Embedded Files
CẤU TẠO BÊN TRONG MỘT CHIẾC Ô TÔ ĐIỆN
Hi guys. Welcome back!
This Academic pill contains knowledges about the key parts of an electric car and their function. And how they all operate together to create one of the most advanced vehicles on the planet.
Hiển thị tiếng Việt
Chào anh em. Mừng anh em quay lại!
Viên Academic pill lần này sẽ chứa những kiến thức về các bộ phận chính trên một chiếc ô tô điện và chức năng của chúng. Và làm thế nào mà chúng có thể hoạt động cùng nhau để tạo ra một trong những phương tiện giao thông tiên tiến nhất hành tinh.
(1) Cấu tạo bên trong của một chiếc ô tô điện thông thường (Nguồn afdc.energy.gov)
In this figure (1), we can see key parts of an electric car.
First, we have a Charge port with the connector and cable. We have the high voltage Traction battery pack and the low voltage Auxiliary battery. Next, we have an Electric motor and a Transmission system which are used for propulsion. And finally, there are several Power electronic converters that are used for battery charging, for driving the motors and for regenerative braking.
Hiển thị tiếng Việt
Ở hình này, ta có thể thấy những bộ phận chính của một chiếc ô tô điện.
Đầu tiên, chúng ta có một Cổng sạc gồm đầu nối và dây cáp. Chúng ta có một Bộ pin chính tạo ra sức kéo cho xe với điện áp cao, và Bộ pin phụ (ắc quy) với điện áp thấp. Kế tiếp, chúng ta có một Động cơ điện và một Hệ thống hộp số để dẫn động cho xe. Và cuối cùng là một vài Bộ chuyển đổi điện tử công suất dùng để sạc pin, để điều khiển động cơ và dùng cho phanh tái sinh.
Hình (2)
The schematic (2) shows how the different components are connected to each other in the electric car. To explain what is inside an electric vehicle more easily, we will follow the power flow direction to identify the key components.
Firstly, we look at the Charge port with charging connector and cable. The charging port together with the connector and cable allows the electric car to connect to an external power supply in order to charge the Traction battery pack. The charging port is often referred to as the vehicle inlet.
Hiển thị tiếng Việt
Sơ đồ mô tả cách mà những bộ phận khác nhau trong mỗi chiếc ô tô điện kết nối với nhau. Để giải thích những gì bên trong một chiếc ô tô điện một cách dễ dàng, chúng ta sẽ nhìn vào chiều di chuyển của dòng điện để xác định các thành phần quan trọng.
Đầu tiên chúng ta nhìn vào Cổng sạc với đầu nối và dây cáp. Cổng sạc cùng với đầu nối và cáp cho phép ô tô điện kết nối với nguồn điện bên ngoài để sạc cho Bộ pin chính. Cổng sạc thường được coi như là đầu vào của xe.
If the car is charged with power from the conventional electricity grid, it requires an Onboard charger which is a Power electronic converter. A power converter is made of high power semi-conductor devices, which act as high-speed switches. Different switching states alter the input voltage and current through the use of capacitive and inductive elements. The result is an output voltage and current, which has a different magnitude and waveform compared to the input.
Hiển thị tiếng Việt
Nếu xe được sạc bằng nguồn điện từ lưới điện nhà, nó cần một Bộ sạc trung gian gọi là Bộ chuyển đổi điện tử công suất. Một bộ chuyển đổi công suất được làm từ những thiết bị bán dẫn cao áp, chúng có tác dụng như những công tắc tốc độ cao. Những trạng thái đóng ngắt khác nhau này chuyển điện áp và dòng điện đầu vào thông qua những thành phần điện dung và tự cảm. Kết quả là điện áp và dòng điện đầu ra sẽ có độ lớn và hình dạng sóng khác nhau so với đầu vào.
Hình (3)
The Onboard charger (3) converts the incoming alternating current (AC power) supplied via the charging plug to direct current (DC power) for charging the Traction battery. The on-board charger is like a phone charger but can handle much higher voltages and powers.
Hiển thị tiếng Việt
Bộ sạc trung gian chuyển đổi dòng điện xoay chiều (nguồn AC) được cấp vào thông qua cổng sạc thành dòng một chiều (nguồn DC) để sạc cho Bộ pin. Bộ sạc trung gian giống như bộ sạc điện thoại, chỉ khác là nó có thể chịu được công suất và điện áp cao hơn nhiều.
Hình (4)
Next is high-voltage Traction battery (4), which is the heart of any electric vehicle. Generally, the battery is located at the bottom of the car, but this can vary depending on the manufacturer. The role of the battery is to store energy for the propulsion of the vehicle.
