễm và hạn chế của nhiên liệu hóa thạch Bất kể các ngành công nghiệp này đang phát triển nhanh như thế nào, chúng là làn sóng tập thể của tương lai 1.4 Ưu nhược điểm của NLTT 1.4.1 Ưu điểm Thải ít khí carbon monoxit, hyrdrocarbon và carbon dioxit hạn chế ô nhiễm môi trường Là nguồn nhiên liệu có thể sản xuất bằng các nguồn tái tạo 9 Đa dạng Giá thành rẻ hơn so với nhiên liệu hiện tại Dễ sử dụng 1.4.2 Nhược điểm Không phả nguồn nhiên liệu thay thế nào cũng có sẵn ngoài tự nhiên Có một số nhiên liệu rất khó tổng hợp Hiệu suất về động cơ không bằng các nguồn nhiên liệu hiện tại Chưa áp dụng được phổ biến, một số chỉ là dự án tương lai Một số nhiên liệu thay thế không phù hợp với động cơ hiện tại 10 CHƯƠNG 2 ĐỘNG CƠ ĐIỆN TRÊN Ô TÔ 2.1 Động cơ điện trên ô tô Động cơ thuần điện là loại động cơ hoạt động theo nguyên lý chuyển hóa điện năng thành động năng Trong đó, trên mỗi chiếc xe ô tô điện sẽ được trang bị một tấm pin (Lithium-ion) để tích trữ năng lượng và cấp điện cho khối động cơ cảm ứng gồm phần đứng yên (stator) và phần chuyển động Rotor Khi có dòng điện đi qua, Stator sẽ tạo ra một lực từ trường đủ lớn để giúp cho phần Rotor có thể quay và từ đó giúp xe lăn bánh Pin của xe điện thường là loại Lithium-ion Các mẫu xe thuần điện sở hữu rất nhiều ưu điểm vượt trội như: không cần nguyên liệu (xăng, dầu) từ đó giảm thiểu phát thải CO2 ra môi trường, mô-men xoắn cực cao giúp xe bức tốc nhanh chóng, xe hoạt động êm ái hơn Xe ô tô điện hiện được xem là xu hướng chung đối với thị trường ô tô trong tương lai Loại xe này khi vận hành không gây ô nhiễm môi trường Tuy nhiên, dòng xe này có mẫu mã chưa quá đa dạng nên nhiều hãng xe thường phát triển xe xăng và xe điện đồng thời Bên cạnh đó, vấn đề về việc sản xuất, nâng cấp pin cho xe điện cũng là một vấn đề khó dành cho hầu hết các thương hiệu ô tô lớn trên thế giới nên các hãng xe đang ngày càng tích cực cải tiến và phát triển hoàn thiện 2.2 Các loại động cơ điện ô tô thông dụng 2.2.1 Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu ( PMSM ) Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM) là một động cơ điện sử dụng nam châm vĩnh cửu được nhúng trong roto để tạo ra từ trường Cuộn dây stato của động cơ sau đó được cấp điện bằng dòng điện xoay chiều (AC), làm cho roto đi theo từ trường quay Dưới đây là tổng quan về cấu trúc và nguyên tắc làm việc của PMSM 11 2.2.2 Động cơ cảm ứng AC Động cơ cảm ứng AC còn được gọi là Động cơ không đồng bộ, là một loại động cơ điện được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng khác nhau Tên của nó "không đồng bộ" xuất phát từ thực tế là roto không bao giờ bắt kịp với từ trường quay do stato tạo ra Dưới đây là tổng quan về cấu trúc và nguyên lý làm việc của Động cơ cảm ứng AC 2.2.3 Động cơ DC không chổi than ( BLDC) Động cơ DC không chổi than (BLDC) là một loại động cơ điện hoạt động sử dụng nguồn điện một chiều (DC) Không giống như động cơ DC chổi