ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU (DC) TRONG Ô TÔ ĐIỆN

Thứ sáu, 05/12/2025, 22:19 (GMT+7)

Động cơ điện một chiều (Direct Current Motor – DC Motor) là một trong những loại động cơ điện từng được ứng dụng rộng rãi trên các thế hệ ô tô điện nhờ khả năng điều khiển tốc độ linh hoạt, mô-men xoắn lớn ở tốc độ thấp và cấu trúc điều khiển tương đối đơn giản. Trong hệ thống truyền động xe điện, động cơ DC có thể đảm nhiệm các chức năng quan trọng như khởi động, tăng tốc, phanh và lùi xe.

Với đặc tính dễ điều chỉnh tốc độ và mô-men thông qua thay đổi điện áp hoặc dòng điện cấp vào, động cơ DC từng là lựa chọn phổ biến trong các hệ thống truyền động điện trước khi các động cơ xoay chiều điều khiển bằng biến tần phát triển mạnh mẽ.

Hình 1. Cấu hình cơ bản của bộ truyền động động cơ DC trên xe điện

1. Cấu tạo và nguyên lý điều khiển động cơ DC trên ô tô điện

Cấu hình động cơ điện DC trên xe điện hiện đại thường bao gồm các thành phần chính sau:

- Nguồn điện (Pin/ắc quy): Cung cấp dòng điện một chiều cho hệ thống.

- Bộ chuyển đổi DC–DC (Chopper DC): Có nhiệm vụ điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ phù hợp với yêu cầu làm việc.

- Động cơ DC: Chuyển đổi điện năng thành cơ năng để dẫn động bánh xe.

- Bộ điều khiển: Nhận lệnh điều khiển từ người lái và xử lý tín hiệu phản hồi.

- Cảm biến: Thu thập thông tin về tốc độ động cơ, dòng điện phần ứng để phục vụ điều khiển phản hồi.

- Bộ truyền bánh răng cố định (FG): Giảm tốc độ từ động cơ xuống mức phù hợp với bánh xe.

- Vi sai: Phân phối mô-men xoắn đến các bánh xe chủ động.

Trong các hệ thống cũ, điều khiển động cơ DC thường sử dụng điện trở điều chỉnh (rheostatic control) mắc nối tiếp hoặc song song với động cơ. Phương pháp này có ưu điểm là cấu trúc đơn giản, chi phí thấp nhưng nhược điểm lớn là tổn hao năng lượng cao và hiệu suất thấp.

Hiện nay, phương pháp này hầu như không còn được sử dụng. Thay vào đó, bộ điều khiển chopper DC được áp dụng rộng rãi nhờ:

+ Kích thước nhỏ gọn

+ Trọng lượng nhẹ

+ Hiệu suất cao

+ Khả năng điều khiển chính xác điện áp và dòng điện

2. Điều khiển phản hồi và bảo vệ động cơ

Trong hệ thống truyền động động cơ DC trên ô tô điện, điều khiển phản hồi đóng vai trò đặc biệt quan trọng. Hai đại lượng phản hồi chính thường được sử dụng là:

- Phản hồi tốc độ: Giúp bộ điều khiển duy trì tốc độ ổn định theo yêu cầu người lái.

- Phản hồi dòng điện phần ứng: Được sử dụng để bảo vệ động cơ, tránh quá dòng và quá tải.

Nhờ hệ thống phản hồi, động cơ DC có thể hoạt động ổn định, an toàn và phù hợp với các điều kiện vận hành khác nhau như khởi hành, tăng tốc, leo dốc hoặc giảm tốc.

Hình 2. Kết cấu chung của ô tô điện 

3. Đặc điểm truyền động và khả năng đảo chiều quay

Động cơ điện DC trên ô tô điện thường làm việc ở tốc độ cao để đạt mật độ công suất lớn, tốc độ có thể lên đến khoảng 5000 vòng/phút. Tuy nhiên, bánh xe chỉ cần tốc độ quay thấp hơn, thường khoảng 1000 vòng/phút, do đó hệ thống phải sử dụng bộ bánh răng giảm tốc cố định (FG) để truyền động hiệu quả.

Khi lùi xe, có hai phương án chính:

Điều khiển động cơ DC quay ngược chiều.

Kết hợp thêm cơ cấu số lùi cơ khí.

Trong thực tế, phương án điều khiển đảo chiều quay của động cơ DC được sử dụng phổ biến hơn do:

Cấu trúc đơn giản

Ít cơ cấu cơ khí

Hiệu quả cao hơn so với số lùi truyền thống

Mặc dù hiện nay động cơ xoay chiều (AC) như động cơ không đồng bộ và động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu đang chiếm ưu thế, động cơ DC vẫn có giá trị lớn về mặt nghiên cứu, đào tạo và lịch sử phát triển ô tô điện. Việc hiểu rõ cấu tạo, nguyên lý và phương pháp điều khiển động cơ DC giúp người học nắm vững nền tảng của các hệ thống truyền động điện hiện đại.