The battery has a battery management system that monitors and regulates the battery charging characteristics such as voltage, current, temperature, and state of charge. The energy content of a battery is normally expressed in kilo-watt hours. Nowadays, electric cars have battery sizes in the range of 10-100 kWh.
Hiển thị tiếng Việt
Tiếp theo là Bộ pin chính cao áp, là trái tim của bất kỳ chiếc xe điện nào. Thông thường, bộ pin được đặt phía dưới của xe, nhưng nó có thể thay đổi phụ thuộc vào nhà sản xuất. Vai trò của bộ pin là để lưu trữ năng lượng cho việc kéo xe.
Bộ pin có một hệ thống quản lý pin dùng thể theo dõi và điều chỉnh lại những đặc tính khi sạc như điện áp, dòng điện, nhiệt độ và trạng thái. Đơn vị năng lượng của pin thường được biểu thị bằng kWh. Ngày nay, những chiếc xe điện có dung lượng pin từ 10-100kWh.
Hình (5)
When we drive the electric car, the power flows from the Traction battery to the Motor and to the vehicle accessories like light and audio systems. To regulate the power between these devices, it is necessary to use a Power electronic converter.
In an electric car, a DC-DC converter steps up the DC voltage of the Traction battery pack to a higher DC voltage needed to run the motor. A secondary DC-DC converter, not shown in the diagram, is used to step down the voltage of the Traction battery pack to charge the lower voltage Auxiliary battery.
Hiển thị tiếng Việt
Khi chúng ta lái xe điện, nguồn điện sẽ truyền từ Bộ pin chính tới Động cơ điện và đến những phụ tải của xe như đèn, hệ thống âm thanh. Để điều tiết nguồn năng lượng cho những thiết bị này, chúng ta thật sự cần thiết một Bộ chuyển đổi điện tử công suất.
Trong một chiếc xe điện, một bộ chuyển đổi công suất DC-DC sẽ khuếch đại điện áp một chiều DC của Bộ pin chính lên mức điện áp một chiều cao hơn đủ để chạy động cơ điện. Một bộ chuyển đổi công suất DC-DC thứ cấp, không có trong hình, được dùng để hạ áp Bộ pin chính xuống để sạc cho Bộ pin phụ (ắc quy) dùng điện áp thấp.
Hình (6)
The next component is the Motor drive (6). The motor drive controls the speed, torque and rotational direction of the Motor. Depending on the Motor, the motor drive is a DC to AC inverter or a DC-DC converter (braking) that is used to control the power flow between the Battery and the Motor. Unlike the Power converters we have seen earlier, the motor drive is a bidirectional converter capable of delivering power to the Motor for propulsion but to remove out of the motor for regenerative braking.
Hiển thị tiếng Việt
Thành phần tiếp theo là Bộ truyền động của động cơ. Bộ truyền động này điều khiển tốc độ, mô-men và chiều quay của Động cơ. Phụ thuộc vào Động cơ, bộ truyền động sẽ là bộ chuyển đổi DC-AC hoặc DC-DC (khi phanh) mà được dùng để điều khiển dòng điện giữa Bộ pin và Động cơ. Không giống như những Bộ chuyển đổi công suất chúng ta đã được thấy trước đó, bộ truyền động là bộ chuyển đổi hai chiều có khả năng cung cấp dòng điện tới Động cơ cho việc kéo nhưng cũng đảm nhiệm việc ngắt nguồn từ bộ pin và tái sử dụng năng lượng từ phanh tái sinh.
Hình (7)
We will now look at the Electric motor (7), which together with the batteries are the two vital parts of an electric vehicle.
The electric motor is responsible for converting electric energy to mechanical energy for driving the wheels via the Transmission.
Normally, a single gear transmission with differential is used as opposed to variable gears found in combustion engine vehicles. That is why electric cars are ‘automatic’ gear cars by default. This is due to the unique nature of electric motor to deliver close to full torque at all speeds. Further, the same electric motor can be used both as a motor and as a generator during driving and regenerative braking, respectively.
Hiển thị tiếng Việt
Chúng ta bây giờ sẽ nhìn vào Động cơ điện, thứ mà cùng với những bộ pin là hai thành phần quan trọng nhất cho một chiếc xe điện.
Động cơ điện đảm nhận cho việc chuyển đổi nguồn điện năng thành cơ năng để dẫn động các bánh xe thông qua Hộp số.
