Vì sao xe điện dùng mô-tơ thay vì động cơ?
(CLO) Xe điện dùng mô-tơ thay vì động cơ đốt trong, đạt hiệu suất 90%, vượt trội so với 25-35% của xăng.
Trong các cuộc thảo luận về xe điện, không ít người vẫn quen gọi bộ phận truyền động của xe là động cơ.
Thực tế, xe điện không sử dụng động cơ mà hoạt động nhờ mô-tơ, hay chính xác hơn là mô-tơ điện. Sự khác biệt này không chỉ nằm ở cách gọi mà còn ở cấu tạo và nguyên lý hoạt động hoàn toàn khác biệt giữa mô-tơ điện và động cơ đốt trong.
Sự khác biệt về cấu tạo và hiệu quả
Mô-tơ điện có cấu trúc đơn giản hơn nhiều so với động cơ đốt trong, với số lượng bộ phận chuyển động ít hơn đáng kể. Nhờ đó, mô-tơ điện ít bị hao mòn, mang lại độ bền cao và chi phí bảo trì thấp hơn.
Một chiếc xe điện đã qua sử dụng nhiều vẫn duy trì hiệu suất gần như tương đương với xe mới xuất xưởng. Ngoài ra, mô-tơ điện cung cấp mô-men xoắn tức thì và không tạo ra khí thải trực tiếp từ ống xả, góp phần bảo vệ môi trường.
Về bản chất, động cơ đốt trong chuyển đổi năng lượng hóa học từ nhiên liệu thành năng lượng cơ học thông qua quá trình đốt cháy. Quá trình này tạo ra nhiệt và áp suất, từ đó cung cấp lực cơ học để xe di chuyển.
Các loại nhiên liệu như xăng, dầu diesel hay hydro đều có thể được sử dụng để tạo ra phản ứng cháy. Ngược lại, mô-tơ điện chỉ cần điện năng để vận hành, thường được cung cấp từ pin hoặc máy phát điện.
Nguyên lý hoạt động: Chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay
Động cơ đốt trong hoạt động dựa trên sự kết hợp giữa các bộ phận cố định và chuyển động. Các bộ phận cố định bao gồm xi-lanh và bugi trong trường hợp động cơ xăng. Các bộ phận chuyển động gồm van, piston, thanh truyền và trục khuỷu.
Khi nhiên liệu được đốt cháy trong xi-lanh, thường nhờ tia lửa từ bugi trong động cơ xăng, phản ứng cháy tạo ra nhiệt và áp suất, đẩy piston di chuyển lên xuống.
Chuyển động tịnh tiến này được thanh truyền chuyển đổi thành chuyển động quay của trục khuỷu, từ đó truyền lực đến hệ thống truyền động của xe.
Trong khi đó, mô-tơ điện hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học thông qua từ trường. Mô-tơ điện bao gồm hai thành phần chính là stator (phần tĩnh) và rotor (phần quay).
Stator là một ống rỗng bằng sắt hoặc thép, bên trong được quấn các cuộn dây đồng kết nối với pin của xe. Rotor là một ống kim loại đặc nằm bên trong stator, có gắn nam châm vĩnh cửu quanh bề mặt.
Khi dòng điện chạy qua các cuộn dây của stator, một từ trường xoay được tạo ra, tác động lực kéo lên các nam châm trên rotor, khiến nó quay. Chuyển động quay này được truyền đến hệ thống truyền động của xe. Tốc độ của mô-tơ được điều chỉnh thông qua dòng điện cung cấp.
Mô-tơ điện mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với động cơ đốt trong. Với ít bộ phận chuyển động hơn, mô-tơ điện đạt hiệu suất cao, chuyển đổi tới 90% năng lượng điện thành năng lượng cơ học.
Trong khi đó, động cơ đốt trong hiện đại chỉ đạt hiệu suất tối đa từ 25% đến 35%, do phần lớn năng lượng hóa học bị mất đi dưới dạng nhiệt và ma sát giữa các bộ phận chuyển động.
Hơn nữa, nhiều mẫu xe điện hiện nay được trang bị hệ thống phanh tái sinh, giúp chuyển đổi năng lượng động lực trong quá trình phanh thành năng lượng điện để sạc lại pin, từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.
Tuy nhiên, hệ thống phanh tái sinh cũng có thể gây khó khăn cho người mới lái xe trong các bài kiểm tra lái xe, do đặc tính vận hành khác biệt so với phanh truyền thống.
Dù vậy, với cấu trúc đơn giản và hiệu suất vượt trội, mô-tơ điện không chỉ mang lại hiệu quả kinh tế mà còn góp phần định hình tương lai bền vững cho ngành công nghiệp ô tô.