than truyền thống, động cơ BLDC không có chổi than và cổ góp để kết nối điện Thay vào đó, họ sử dụng bộ điều khiển điện tử để đạt được giao hoán Dưới đây là tổng quan về cấu trúc và nguyên lý làm việc của Động cơ DC không chổi than 2.2.4 Động cơ miễn cưỡng chuyển mạch (SRM) Động cơ miễn cưỡng chuyển mạch (SRM) là một động cơ điện hoạt động dựa trên nguyên tắc thay đổi miễn cưỡng từ tính trong quá trình quay Không giống như động cơ nam châm vĩnh cửu hoặc động cơ cảm ứng, SRM có roto không có nam châm vĩnh cửu hoặc cuộn dây Thay vào đó, roto thường được làm bằng lõi sắt nhiều lớp và stato chứa nhiều pha cuộn dây Dưới đây là tổng quan về cấu trúc và nguyên lý làm việc của Động cơ miễn cưỡng chuyển mạch 2.2.5 Động cơ nam châm vĩnh cửu bên trong ( IMP ) Động cơ nam châm vĩnh cửu bên trong (IPM) là một loại động cơ điện kết hợp các tính năng của cả Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM) và Động cơ cảm ứng Nó có nam châm vĩnh cửu được nhúng trong roto, nâng cao hiệu suất và hiệu quả của nó Dưới đây là tổng quan về cấu trúc và nguyên lý làm việc của Động cơ nam châm vĩnh cửu bên trong 2.2.6 Động cơ thông lượng hướng trục ( AFM ) Động cơ thông lượng hướng trục (AFM), còn được gọi là động cơ bánh kếp hoặc động cơ đĩa, là một loại động cơ điện trong đó từ thông chạy song song với trục của roto và stato Thiết kế này khác với các động cơ thông lượng hướng tâm phổ biến hơn, nơi từ 12 thông chạy xuyên tâm ra ngoài hoặc vào trong Dưới đây là tổng quan về cấu trúc và nguyên lý làm việc của Động cơ thông lượng hướng trục 2.2.7 Động cơ cảm biến tuyến tính ( LIM ) Động cơ cảm ứng tuyến tính (LIM) là một động cơ điện cung cấp chuyển động tuyến tính thay vì chuyển động quay, làm cho nó phù hợp với các ứng dụng yêu cầu chuyển động tuyến tính trực tiếp Nguyên lý làm việc cơ bản của Động cơ cảm ứng tuyến tính tương tự như động cơ cảm ứng quay, nhưng nó được đặt theo kiểu tuyến tính Dưới đây là tổng quan về cấu trúc và nguyên lý làm việc của Động cơ cảm ứng tuyến tính 2.3 Hệ thống điều khiển động cơ 2.3.1 Khái niệm Hệ thống điều khiển động cơ gồm có ba nhóm các cảm biến ( và các tín hiệu đầu ra của cảm biến), ECU động cơ và các bộ chấp hành Các chức năng của ECU động cơ được chia thành điều khiển ESA, điều khiển ISC, chức năng chẩn đoán và các chức năng an toàn và dự phòng và các chức năng khác Các chức năng này và các chức năng của bộ chấp hành được giải thích ở từng phần riêng phía dưới đây 2.3.2 Lý thuyết căn bản a, Loại điều khiển bằng khóa điện Relay chính EFI được điều khiển trực tiếp từ khóa điện Khi bật khóa đến vị trí ON, dòng điện chạy vào cuộn dây của Relay chính EFI, làm cho tiếp điểm đóng lại Việc này cung cấp điện cho các cực +B VÀ +B1 của ECU động cơ Điện áp của ắc quy luôn luôn cung cấp cho cực BATT của ECU động cơ để tránh cho các mã chẩn đoán và các dữ liệu khác trong bộ nhớ của nó không bị xóa khi tắt khóa điện OFF b, Loại điều