Thông thường, hộp số một cấp và vi sai được dùng khác hoàn toàn với hộp số đa cấp được thấy trên những chiếc xe dùng động cơ đốt trong. Đó là lý do tại sao những chiếc xe điện mặc định là những chiếc xe số "tự động". Điều này bởi vì tính chất độc đáo của động cơ điện là cung cấp gần như toàn bộ giá trị mô-men xoắn tại toàn bộ các dải tốc độ. Hơn nữa, cùng một động cơ điện, nó có thể là vừa là động cơ vừa là máy phát điện suốt quá trình xe chạy và khi dùng phanh tái sinh.
Four types of electric machine have been used in both PHEV’s and BEV’s to date, namely Brushed DC motor, Induction motor, Permanent magnet motor and Switched reluctance motor. It can generally be concluded that Induction motors and Permanent magnet motors are the most popular when considering various parameters such as control, efficiency, power density, reliability, and cost.
Hiển thị tiếng Việt
Bốn loại động cơ điện đang được dùng trên cả PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) và BEV (Battery Electric Vehicle) là Động cơ DC có chổi than, Động cơ không đồng bộ, Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu và Động cơ từ trở thay đổi. Nhìn chung thì Động cơ không đồng bộ và Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu là phổ biến nhất khi xét về những thông số như điều khiển, hiệu suất, mật độ năng lượng, độ tin cậy và giá thành.
Finally, the last two key parts of an electric car are the Auxiliary battery and Power electronic controller.
The Auxiliary battery provides electricity to start the car before the Traction battery is engaged and also powers the vehicle accessories. The auxiliary battery is usually 12V for current vehicles but may be increased to 48V for future vehicles.
On the other hand, the Power electronic controller directly controls the different power converters and hence indirectly the operation of the battery, motors and the vehicle. It uses the driver accelerator and brake pedals to control the power flow and select the operating mode between driving and regenerative braking. It controls the on-board charger and the battery charging together with the battery management system.
Hiển thị tiếng Việt
Cuối cùng, hai bộ phận quan trọng cuối cùng của một chiếc xe điện là Bộ pin phụ (ắc quy) và Bộ điều khiển điện tử công suất.
Bộ pin phụ cung cấp điện để khởi động xe trước khi sử dụng nguồn điện từ bộ pin chính, và bộ pin phụ cũng cấp nguồn cho những thiết bị tiện nghi trên xe. Bộ pin phụ trên những xe điện hiện tại thường là 12V nhưng tương lai cũng có thể tăng lên thành 48V.
Mặt khác, Bộ điều khiển điện tử công suất trực tiếp điều khiển các bộ chuyển đổi công suất khác nhau và do đó gián tiếp vận hành bộ pin, động cơ và xe. Nó sử dụng bàn đạp ga và bàn đạp phanh để điều khiển dòng điện và chọn chế độ hoạt động giữa khi chạy và khi phanh tái sinh. Nó kiểm soát bộ sạc trung gian và thông qua hệ thống quản lý pin để sạc cho pin.
Hình (8)
Now that we know the different parts of the EV, then, let’s look at how does an EV work based on the electrical power flow (8). This figure shows the typical electrical layout of the components in an electric car as seen earlier.
The power is delivered from the AC grid to charge the Battery via the On-board AC/DC rectifier and DC/DC battery converter. When the car is in the driving mode, the power provided by the Battery goes through the Battery DC/DC converter to the high voltage DC bus. Then the DC to AC inverter of the motor drive sends the power to the Motor. The Motor then converts the electrical energy to mechanical energy, and it is sent to the wheel via the Transmission. Further, a DC-DC uni-directional converter steps down the voltage from the high voltage DC bus to charge the Auxiliary battery which in turn powers the vehicle accessories.
Hiển thị tiếng Việt
Bây giờ ta đã biết những bộ phận khác nhau của một chiếc ô tô điện, tiếp theo ta sẽ nhìn vào cách hoạt động của một chiếc xe điện dựa vào đường đi của dòng điện. Hình dưới cho ta thấy cách bố trí điển hình của các bộ phận trong một chiếc ô tô điện như ta đã thấy trước đó.
Nguồn điện được cung cấp từ lưới điện xoay chiều AC để nạp cho Bộ pin thông qua Bộ sạc chỉnh lưu AC/DC đặt trên xe và đi qua Bộ chuyển đổi DC/DC. Khi xe ở chế độ lái, nguồn điện được cấp bởi Bộ pin chạy qua Bộ chuyển đổi DC/DC đến đường dây DC cao áp. Sau đó, Bộ chuyển đổi DC thành AC của động cơ sẽ cấp nguồn cho Động cơ. Động cơ sau đó chuyển đổi điện năng thành cơ năng, và nó được chuyển thành cơ năng cho bánh xe thông qua Hộp số. Ngoài ra, một Bộ chuyển đổi DC-DC một chiều hạ áp từ đường dây DC cao áp để sạc lại cho Bộ pin phụ để cấp nguồn cho các thiết bị tiện nghi trên xe.
