TÌM HIỂU VỀ BỐ TRÍ CHUNG CỦA XE TẢI ĐIỆN
Thứ tư, 01/10/2025, 21:52 (GMT+7)
Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ điện hóa và xu hướng giảm phát thải khí nhà kính đã thúc đẩy các hãng sản xuất ô tô lớn như Tesla, Daimler, Volvo cùng nhiều công ty khác tập trung nghiên cứu và thương mại hóa xe tải điện. Bài viết này trình bày tổng quan về năm cấu hình (concept) hệ thống truyền động được ứng dụng trên xe tải điện hạng nặng, từ đó chỉ ra đặc điểm kỹ thuật, ưu nhược điểm và xu hướng phát triển trong tương lai.
1. Giới thiệu
Xe tải điện đang trở thành hướng đi tất yếu của ngành công nghiệp vận tải nặng nhằm đáp ứng các tiêu chuẩn về môi trường và năng lượng sạch. Khác với xe tải truyền thống sử dụng động cơ đốt trong, xe tải điện được thiết kế với các cấu hình hệ thống truyền động đặc thù, giúp tối ưu hiệu suất, giảm tiêu hao năng lượng và chi phí bảo dưỡng.
Các cấu hình (concept) phổ biến của hệ thống truyền động xe tải điện hiện nay được chia thành 5 dạng chính, thể hiện trong các hình minh họa (hình 1–5).
2. Các cấu hình hệ thống truyền động trên xe tải điện
Concept 1: Động cơ trung tâm – Hộp số tỉ số đơn – Vi sai
Trong cấu hình này, một động cơ điện trung tâm cung cấp mô men xoắn cần thiết, được biến đổi thông qua hộp số tỉ số đơn và bộ vi sai ra các bánh xe chủ động. Tốc độ định mức của động cơ được chọn phải đáp ứng tốc độ tối đa của xe. Các đường truyền của hệ thống HVAC (Heating, Ventilating, and Air Conditioning) được biểu diễn bằng các đường nét liền, trong khi cấu trúc bus của mạng vùng truyền thông (CAN) được biểu diễn bằng các đường nét đứt.
Cấu hình này có ưu điểm là đơn giản, dễ bảo trì, song khả năng linh hoạt khi vận hành ở nhiều dải tốc độ còn hạn chế.
Hình 1. Động cơ trung tâm – Hộp số tỉ số đơn – Vi sai
Concept 2: Động cơ trung tâm – Hộp số nhiều cấp – Vi sai
Cấu hình này tương tự Concept 1 nhưng sử dụng hộp số nhiều cấp. Việc trang bị nhiều tỷ số truyền giúp giảm mô-men xoắn cực đại mà động cơ cần đạt, đồng thời nâng cao khả năng leo dốc và tải nặng ở tốc độ thấp.
Tuy nhiên, hệ thống này phức tạp hơn về mặt cơ khí và điều khiển, làm tăng chi phí sản xuất và yêu cầu bảo dưỡng.
Hình 2. Động cơ trung tâm – Hộp số nhiều cấp – Vi sai
Concept 3: Động cơ trung tâm – Vi sai (không hộp số)
Đây là dạng bộ truyền động trực tiếp, trong đó động cơ điện nối thẳng với vi sai, không qua hộp số trung gian.
Ưu điểm của cấu hình này là giảm tổn thất truyền động và tối ưu khối lượng hệ thống, nhưng nhược điểm là động cơ phải có mô-men xoắn rất lớn ở tốc độ thấp, phù hợp hơn với các ứng dụng xe tải nhẹ hoặc vận hành trong đô thị.
Hình 3. Động cơ trung tâm – Vi sai (không hộp số)
Concept 4: Hai động cơ đặt hai bên – Hộp số 1 cấp
Cấu hình này gồm hai động cơ điện độc lập, mỗi động cơ dẫn động một bánh sau thông qua hộp số giảm tốc một cấp.
Thiết kế này giúp phân bổ công suất đều hơn, cho phép sử dụng động cơ có công suất nhỏ hơn mà vẫn đảm bảo hiệu suất tổng thể. Đây là phương án được ứng dụng phổ biến trên xe buýt điện và xe tải điện thương mại.
Tuy nhiên, hệ thống điều khiển đồng bộ hai động cơ là yếu tố phức tạp, đòi hỏi thuật toán điều khiển chính xác để tránh chênh lệch tốc độ bánh xe.
Hình 4. Hai động cơ đặt hai bên – Hộp số 1 cấp
Concept 5: Hai động cơ đặt trong bánh xe (In-wheel motors)
Hình 5. Hai động cơ đặt trong bánh xe
Trong cấu hình này, mỗi bánh xe được tích hợp trực tiếp một động cơ điện bên trong. Giải pháp này mang lại ưu điểm phân bổ lực kéo tối ưu và loại bỏ nhu cầu sử dụng trục truyền động hoặc vi sai.
Tuy nhiên, khối lượng không được treo tăng cao, cùng với yêu cầu mô-men xoắn lớn và độ bền cao, khiến cấu hình này ít được sử dụng trên xe tải nặng.
Dù vậy, các mẫu xe tải điện hiện đại của Tesla và Daimler (hình 6) đã và đang được sản xuất và thương mại hóa, mở ra hướng phát triển mới cho dòng xe tải công nghệ cao.
Hình 6. Xe tải điện Tesla Semi (trái) và Daimler e - Cascadia
Sự đa dạng trong cấu hình hệ thống truyền động phản ánh nỗ lực của các nhà sản xuất trong việc tối ưu hóa hiệu suất và tính kinh tế của xe tải điện. Trong tương lai, với sự phát triển của pin năng lượng mật độ cao, vật liệu nhẹ và công nghệ điều khiển điện tử tiên tiến, các cấu hình đa động cơ và tích hợp bánh xe có thể trở thành xu hướng chủ đạo, góp phần thúc đẩy quá trình điện hóa ngành vận tải hạng nặng.