khiển bằng ECU động cơ Relay chính EFI được điều khiển bởi ECU động cơ 13 Loại này yêu cầu cung cấp điện cho ECU động cơ trong vài giây sau sau khi tắt khóa điện OFF Do đó việc đóng hoặc ngắt của Relay chính EFI được ECU động cơ điều khiển Khi bật khóa điện ON, điện áp của ắc quy được cấp đến cực IGSW của ECU động cơ và mạch điều khiển Relay chính EFI trong ECU động cơ truyền một tính hiệu đến cực M- REL của ECU động cơ, bật mở Relay chính EFI Tín hiệu này làm cho dòng điện chạy vào cuộn dây, đóng tiếp điểm của relay chính EFI và cấp điện cho cực +B của ECU động cơ Điện áp của ắc quy luôn luôn cung cấp cho cực BATT có lý do giống như loại điều khiển bằng khóa điện Ngoài ra một số kiểu xe có một relay đặc biệt cho mạch sấy nóng cảm biến tỷ lệ không khí-nhiên liệu, yêu cầu một lượng dòng điện lớn Trong các kiểu xe mà ECU động cơ điều khiển hệ thống khóa động cơ, Relay chính EFI cũng được điều khiển bởi tín hiệu của công tắc báo mở khóa 2.3.3 Các thông tin liên lạc giữa ECU với các bộ phận chấp hành khác Các tín hiệu liên lạc được truyền đi giữa các ECU khác nhau và được dùng để điều chỉnh cho nhau a, Tín hiệu liên lạc của hệ thống TRC ( điều khiển lực kéo ) Các tín hiệu mở bướm ga được đo bằng các cảm biến vị trí bướm ga chính và phụ và được chuyển đến các ECU điều khiển trượt từ ECU động cơ Ngược lại tín hiệu TR được truyền đến ECU động cơ từ ECU điều khiển trượt để thông báo rằng việc điều chỉnh lực kéo đang hoạt động.Khi ECU điều khiển trượt truyền tín hiệu TR, ECU động cơ thực hiện đầy đủ các loại hiệu chỉnh liên quan đến việc điều chỉnh lực kéo, như là làm chậm thời điểm đánh lửa 14 b, Tín hiệu liên lạc ABS ( Hệ thống chống bó cứng phanh ) Tín hiệu này được truyền đi khi hệ thống ABS đang làm việc Nó được sử dụng để điều khiển việc cắt nhiên liệu và khi cần thiết giảm tác dụng hãm của động cơ c, Tín hiệu liên lạc của hệ thống EHPS ( Hệ thống lái có trợ lực điện- thủy lực) Khi nhiệt độ nước làm mát hoặc tốc độ của động cực kỳ thấp, mô tơ bơm cánh gạt của hệ thống EHPS sẽ hoạt động, nó có thể gây ra một tải trọng lớn ở máy phát điện Để tránh điều này ECU của hệ thống lái trợ lực truyền tín hiệu này đến ECU động cơ để ISC tăng tốc độ chạy không tải lên d, Các tín hiệu liên lạc của hệ thống thông tin đa chiều Đối với các tín hiệu liên lạc chỉ cần chuyển và nhận các tín hiệu của các ECU thông tin khác nhau Trong các xe sử dụng hệ thống thông tin đa chiều, ECU động cơ, ECU của A/ C, ECU chống trộm, đồng hồ taplo gắn quanh ECU trung tâm và ECU thân xe Điều này cho phép các tín hiệu cảm biến cần thiết cho ECU nhận được qua một ECU khác không liên quan với tín hiệu này trong mạng thông tin ECU động cơ cũng có thể nhận được các tín hiệu cảm biến cần thiết từ một ECU khác hoặc cũng có thể chuyển theo các tín hiệu cần thiết cho các ECU khác thông qua các cực MPX1 bà MPX2 của nó e, Tín hiệu về góc mở bướm ga Tín hiệu góc mở bướm ga từ cảm biến vị trí bướm