To wrap up, the Traction battery, the Electric motor, and the Power electronics play a key role in the operation of an electric car. Since power is exchanged between these components electrically using cables, it provides great flexibility in the design of the car. This flexibility is not possible with cars with a mechanical drivetrain due to large size and weight of the mechanical components.
Hiển thị tiếng Việt
Tóm lại, Bộ pin chính, Động cơ điện, và những Bộ chuyển đổi điện tử công suất đóng một vai trò quan trọng trong sự vận hành của một chiếc ô tô điện. Vì nguồn điện được trao đổi giữa những bộ phận này thông qua những đường dây điện, nên nó cung cấp rất nhiều sự linh hoạt trong việc thiết kế xe. Sự linh hoạt này không thể có trên những chiếc xe truyền thống với bộ truyền động cơ khí, bởi vì kích thước và khối lượng của những bộ phận này là rất lớn.
VOCABULARY BANK:
Function /ˈfʌŋkʃn / (n) : Chức năng
Operate /ˈɒpəreɪt / (v) : Vận hành, hoạt động
Charge port /tʃɑːdʒ pɔːt / (n): Cổng sạc
Traction battery pack /ˈtrækʃn ˈbætri pæk / (n): Bộ pin dùng để kéo xe
Auxilary battery /ɔːɡˈzɪliəri ˈbætri/ (n): Bộ pin phụ
Tranmission /trænzˈmɪʃn / (n): Hộp số
Power electronic converter /ˈpaʊə(r) - ɪˌlekˈtrɒnɪk - kənˈvɜːtə(r) / (n): Bộ chuyển đổi điện tử công suất
Charge /tʃɑːdʒ/ (v): Sạc, nạp
Generative braking /ˈdʒenərətɪv breɪkɪŋ / (n): Phanh tái sinh
Component /kəmˈpəʊnənt / (n): Thành phần, bộ phận
Power supply /ˈpaʊə(r) səˈplaɪ/ (adj): Nguồn điện
Onboard charger /ˈɒnbɔːd ˈtʃɑːdʒə(r)/ (v): Bộ sạc trung gian
Power electronic /ˈpaʊə(r) ɪˌlekˈtrɒnɪk / (n): Điện tử công suất
Semi-conductor device /semi kənˈdʌktə(r)/ (v): Thiết bị bán dẫn
Magnitude /ˈmæɡnɪtjuːd / (n): Độ lớn
Waveform /ˈweɪvfɔːm / (n): Hình dạng sóng
Alternating current /ˈɔːltəneɪt ˈkʌrənt / (n): Dòng điện xoay chiều
Direct current /dəˈrekt ˈkʌrənt / (n): Dòng điện một chiều
Manufacturer /ˌmænjuˈfæktʃərə(r) / (n): Nhà sản xuất
Monitor /ˈmɒnɪtə(r) / (n): Quản lý
Regulate /ˈreɡjuleɪt / (n): Điều chỉnh
Vehicle accessory /ˈviːəkl əkˈsesəri / (n) : Những thiết bị phụ tải trên xe
Rotational direction /rəʊˈteɪʃənl dəˈrekʃn / (n): Chiều quay
Bidirectional /ˌbaɪdəˈrekʃənl / (v): Hai chiều
Differential / ˌdɪfəˈrenʃl / (n): Vi sai
Generator /ˈdʒenəreɪtə(r) / (n): Máy phát
Brushed DC motor /brʌʃt -ˌdiː ˈsiː -ˈməʊtə(r) / (n) : Động cơ một chiều có chổi than
Induction motor /ɪnˈdʌkʃn ˈməʊtə(r) / (n): Động cơ không đồng bộ
Permanent magnet motor /ˈpɜːmənənt ˈmæɡnət ˈməʊtə(r)/ (n): Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu
Switched reluctance motor /ˌswɪtʃt rɪˈlʌktəns ˈməʊtə(r) / (n): Động cơ từ trở thay đổi
Rectifier /ˈrektɪfaɪ ə(r)/ (n) : Bộ chỉnh lưu
Thank Delft University of Technology in Netherlands for materials and information using in this post.
Page updated
Google Sites
Report abuse