ga do ECU động cơ xử lý và sau đó được kết hợp với các tín hiệu khác được truyền đến ECU ETC ECU điều khiển hệ thống treo và các hệ thống khác f, Tín hiệu về tốc độ động cơ Tín hiệu về tốc độ động cơ là tín hiệu NE và được đưa vào ECU động cơ Sau đó dạng sóng của nó được sửa để nó có thể truyền đến ECU điều khiển con trượt 15 g, Tín hiệu liên lạc của hệ thống mã khóa khóa động cơ ECU động cơ liên lạc với ECU chìa thu phát hoặc bộ khuếch đại chìa thu phát để đảm bảo rằng động cơ chỉ có thể được khởi động một chìa khóa có cùng ID như đã được đăng ký trong ECU động cơ hoặc ECU chìa thu phát Khi cố khởi động động cơ bằng một chìa khóa khác với chìa có ID đã đăng ký ECU động cơ ngăn chặn việc phun nhiên liệu và đánh lửa để tránh việc khởi động động cơ 2.4 Thách thức và triển vọng phát triển 2.4.1 Những thách thức hiện nay của động cơ điện trong ô tô Dung lượng pin: Một trong những thách thức lớn nhất của động cơ điện là dung lượng và hiệu suất của pin Hiện nay, pin lithium-ion là loại pin chủ đạo, nhưng chúng vẫn đối mặt với giới hạn về dung lượng và thời gian sử dụng Điều này tạo ra những hạn chế đối với khoảng cách di chuyển và thời gian sử dụng ô tô điện Hạ cấp linh kiện: Một số linh kiện cần thiết cho động cơ điện vẫn đang trong giai đoạn phát triển và chưa đạt đến sự hoàn hảo như motor, hệ thống quản lý năng lượng, và hệ thống làm mát Hạ tầng sạc: Hạ tầng sạc cũng là một thách thức quan trọng Việc xây dựng và phát triển hạ tầng sạc toàn cầu đủ mạnh mẽ để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của ô tô điện là một công việc phức tạp và đòi hỏi sự đầu tư lớn Chi phí đầu tư ban đầu để sản xuất và mua ô tô điện vẫn cao hơn so với ô tô sử dụng động cơ đốt trong Điều này làm tăng ngưỡng cửa để người tiêu dùng chấp nhận công nghệ mới này 2.4.2 Triển vọng phát triển và cải tiến dự kiến Nghiên cứu và phát triển pin tiên tiến đang diễn ra để cải thiện dung lượng và hiệu suất của pin Các loại pin mới như pin lithium-sulfur và pin chất lượng cao đang được nghiên cứu để giải quyết nhược điểm của pin lithium- ion 16 Nâng cao hiệu suất của động cơ và hệ thống truyền động là một ưu tiên hàng đầu Sự phát triển của các loại vật liệu như graphene và công nghệ motor hiệu suất cao đang giúp đạt được những tiến bộ đáng kể trong việc tăng cường hiệu suất của ô tô điện Hệ thống quản lý năng lượng thông minh sẽ giúp tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng và tăng cường sự tùy chính để đáp ứng đa dạng nhu cầu của người lái xe Chính phủ và tổ chức có thể đóng vai trò quan trọng trong việc khuyến khích sử dụng ô tô điện thông qua các chính sách hỗ trợ tài chính, giảm thuế và khuyến khích nghiên cứu và phát triển Chính sách quốc tế và xu hướng: Nhiều quốc gia đang đặt mục tiêu giảm phát thải và thúc đẩy sử dụng xe điện, tạo áp lực cho các nhà sản xuất ô tô để phát triển và tích hợp động cơ điện vào sản phẩm của họ Động cơ điện đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi ngành ô tô sang hướng thân thiện và bền vững với môi trường Nó giúp giảm thiểu tác động tiêu cực lên môi trường và sức khỏe con người Sự phổ biến của ô tô điện đồng nghĩa với việc chia sẻ trách nhiệm bảo vệ môi trường giữa cả ngành sản xuất và người tiêu dùng, đóng góp vào một cộng đồng ô tô xanh toàn cầu Phát triển công nghệ: Sự tiến bộ trong động cơ điện đóng góp vào việc phát triển công nghệ trong lĩnh vực ô tô, bao gồm pin hiệu suất cao, hệ thống quản lý năng lượng và điều khiển tự động, đồng thời tạo ra cơ hội cho inovasi và tự động hóa trong ngành công nghiệp ô tô Đổi mới thiết kế ô tô: Động cơ điện mở ra cơ hội cho thiết kế ô tô sáng tạo hơn, với không gian nội thất linh hoạt hơn do không cần đến các bộ phận truyền động truyền thống Bền bỉ và êm dịu: Động cơ điện thường ít có bộ phận chuyển động so với động cơ đốt trong, giảm ma sát và tiếng ồn, tạo ra trải nghiệm lái xe êm dịu và bền bỉ 17 Diversification và tích hợp: Sự chuyển đổi sang động cơ điện mở ra cơ hội cho các doanh nghiệp để đa dạng hóa sản phẩm và tích hợp các tính năng thông minh và kết nối trong ô tô Tất cả những yếu tố này cùng nhau đang thúc đẩy sự chuyển đổi của ngành công nghiệp ô tô từ động cơ đốt trong truyền thống sang động cơ điện, với mục tiêu tăng cường hiệu suất và giảm tác động tiêu cực đối với môi trường 2.4.3 Thành tựu ô tô sử dụng động cơ điện Xe điện hay EV là một phương tiện giao thông sử dụng một hoặc nhiều động cơ điện để tạo lực đẩy Xe điện có thể sử dụng bộ gom dòng, với điện từ bên ngoài xe, hoặc có thể chạy tự động bằng pin (đôi khi được sạc bằng tấm quang năng, hoặc bằng pin nhiên liệu hay máy phát điện) Xe điện bao gồm tàu và xe đường bộ, xe mặt nước và xe dưới nước, máy bay điện và tàu vũ trụ điện Xe điện lần đầu xuất hiện từ giữa thế kỷ 19, khi mà điện là phương pháp ưa chuộng cho động cơ xe đường bộ, với sự thoải mái và dễ vận hành hơn xe chạy xăng thời bấy giờ Động cơ đốt trong trở thành cơ chế vận hành thống trị cho ô tô và xe tải trong khoảng 100 năm, nhưng động cơ điện trở nên phổ biến cho những loại xe khác như tàu lửa và xe cỡ nhỏ Trong thế kỷ 21, xe điện chứng kiến sự trỗi dậy trở lại nhờ vào những tiến bộ công nghệ và nỗ lực tập trung vào năng lượng tái tạo và giảm thiểu tác động của giao thông vận tải lên biến đổi khí hậu, ô nhiễm không khí, và những vấn đề môi trường khác Project Drawdown miêu tả xe điện là một trong 100 giải pháp hiện đại tốt nhất để giải quyết biến đổi khí hậu Chính phủ các nước, bao gồm Hoa Kỳ và Liên minh châu Âu, bắt đầu giới thiệu các ưu đãi dành cho xe điện từ cuối thập niên 2000, dẫn đến thị trường xe điện ngày càng phát triển kể từ 2010 Sự quan tâm của người dân ngày càng tăng cùng với những kế hoạch phát triển xanh, đặc biệt kể từ sau đại dịch COVID-19, được kỳ vọng sẽ khiến thị trường xe điện tiếp tục tăng trưởng Trong đại dịch COVID-19, các đợt phong tỏa đã giảm lượng khí nhà kính thải ra từ các phương tiện chạy bằng xăng hay dầu diesel Năm 2021, Cơ 18 quan Năng lượng Quốc tế nói rằng chính phủ nên nỗ lực nhiều hơn trong việc đạt chỉ tiêu khí hậu, bao gồm những chính sách hỗ trợ xe điện Doanh số xe điện có thể tăng từ 2% thị phần toàn cầu năm 2016 lên 30% năm 2030, với hầu hết sự tăng trưởng dự kiến diễn ra ở Trung Quốc, Bắc Mỹ, và châu Âu Một đánh giá năm 2020 cho rằng những nước đang phát triển ít có khả năng sử dụng xe điện 4 bánh rộng rãi, nhưng xe điện 2 bánh có thể tăng trưởng mạnh Xe điện 2 bánh và 3 bánh có nhiều hơn bất kỳ loại xe điện nào khác Động cơ điện có nguồn gốc từ năm 1827, khi mục sư người Hungary Ányos Jedlik chế tạo động cơ điện thô sơ nhưng khả dụng đầu tiên, cùng với stator, rotor, và commutator; một năm sau, ông dùng nó cho một chiếc ô tô tí hon Năm 1835, giáo sư Sibrandus Stratingh của Đại học Groningen, Hà Lan, tạo ra một ô tô điện cỡ nhỏ, và giữa năm 1832 và 1839, Robert Anderson người Scotland phát minh xe ngựa chạy điện thô đầu tiên, sử dụng pin sơ cấp không sạc được Năm 1835, Thợ rèn và nhà sáng chế người Mỹ Thomas Davenport chế tạo một tàu điện đồ chơi, chạy bằng một động cơ điện đơn giản Năm 1838, Robert Davidson sáng chế một tàu điện có khả năng đạt vận tốc 6 km/h Ở Anh, năm 1840 một bằng sáng chế được cấp cho việc dùng đường ray tàu để dẫn điện, và ở Mỹ các bằng sáng chế tương tự được cấp cho Lilley và Colten năm 1847 Năm 1881, Gustave Trouvé thử nghiệm chiếc xe điện chở người đầu tiên với nguồn điện riêng trên đường phố Paris Xe điện sản xuất hàng loạt xuất hiện đầu tiên ở Mỹ vào đầu những năm 1900 Năm 1902, công ty ô tô Studebaker gia nhập thị trường ô tô với xe điện, mặc dù công ty cũng bắt đầu bán xe chạy xăng từ năm 1904 Tuy nhiên, với sự ra đời của dây chuyền lắp ráp ô tô ít tốn kém bởi Ford, thị phần ô tô điện giảm sút đáng kể Do thiếu lưới điện và những hạn chế của pin sạc thời bấy giờ, ô tô điện không nhận được nhiều sự quan tâm; tuy nhiên, tàu điện bắt đầu trở nên phổ biến nhờ vào chi phí thấp và tốc độ cao Đến thế kỷ 20, vận tải bằng đường ray tàu điện trở nên phổ biến rộng rãi với những tiến bộ trong đầu máy tàu điện Qua thời gian, động cơ điện dần được áp dụng cho những loại phương tiện chuyên dụng như xe nâng hạ, xe cứu 19 thương, máy kéo và xe vận chuyển đô thị, ví dụ như xe đưa sữa ở Anh; trong hầu hết thế kỷ 20, Vương quốc Anh là nước sử dụng xe điện đường bộ nhiều nhất Tàu điện được dùng để vận tải than, bởi nó không tiêu hao lượng ôxy ít ỏi trong mỏ Sự thiếu thốn tài nguyên năng lượng hóa thạch buộc Thụy Sĩ điện hóa mạng lưới tàu điện của họ Một trong những pin sạc đầu tiên – pin niken-sắt – được Edison chọn dùng cho ô tô điện Xe điện là một trong những loại ô tô đầu tiên, và trước khi động cơ đốt trong hiệu quả xuất hiện, ô tô điện giữ nhiều kỷ lục tốc độ và quãng đường vào đầu những năm 1900 Những công ty bán xe điện bao gồm Baker Electric, Columbia Electric, Detroit Electric, và tại một thời điểm xe điện từng bán chạy hơn xe chạy bằng xăng Năm 1900, 28 phần trăm ô tô chạy trên đường phố Hoa Kỳ là xe điện Xe điện phổ biến đến mức Tổng thống Woodrow Wilson và điệp vụ của ông đi vòng quanh Washington, D.C trong chiếc Milburn Electrics, với phạm vi 60–70 mi (100– 110 km) mỗi lần sạc Đa số nhà sản xuất ô tô dân dụng chọn xe chạy xăng trong thập niên đầu tiên của thế kỷ 20, tuy nhiên xe tải điện vẫn được sử dụng cho đến những năm 1920 Một số thay đổi đã làm giảm sút sự phổ biến của xe điện Cơ sở hạ tầng đường xá được cải thiên yêu cầu quãng đường đi lớn hơn so với mức thông thường của xe điện, và việc phát hiện những mỏ dầu lớn tại Texas, Oklahoma, và California hạ giá thành xăng dầu, giúp giá xe động cơ đốt trong rẻ hơn trên quãng đường dài Xe điện nhiều lúc được quảng cáo là xe cao cấp cho phụ nữ, phần nào có thể đã khiến nam giới không ưa chuộng Ngoài ra, xe động cơ đốt trong trở nên dễ dàng vận hành hơn với sự ra đời của starter điện bởi Charles Kettering năm 1912, khiến việc dùng thanh quay bằng tay không còn cần thiết eliminated the need of a hand crank for starting a gasoline engine, và tiếng ồn của xe đốt trong được khắc phục với sự sáng chế của bộ giảm thanh động cơ bởi Hiram Percy Maxim năm 1897 Cuối cùng, quy trình sản xuất hàng loạt xe chạy xăng bởi Henry Ford năm 1913 hạ giá thành của xe chạy xăng đáng kể so với xe điện Nổi tiếng nhất dòng xe điện hiện nay là xe điện Tesla Với những ưu thế vượt trội: 20 - Công nghệ hiện đại, an toàn Các dòng xe của Tesla được sở hữu công nghệ tối tân, hiện đại Các công nghệ của xe điện Tesla có thể sánh với các bộ phim viễn tưởng như “Back to the future" Một trong số các công nghệ mà Tesla sẽ áp dụng trong tương lai chính là hệ thống xe ô tô tự động lái Tesla là hãng xe điện với công nghệ tối tân, tiên tiến bậc nhất - Cơ sở hạ tầng đầy đủ Điểm hạn chế lớn nhất của các dòng xe điện là giới hạn về phạm vi di chuyển Để có thể di chuyển với phạm vi như những chiếc ô tô thông thường, xe điện buộc phải được sạc pin hàng giờ đồng hồ dài Tuy nhiên, đối với Tesla, nhà sáng lập Elon Musk không chỉ tập trung phát triển các dòng xe điện mà còn xây dựng một hệ thống sạc điện rộng lớn, trải rộng với hơn 3.574 trạm siêu áp trên toàn cầu Ngoài ra, một điểm nổi bật là người dùng chỉ cần khoảng 30 phút để sạc đầy 80% pin cho ô tô của mình Tesla sở hữu hệ thống trạm siêu áp trải rộng trên toàn cầu - Nhiều tính năng ẩn thú vị Ngoài những đặc điểm nổi bật về thiết kế, xe điện Tesla còn có những tính năng ẩn khá thú vị Những tính năng ẩn này có thể được gọi chung bằng cụm từ “Trứng phục sinh" (Easter Egg) và được Tesla cài vào ô tô Các tính năng này có thể là giọng nói của Rick và Morty trong kích hoạt chế độ Sentry Mode bằng giọng nói hay nhân vật hoạt hình trong trò chơi điện tử quen thuộc Mario Kart Về ưu điểm và nhược điểm xe điện Tesla: ƯU ĐIỂM NHƯỢC ĐIỂM